มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามเฟส มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน หลักการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

เมื่อฉันเริ่มออกแบบชุดควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน (มอเตอร์ล้อ) มีคำถามมากมายเกี่ยวกับวิธีการจับคู่ เครื่องยนต์จริงด้วยแผนภาพนามธรรมของสามขดลวดและแม่เหล็กซึ่งตามกฎแล้วทุกคนจะอธิบายหลักการควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรง

เมื่อฉันใช้การควบคุมด้วยเซ็นเซอร์ Hall ฉันยังคงไม่เข้าใจจริงๆ ว่าเกิดอะไรขึ้นในเครื่องยนต์นอกเหนือจากขดลวดสามเส้นและสองขั้วที่เป็นนามธรรม: ทำไม 120 องศาและทำไมอัลกอริธึมการควบคุมจึงเป็นแบบนั้น

ทุกอย่างเข้าที่เข้าทางเมื่อฉันเริ่มเข้าใจแนวคิดของการควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน การเข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้นในชิ้นส่วนของเหล็กจริงๆ ช่วยให้ฉันพัฒนาฮาร์ดแวร์และเข้าใจอัลกอริธึมการควบคุม

ด้านล่างนี้ฉันจะพยายามทำความเข้าใจหลักการควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรง กระแสตรง.

สำหรับการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน สนามแม่เหล็กคงที่ของโรเตอร์จะต้องเคลื่อนที่ไปตามสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่หมุนของสเตเตอร์ เช่นเดียวกับในมอเตอร์กระแสตรงทั่วไป

การหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ทำได้โดยการเปลี่ยนขดลวดโดยใช้ชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์
การออกแบบมอเตอร์ไร้แปรงถ่านคล้ายกับของ มอเตอร์ซิงโครนัสถ้าคุณเชื่อมต่อกับปีศาจ มอเตอร์สับเปลี่ยนเป็นเครือข่ายสามเฟส กระแสสลับที่ตรงตามพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของเครื่องยนต์ก็จะทำงานได้

การสลับขดลวดของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงทำให้สามารถควบคุมได้จากแหล่งจ่ายกระแสตรง เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการสร้างตารางการสับเปลี่ยนของมอเตอร์แบบไม่มีแปรง จำเป็นต้องพิจารณาการควบคุมเครื่อง AC ซิงโครนัส

เครื่องซิงโครนัส
เครื่องซิงโครนัสถูกควบคุมจากเครือข่าย AC สามเฟส มอเตอร์มี 3 ขดลวดไฟฟ้าชดเชย 120 องศาไฟฟ้า

เมื่อสตาร์ทมอเตอร์สามเฟสในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า EMF จะเหนี่ยวนำให้เกิด EMF ในแต่ละขดลวดของมอเตอร์ด้วยสนามแม่เหล็กคงที่ ขดลวดของมอเตอร์จะกระจายตัวเท่าๆ กัน แรงดันไฟฟ้าไซน์จะถูกเหนี่ยวนำในแต่ละเฟส และสัญญาณเหล่านี้จะ เลื่อนไป 1/3 ของงวด (รูปที่ 1) รูปแบบของ EMF เปลี่ยนแปลงตามกฎไซน์ โดยคาบของไซนัสคือ 2P (360) เนื่องจากเรากำลังจัดการกับปริมาณไฟฟ้า (EMF, แรงดัน, กระแส) ให้เรียกว่า องศาไฟฟ้า และเราจะวัดคาบเป็น พวกเขา.

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าสามเฟสกับมอเตอร์ ในแต่ละช่วงเวลาจะมีค่าความแรงกระแสที่แน่นอนในแต่ละขดลวด

ขดลวดแต่ละอันสร้างเวกเตอร์สนามแม่เหล็กตามสัดส่วนของกระแสในขดลวด เมื่อบวกเวกเตอร์ 3 ตัว คุณจะได้เวกเตอร์สนามแม่เหล็กที่เป็นผลลัพธ์ เมื่อเวลาผ่านไป กระแสบนขดลวดมอเตอร์จะเปลี่ยนตามกฎไซน์ ขนาดของเวกเตอร์สนามแม่เหล็กของแต่ละขดลวดจะเปลี่ยนไป และเวกเตอร์ทั้งหมดที่เป็นผลลัพธ์จะเปลี่ยนมุมของการหมุน ในขณะที่ขนาดของเวกเตอร์นี้ยังคงที่

รูปที่ 2 แสดงคาบไฟฟ้าหนึ่งคาบของมอเตอร์สามเฟส โดยระบุโมเมนต์ 3 โมเมนต์ในช่วงเวลานี้ เพื่อสร้างเวกเตอร์สนามแม่เหล็กในแต่ละโมเมนต์ เราใส่คาบนี้ 360 องศาไฟฟ้าบนวงกลม ให้วางขดลวดมอเตอร์ 3 ตัวโดยเลื่อน 120 องศาไฟฟ้าสัมพันธ์กัน (รูปที่ 3)

เวกเตอร์สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดของมอเตอร์จะถูกพล็อตตามแต่ละเฟส ทิศทางของเวกเตอร์ถูกกำหนดโดยทิศทางของกระแสตรงในขดลวด ถ้าแรงดันที่ใช้กับขดลวดเป็นค่าบวก เวกเตอร์นั้นจะถูกชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามจากขดลวด หากเป็นลบ ให้ไปตามขดลวด ขนาดของเวกเตอร์นั้นแปรผันตามขนาดของแรงดันบนเฟส ณ เวลาที่กำหนด
เพื่อให้ได้เวกเตอร์สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้น จำเป็นต้องเพิ่มข้อมูลเวกเตอร์ตามกฎของการบวกเวกเตอร์
การสร้างช่วงเวลาที่สองและสามมีความคล้ายคลึงกัน

ดังนั้น เมื่อเวลาผ่านไป เวกเตอร์ที่ได้จะเปลี่ยนทิศทางของมันอย่างราบรื่น รูปที่ 5 แสดงเวกเตอร์ผลลัพธ์และแสดง เลี้ยวเต็มสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ในคาบไฟฟ้าหนึ่งคาบ

เบื้องหลังเวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้านี้ สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรของโรเตอร์จะถูกพัดพาไปในแต่ละช่วงเวลา (รูปที่ 6)

นี่คือการทำงานของเครื่อง AC แบบซิงโครนัส

การมีแหล่งจ่ายกระแสตรงจำเป็นต้องสร้างช่วงเวลาไฟฟ้าหนึ่งช่วงเวลาโดยเปลี่ยนทิศทางกระแสบนขดลวดมอเตอร์สามตัว เนื่องจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรงมีการออกแบบคล้ายกับมอเตอร์ซิงโครนัสและมีพารามิเตอร์เหมือนกันในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จึงจำเป็นต้องเริ่มจากรูปที่ 5 ซึ่งแสดงสนามแม่เหล็กที่หมุนได้ที่สร้างขึ้น

แรงดันคงที่
แหล่งจ่ายกระแสตรงมีสายไฟเพียง 2 เส้น "กำลังบวก" และ "กำลังลบ" ซึ่งหมายความว่าสามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับขดลวดเพียงสองในสามเท่านั้น จำเป็นต้องประมาณรูปที่ 5 และเลือกช่วงเวลาทั้งหมดที่สามารถเปลี่ยน 2 จาก 3 เฟสได้

จำนวนการเรียงสับเปลี่ยนจากชุดที่ 3 คือ 6 ดังนั้นจึงมี 6 ตัวเลือกสำหรับการต่อขดลวด
เรามาอธิบายตัวเลือกการสลับที่เป็นไปได้และเลือกลำดับที่เวกเตอร์จะเลี้ยวต่อไปทีละขั้นจนกว่าจะถึงจุดสิ้นสุดของช่วงเวลาและเริ่มต้นใหม่

คาบไฟฟ้าจะนับจากเวกเตอร์แรก

รูปที่ 5 แสดงว่าเมื่อควบคุมแรงดันไฟไซน์แบบสามเฟสมีเวกเตอร์หลายตัวที่หมุนไปตามกาลเวลาอย่างราบรื่น และเมื่อสลับกับ DC เป็นไปได้ที่จะได้สนามการหมุนของเวกเตอร์เพียง 6 ตัว นั่นคือสลับไปยังขั้นตอนต่อไป ควรเกิดขึ้นทุกๆ 60 องศาไฟฟ้า
ผลลัพธ์จากรูปที่ 7 สรุปไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1. ลำดับการสลับผลลัพธ์ของขดลวดมอเตอร์

ประเภทของสัญญาณควบคุมที่เป็นผลลัพธ์ตามตารางที่ 1 แสดงไว้ในรูปที่ 8 โดยที่ -V กำลังเปลี่ยนเป็นค่าลบของแหล่งพลังงาน (GND) และ +V กำลังเปลี่ยนเป็นค่าบวกของแหล่งพลังงาน

อย่างไรก็ตาม ภาพจริงจากเฟสของมอเตอร์จะคล้ายกับสัญญาณไซน์จากรูปที่ 1 สัญญาณมีรูปร่างสี่เหลี่ยมคางหมู เนื่องจากในช่วงเวลาที่ขดลวดมอเตอร์ไม่ได้ต่อ แม่เหล็กถาวรของโรเตอร์จะเหนี่ยวนำ EMF มัน (รูปที่ 9)

บนออสซิลโลสโคปจะมีลักษณะดังนี้:

คุณสมบัติการออกแบบ
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ สำหรับการสลับ 6 ขดลวด จะเกิดช่วงเวลาไฟฟ้าหนึ่งรอบ 360 องศาไฟฟ้า
จำเป็นต้องเชื่อมโยงช่วงเวลานี้กับมุมการหมุนที่แท้จริงของโรเตอร์ มอเตอร์ที่มีขั้วหนึ่งคู่และสเตเตอร์สามฟันนั้นไม่ค่อยได้ใช้ มอเตอร์มีขั้ว N คู่
รูปที่ 11 แสดงรุ่นมอเตอร์ที่มีขั้วหนึ่งคู่และขั้วสองคู่

มอเตอร์ที่มีขั้วสองคู่มี 6 ขดลวดแต่ละขดลวดเป็นคู่แต่ละกลุ่มมี 3 ขดลวดชดเชยจากกัน 120 องศาไฟฟ้า รูปที่ 12b. ล่าช้าไปหนึ่งงวดเป็นเวลา 6 ม้วน ขดลวด U1-U2, V1-V2, W1-W2 เชื่อมต่อถึงกันและในการออกแบบจะแสดงสายเอาต์พุต 3 เฟส การเชื่อมต่อจะไม่แสดงเพื่อความเรียบง่าย แต่จำไว้ว่า U1-U2, V1-V2, W1-W2 เหมือนกัน

รูปที่ 12 ตามข้อมูลในตารางที่ 1 แสดงเวกเตอร์สำหรับเสาหนึ่งและสองคู่

รูปที่ 13 แสดงเวกเตอร์ที่สร้างขึ้นโดยขดลวดมอเตอร์สวิตชิ่ง 6 ตัวพร้อมขั้วหนึ่งคู่ โรเตอร์ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวร ใน 6 ขั้นตอน โรเตอร์จะหมุน 360 องศาทางกล
รูปภาพแสดงตำแหน่งสุดท้ายของโรเตอร์ ในช่วงเวลาระหว่างตำแหน่งที่อยู่ติดกันสองตำแหน่ง โรเตอร์จะหมุนจากตำแหน่งก่อนหน้าไปยังสถานะสวิตช์ถัดไป เมื่อโรเตอร์ไปถึงตำแหน่งสิ้นสุดนี้ การเปลี่ยนครั้งต่อไปจะต้องเกิดขึ้น และโรเตอร์จะมุ่งไปที่การตั้งค่าใหม่ เพื่อให้เวกเตอร์สนามแม่เหล็กของมันกลายเป็นทิศทางร่วมกับเวกเตอร์สนามแม่เหล็กไฟฟ้าของสเตเตอร์

ในมอเตอร์ที่มีคู่ขั้ว N จะใช้วงจรไฟฟ้า N รอบเพื่อให้การปฏิวัติทางกลเสร็จสมบูรณ์
มอเตอร์ที่มีขั้วสองคู่จะมีแม่เหล็กสองตัวที่มีขั้ว S และ N และขดลวด 6 อัน (รูปที่ 14) ขดลวด 3 กลุ่มแต่ละกลุ่มจะถูกชดเชยโดยสัมพันธ์กันโดย 120 องศาไฟฟ้า

การกำหนดตำแหน่งโรเตอร์ของมอเตอร์แบบไม่มีแปรง
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้สำหรับการทำงานของเครื่องยนต์จำเป็นต้องเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้ากับขดลวดสเตเตอร์ที่จำเป็นในเวลาที่เหมาะสม จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้ากับขดลวดของมอเตอร์โดยขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโรเตอร์ เพื่อให้สนามแม่เหล็กสเตเตอร์อยู่ข้างหน้าสนามแม่เหล็กของโรเตอร์เสมอ ในการกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์มอเตอร์และการสลับของขดลวด ให้ใช้ หน่วยอิเล็กทรอนิกส์การจัดการ.
การติดตามตำแหน่งของโรเตอร์สามารถทำได้หลายวิธี:
1. เซ็นเซอร์ฮอลล์
2. โดยกลับ emf
ตามกฎแล้ว ผู้ผลิตจะติดตั้งเซ็นเซอร์ Hall ในเครื่องยนต์เมื่อปล่อย ดังนั้นนี่จึงเป็นวิธีการควบคุมที่ใช้บ่อยที่สุด
การสลับขดลวดตามสัญญาณ EMF ด้านหลังทำให้คุณสามารถละทิ้งเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งในมอเตอร์และใช้เป็นเซ็นเซอร์ในการวิเคราะห์เฟสอิสระของมอเตอร์ ซึ่งจะเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กของ EMF ด้านหลัง

การควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่านพร้อมเซ็นเซอร์ฮอลล์
หากต้องการเปลี่ยนขดลวดในเวลาที่เหมาะสม จำเป็นต้องติดตามตำแหน่งของโรเตอร์เป็นองศาไฟฟ้า เซ็นเซอร์ฮอลล์ใช้สำหรับสิ่งนี้
เนื่องจากเวกเตอร์สนามแม่เหล็กมี 6 สถานะ จึงจำเป็นต้องมีเซ็นเซอร์ Hall 3 ตัว ซึ่งจะแทนหนึ่งตัว ตัวเข้ารหัสสัมบูรณ์ตำแหน่งที่มีเอาต์พุตสามบิต เซ็นเซอร์ Hall ได้รับการติดตั้งในลักษณะเดียวกับขดลวด โดยชดเชย 120 องศาไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้แม่เหล็กโรเตอร์สามารถใช้เป็นองค์ประกอบที่ทำหน้าที่ของเซ็นเซอร์ได้

ในการหมุนมอเตอร์ จำเป็นต้องให้สนามแม่เหล็กของสเตเตอร์อยู่ข้างหน้าสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ ตำแหน่งเมื่อเวกเตอร์สนามแม่เหล็กของโรเตอร์ถูกกำกับร่วมกับเวกเตอร์สนามแม่เหล็กของสเตเตอร์นั้นถือเป็นที่สิ้นสุดสำหรับการสลับครั้งนี้ ว่าสวิตช์ไปยังชุดค่าผสมถัดไปควรเกิดขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้โรเตอร์แขวนอยู่ในตำแหน่งนิ่ง
มาเปรียบเทียบสัญญาณจากเซ็นเซอร์ Hall กับเฟสที่ต้องสลับกัน (ตารางที่ 2)

ตารางที่ 2. การเปรียบเทียบสัญญาณเซ็นเซอร์ Hall กับการสลับเฟสของมอเตอร์

กลับการควบคุม EMF
มีมอเตอร์แบบไม่มีแปรงที่ไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่ง การกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์ทำได้โดยใช้การวิเคราะห์ สัญญาณ EMFในเฟสอิสระของมอเตอร์ ในแต่ละช่วงเวลา “+” เชื่อมต่อกับเฟสใดเฟสหนึ่ง และไฟ “-” เชื่อมต่อกับอีกเฟสหนึ่ง โดยเฟสใดเฟสหนึ่งยังคงว่างอยู่ การหมุนสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ทำให้เกิด EMF ในขดลวดอิสระ เมื่อการหมุนดำเนินไป แรงดันไฟฟ้าบนเฟสอิสระจะเปลี่ยนไป (รูปที่ 17)

สัญญาณจากขดลวดมอเตอร์แบ่งเป็น 4 จุด คือ
1. ไขลานเชื่อมต่อกับ0
2. ไม่ต่อขดลวด (เฟสฟรี)
3. ขดลวดเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้า
4. ไม่ต่อขดลวด (เฟสฟรี)
เปรียบเทียบสัญญาณจากเฟสกับสัญญาณควบคุมจะเห็นได้ว่าโมเมนต์ของการเปลี่ยนสถานะเป็นสถานะถัดไปสามารถตรวจจับได้โดยการข้าม จุดกลาง(ครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟจ่าย) กับเฟสที่ยังไม่ได้เชื่อมต่อ (รูปที่ 18)

หลังจากตรวจพบทางแยกแล้ว จำเป็นต้องหยุดชั่วคราวและเปิดสถานะถัดไป จากรูปนี้ มีการรวบรวมอัลกอริทึมสำหรับการสลับสถานะของขดลวด (ตารางที่ 3)

ตารางที่ 3. อัลกอริธึมสำหรับการสลับขดลวดมอเตอร์

เครื่องเปรียบเทียบจะทำงานในขณะที่แรงดันไฟฟ้าผ่านจุดกึ่งกลางและสร้างสัญญาณสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์

การประมวลผลสัญญาณจากเฟสมอเตอร์
อย่างไรก็ตาม สัญญาณจากเฟสต่างๆ ระหว่างการควบคุมความเร็ว PWM มีลักษณะที่แตกต่างกันและมีอักขระพัลซิ่ง (รูปที่ 21) ในสัญญาณดังกล่าว เป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจจับจุดตัดกับจุดกึ่งกลาง

ดังนั้น สัญญาณนี้ควรถูกกรองด้วยตัวกรอง RC เพื่อรับซองจดหมาย และแบ่งตามข้อกำหนดของตัวเปรียบเทียบด้วย เมื่อรอบการทำงานเพิ่มขึ้น สัญญาณ PWM จะเพิ่มขึ้นในแอมพลิจูด (รูปที่ 22)

แผนภาพที่มีจุดกึ่งกลาง

สัญญาณถูกนำมาจากเฟสผ่านตัวต้านทานจำกัดกระแสและรวมกัน จะได้ภาพต่อไปนี้:

เนื่องจาก PWM แรงดันไฟฟ้าจุดกึ่งกลางไม่คงที่ จึงจำเป็นต้องกรองสัญญาณด้วย แรงดันไฟฟ้าจุดกึ่งกลางหลังจากการทำให้เรียบจะมีขนาดใหญ่พอ (ในพื้นที่ของแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์) จะต้องหารด้วยตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าให้เท่ากับครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย

หลังจากที่สัญญาณผ่านตัวกรอง การแกว่งจะถูกทำให้เรียบ และได้รับแรงดันที่เท่ากันซึ่งสัมพันธ์กับซึ่งสามารถตรวจจับครอสโอเวอร์ EMF ด้านหลังได้

จุดกึ่งกลางจะเปลี่ยนค่าขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า (รอบการทำงาน) เช่นเดียวกับซองสัญญาณ

สัญญาณที่ได้รับจากเครื่องเปรียบเทียบจะถูกส่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งประมวลผลตามอัลกอริทึมด้านบน
สำหรับตอนนี้ นั่นคือทั้งหมด

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีกำลังที่ดีขึ้นต่อน้ำหนักหนึ่งกิโลกรัม (ของตัวเอง) และความเร็วในการหมุนที่หลากหลาย ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าแห่งนี้ก็น่าประทับใจเช่นกัน เป็นสิ่งสำคัญที่สัญญาณรบกวนวิทยุจะไม่ถูกปล่อยออกมาจากการติดตั้ง วิธีนี้ทำให้คุณสามารถวางอุปกรณ์ที่ไวต่อสัญญาณรบกวนข้างๆ ได้ โดยไม่ต้องกลัวว่าระบบทั้งหมดจะทำงานได้อย่างถูกต้อง

คุณสามารถวางและใช้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านได้แม้ในน้ำ ซึ่งจะไม่ส่งผลกระทบในทางลบ นอกจากนี้ การออกแบบยังให้ตำแหน่งในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ควรพิจารณาตำแหน่งของชุดควบคุมล่วงหน้า โปรดจำไว้ว่าด้วยการทำงานอย่างระมัดระวังของโรงไฟฟ้าเท่านั้น เครื่องจักรจะทำงานอย่างมีประสิทธิภาพและราบรื่นในการผลิตของคุณเป็นเวลาหลายปี

โหมดการทำงานระยะยาวและระยะสั้นเป็นโหมดหลักสำหรับฐานข้อมูล ตัวอย่างเช่น สำหรับบันไดเลื่อนหรือสายพานลำเลียง รอบการทำงานที่ยาวนานนั้นเหมาะสม ซึ่งมอเตอร์จะทำงานแบบคงที่เป็นเวลานานหลายชั่วโมง สำหรับการใช้งานระยะยาว มีการถ่ายเทความร้อนภายนอกเพิ่มขึ้น: การปล่อยความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมจะต้องมากกว่าการปล่อยความร้อนภายในของโรงไฟฟ้า

ในโหมดการทำงานระยะสั้น เครื่องยนต์ไม่ควรมีเวลาให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูงสุดระหว่างการทำงาน กล่าวคือ ต้องปิดก่อนเวลานี้ ในช่วงพักระหว่างการเปิดเครื่องและการทำงานของเครื่องยนต์ จะต้องมีเวลาทำให้เย็นลง นี่คือการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในกลไกการยก เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า ไดร์เป่า ไดร์เป่าผม และอุปกรณ์ไฟฟ้าสมัยใหม่อื่นๆ

ความต้านทานของขดลวดมอเตอร์สัมพันธ์กับค่าสัมประสิทธิ์ การกระทำที่เป็นประโยชน์โรงไฟฟ้า. ประสิทธิภาพสูงสุดสามารถทำได้ด้วยความต้านทานขดลวดต่ำสุด

ขีดสุด แรงดันใช้งาน- นี่คือแรงดันไฟฟ้าจำกัดที่สามารถนำไปใช้กับขดลวดสเตเตอร์ของโรงไฟฟ้าได้ แรงดันใช้งานสูงสุดเกี่ยวข้องโดยตรงกับ ความเร็วสูงสุดมอเตอร์และค่าสูงสุดของกระแสไฟที่คดเคี้ยว ค่าสูงสุดของกระแสที่คดเคี้ยวถูกจำกัดโดยความเป็นไปได้ของการเกิดความร้อนสูงเกินไปของขดลวด ด้วยเหตุผลนี้เองที่เงื่อนไขทางเลือกแต่แนะนำสำหรับการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าคืออุณหภูมิติดลบ สิ่งแวดล้อม. ช่วยให้คุณชดเชยความร้อนสูงเกินไปของโรงไฟฟ้าได้อย่างมากและเพิ่มระยะเวลาในการทำงาน

กำลังเครื่องยนต์สูงสุดคือกำลังสูงสุดที่ระบบสามารถทำได้ภายในไม่กี่วินาที เป็นมูลค่าการพิจารณาว่า งานยาวมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีกำลังสูงสุดย่อมนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปของระบบและความล้มเหลวในการทำงาน

กำลังไฟพิกัดคือกำลังไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าสามารถพัฒนาได้ในช่วงระยะเวลาที่ได้รับอนุญาตของการดำเนินงานที่ประกาศโดยผู้ผลิต (หนึ่งรายการรวม)

มุมเลื่อนเฟสมีให้ในมอเตอร์เนื่องจากจำเป็นต้องชดเชยความล่าช้าในการเปลี่ยนเฟส

หลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน (BKDP) เป็นที่ทราบกันมานานแล้ว และมอเตอร์ไร้แปรงถ่านก็เป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับโซลูชันแบบเดิมๆ มาโดยตลอด อย่างไรก็ตามเรื่องนี้เช่น รถยนต์ไฟฟ้าเฉพาะในศตวรรษที่ 21 เท่านั้นที่พวกเขาพบว่ามีการใช้เทคโนโลยีอย่างกว้างขวาง ปัจจัยชี้ขาดในการแนะนำอย่างแพร่หลายคือการลดต้นทุนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมไดรฟ์ BDKP ได้หลายเท่า

ปัญหามอเตอร์สะสม

ในระดับพื้นฐาน งานของมอเตอร์ไฟฟ้าใด ๆ คือการแปลง พลังงานไฟฟ้าเป็นเครื่องกล มีสองปรากฏการณ์ทางกายภาพหลักที่อยู่เบื้องหลังการออกแบบเครื่องจักรไฟฟ้า:

เครื่องยนต์ได้รับการออกแบบในลักษณะที่สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นบนแม่เหล็กแต่ละอันมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันเสมอ ทำให้โรเตอร์หมุนได้ มอเตอร์กระแสตรงแบบดั้งเดิมประกอบด้วยสี่ส่วนหลัก:

• สเตเตอร์ (องค์ประกอบคงที่พร้อมวงแหวนแม่เหล็ก);
• สมอ (องค์ประกอบหมุนด้วยขดลวด);
• แปรงถ่าน
• นักสะสม

การออกแบบนี้ให้การหมุนของกระดองและตัวสับเปลี่ยนบนเพลาเดียวกันที่สัมพันธ์กับแปรงแบบตายตัว กระแสไหลจากแหล่งกำเนิดผ่านสปริงโหลด การติดต่อที่ดีแปรงไปยังเครื่องสับเปลี่ยนที่จ่ายกระแสไฟฟ้าระหว่างขดลวดกระดอง สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในช่วงหลังมีปฏิสัมพันธ์กับแม่เหล็กสเตเตอร์ซึ่งทำให้สเตเตอร์หมุน

ข้อเสียเปรียบหลักของมอเตอร์แบบดั้งเดิมคือการสัมผัสทางกลบนแปรงไม่สามารถทำได้โดยไม่มีแรงเสียดทาน เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ปัญหาก็จะยิ่งเด่นชัดขึ้น ชุดสะสมจะเสื่อมสภาพตามกาลเวลา นอกจากนี้ ยังมีแนวโน้มที่จะเกิดประกายไฟ และสามารถทำให้เกิดไอออนในอากาศโดยรอบได้ ดังนั้นแม้จะมีความเรียบง่ายและต้นทุนการผลิตต่ำ มอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวมีข้อเสียที่ผ่านไม่ได้:

• การสึกหรอของแปรง;
• การรบกวนทางไฟฟ้าอันเป็นผลมาจากประกายไฟ
• ข้อจำกัดใน ความเร็วสูงสุด;
• ความยากลำบากในการระบายความร้อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่หมุนได้

การปรากฏตัวของเทคโนโลยีโปรเซสเซอร์และทรานซิสเตอร์กำลังทำให้นักออกแบบละทิ้งยูนิตสวิตช์ทางกลและเปลี่ยนบทบาทของโรเตอร์และสเตเตอร์ในมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

หลักการทำงานของ BDKP

ในมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไม่มีแปรงซึ่งแตกต่างจากรุ่นก่อน บทบาทของสวิตช์เชิงกลดำเนินการโดยตัวแปลงอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้สามารถใช้วงจร "ภายใน - ออก" ของ BDKP ได้ - ขดลวดจะอยู่ที่สเตเตอร์ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ตัวสะสม

กล่าวอีกนัยหนึ่งหลัก ความแตกต่างพื้นฐานระหว่าง เครื่องยนต์คลาสสิคและ BDCT ในนั้นแทนที่จะเป็นแม่เหล็กอยู่กับที่และขดลวดหมุน อย่างหลังประกอบด้วยขดลวดอยู่กับที่และแม่เหล็กหมุน แม้ว่าการสลับตัวเองจะเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน แต่การใช้งานจริงในไดรฟ์แบบไม่มีแปรงนั้นซับซ้อนกว่ามาก

ปัญหาหลักคือการควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรงที่แม่นยำซึ่งเกี่ยวข้องกับ ลำดับที่ถูกต้องและความถี่การสลับของขดลวดแต่ละส่วน ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้อย่างสร้างสรรค์ก็ต่อเมื่อสามารถกำหนดตำแหน่งปัจจุบันของโรเตอร์ได้อย่างต่อเนื่อง

ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลทางอิเล็กทรอนิกส์ได้มาจากสองวิธี:

• การตรวจจับตำแหน่งที่แน่นอนของเพลา
• การวัดแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดสเตเตอร์

ในการดำเนินการควบคุมในวิธีแรก มักใช้คู่ออปติคัลคู่หรือเซ็นเซอร์ Hall ที่ยึดกับสเตเตอร์ซึ่งตอบสนองต่อฟลักซ์แม่เหล็กของโรเตอร์ ข้อได้เปรียบหลัก ระบบที่คล้ายกันการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของเพลาคือประสิทธิภาพแม้ในเวลาที่มาก ความเร็วต่ำและพักผ่อน

การควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์ในการประเมินแรงดันไฟฟ้าในคอยส์นั้นต้องมีการหมุนโรเตอร์อย่างน้อยที่สุด ดังนั้นในการออกแบบดังกล่าวจึงมีโหมดการสตาร์ทเครื่องยนต์ด้วยความเร็วซึ่งสามารถประมาณแรงดันไฟฟ้าบนขดลวดได้และสถานะที่เหลือจะถูกทดสอบโดยการวิเคราะห์ผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อพัลส์ทดสอบปัจจุบันที่ผ่าน ขดลวด

แม้จะมีปัญหาในการออกแบบเหล่านี้ แต่มอเตอร์แบบไม่มีแปรงก็ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ เนื่องจากประสิทธิภาพและชุดคุณลักษณะที่ไม่สามารถเข้าถึงได้สำหรับนักสะสม รายการสั้น ๆ ของข้อดีหลักของ BDKP เหนือคลาสสิกมีลักษณะดังนี้:

• ไม่มีการสูญเสียพลังงานกลเนื่องจากการเสียดสีของแปรง
• การทำงานที่ไม่มีเสียงเปรียบเทียบ
• ความเร่งและความเร่งของการหมุนที่ง่ายเนื่องจากความเฉื่อยต่ำของโรเตอร์
• ความแม่นยำในการควบคุมการหมุน
• ความเป็นไปได้ของการจัดระบบระบายความร้อนเนื่องจากการนำความร้อน
• ความสามารถในการทำงานด้วยความเร็วสูง
• ความทนทานและความน่าเชื่อถือ

แอปพลิเคชั่นและโอกาสที่ทันสมัย

มีอุปกรณ์มากมายที่เวลาทำงานที่เพิ่มขึ้นเป็นสิ่งสำคัญ ในอุปกรณ์ดังกล่าว การใช้ BDCT นั้นสมเหตุสมผลเสมอ แม้ว่าจะมีราคาค่อนข้างสูง อาจเป็นน้ำและ ปั๊มเชื้อเพลิง, คูลลิ่งเทอร์ไบน์สำหรับเครื่องปรับอากาศและเครื่องยนต์ เป็นต้น มอเตอร์ไร้แปรงถ่านใช้กับไฟฟ้าได้หลายรุ่น ยานพาหนะ. ปัจจุบัน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านได้รับความสนใจอย่างมากจากอุตสาหกรรมยานยนต์

BDCT เหมาะอย่างยิ่งสำหรับไดรฟ์ขนาดเล็กที่ทำงานใน เงื่อนไขที่ยากลำบากหรือด้วยความแม่นยำสูง: เครื่องป้อนและสายพานลำเลียง, หุ่นยนต์อุตสาหกรรม, ระบบกำหนดตำแหน่ง มีบางพื้นที่ที่มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีอิทธิพลเหนือคู่แข่ง: ฮาร์ดไดรฟ์, ปั๊ม, พัดลมเงียบ, เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก, ไดรฟ์ CD / DVD น้ำหนักเบาและกำลังสูงทำให้ BDCT เป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตเครื่องมือช่างไร้สายที่ทันสมัย

อาจกล่าวได้ว่าขณะนี้มีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านไดรฟ์ไฟฟ้า ราคาที่ลดลงอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลได้สร้างแนวโน้มต่อการใช้มอเตอร์แบบไม่มีแปรงอย่างแพร่หลายเพื่อทดแทนมอเตอร์แบบเดิม

เครื่องใช้ในครัวเรือนและทางการแพทย์ การสร้างแบบจำลองทางอากาศ ไดรฟ์ปิดท่อสำหรับท่อส่งก๊าซและน้ำมัน - อยู่ไกลจากนี้ รายการทั้งหมดขอบเขตการใช้งานมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน (BD) เรามาดูอุปกรณ์และหลักการทำงานของไดรฟ์ไฟฟ้าเครื่องกลเหล่านี้เพื่อให้เข้าใจข้อดีและข้อเสียของไดรฟ์เหล่านี้มากขึ้น

ข้อมูลทั่วไป อุปกรณ์ ขอบเขต

เหตุผลหนึ่งที่ให้ความสนใจ DB คือความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับไมโครมอเตอร์ความเร็วสูงพร้อมการวางตำแหน่งที่แม่นยำ โครงสร้างภายในของไดรฟ์ดังกล่าวแสดงในรูปที่ 2

อย่างที่คุณเห็น การออกแบบคือโรเตอร์ (กระดอง) และสเตเตอร์ อันแรกมีแม่เหล็กถาวร (หรือแม่เหล็กหลายอันเรียงตามลำดับ) และอันที่สองติดตั้งคอยล์ (B) เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก

เป็นที่น่าสังเกตว่ากลไกแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้สามารถเป็นได้ทั้งกับสมอภายใน (การก่อสร้างประเภทนี้สามารถดูได้ในรูปที่ 2) หรือภายนอก (ดูรูปที่ 3)

ดังนั้น การออกแบบแต่ละแบบจึงมีขอบเขตเฉพาะ อุปกรณ์ที่มีกระดองภายในมี ความเร็วสูงการหมุนจึงใช้ในระบบทำความเย็นเช่น โรงไฟฟ้าโดรน เป็นต้น ไดรฟ์โรเตอร์ภายนอกใช้ในตำแหน่งที่ต้องการความแม่นยำและความทนทานต่อแรงบิด (หุ่นยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่อง CNC ฯลฯ)

หลักการทำงาน

ต่างจากไดรฟ์อื่นๆ เช่น เครื่องอะซิงโครนัสกระแสสลับสำหรับการทำงานของ DB จำเป็นต้องมีตัวควบคุมพิเศษซึ่งเปิดขดลวดในลักษณะที่เวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กของกระดองและสเตเตอร์ตั้งฉากกัน อันที่จริงแล้ว อุปกรณ์ไดรเวอร์จะควบคุมแรงบิดที่กระทำต่อเกราะ DB กระบวนการนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในรูปที่ 4

อย่างที่คุณเห็น สำหรับการเคลื่อนที่ของกระดองแต่ละครั้ง จำเป็นต้องทำการเปลี่ยนค่าบางอย่างในขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์แบบไม่มีแปรง หลักการทำงานนี้ไม่อนุญาตให้ควบคุมการหมุนอย่างราบรื่น แต่ทำให้สามารถรับโมเมนตัมได้อย่างรวดเร็ว

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แบบมีแปรงและแบบไม่มีแปรง

ไดรฟ์ประเภทตัวรวบรวมแตกต่างจาก DB as คุณสมบัติการออกแบบ(ดูรูปที่ 5.) และหลักการทำงาน

พิจารณา ความแตกต่างในการออกแบบ. รูปที่ 5 แสดงให้เห็นว่าโรเตอร์ (1 ในรูปที่ 5) ของมอเตอร์ประเภทตัวสะสมซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรงซึ่งมีขดลวดซึ่ง วงจรง่ายๆขดลวดและแม่เหล็กถาวร (โดยปกติคือสอง) ติดตั้งอยู่บนสเตเตอร์ (2 ในรูปที่ 5) นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งตัวสะสมบนเพลาซึ่งมีการเชื่อมต่อแปรงซึ่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับขดลวดกระดอง

อธิบายหลักการทำงานโดยย่อ เครื่องสะสม. เมื่อแรงดันถูกนำไปใช้กับขดลวดตัวใดตัวหนึ่ง มันจะตื่นเต้นและเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น มันโต้ตอบกับ แม่เหล็กถาวรซึ่งทำให้สมอและตัวสะสมที่วางอยู่บนนั้นหมุน เป็นผลให้มีการจ่ายพลังงานให้กับขดลวดอีกอันหนึ่งและวงจรจะเกิดซ้ำ

ความถี่ของการหมุนของเกราะของการออกแบบนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มของสนามแม่เหล็กโดยตรง ซึ่งในทางกลับกัน จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า นั่นคือการเพิ่มหรือลดความเร็วก็เพียงพอที่จะเพิ่มหรือลดระดับพลังงาน และการย้อนกลับจำเป็นต้องเปลี่ยนขั้ว วิธีการควบคุมนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมพิเศษ เนื่องจากตัวควบคุมการเดินทางสามารถสร้างโดยใช้ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ และสวิตช์ทั่วไปจะทำงานเป็นอินเวอร์เตอร์

เราได้พิจารณาคุณสมบัติการออกแบบของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในส่วนที่แล้ว อย่างที่คุณจำได้ การเชื่อมต่อของพวกเขาต้องการตัวควบคุมพิเศษ โดยที่พวกเขาจะไม่ทำงาน ด้วยเหตุผลเดียวกัน มอเตอร์เหล่านี้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ได้

นอกจากนี้ ยังควรสังเกตด้วยว่าในไดรฟ์ประเภทนี้ สำหรับการควบคุมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ตำแหน่งของโรเตอร์จะถูกตรวจสอบโดยใช้เซ็นเซอร์ Hall สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงอย่างมีนัยสำคัญ แต่นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของต้นทุนของการออกแบบที่มีราคาแพงอยู่แล้ว

จะสตาร์ทมอเตอร์แบบไม่มีแปรงได้อย่างไร?

เพื่อให้ไดรฟ์ประเภทนี้ทำงานได้ จำเป็นต้องมีคอนโทรลเลอร์พิเศษ (ดูรูปที่ 6) หากไม่มีมัน การเปิดตัวก็เป็นไปไม่ได้

การประกอบอุปกรณ์ดังกล่าวไม่สมเหตุสมผลเลยการซื้ออุปกรณ์สำเร็จรูปจะถูกกว่าและเชื่อถือได้มากกว่า มารับเองได้ทาง ลักษณะดังต่อไปนี้, ลักษณะของไดรเวอร์ช่องสัญญาณ PWM:

• กระแสไฟสูงสุดที่อนุญาต คุณลักษณะนี้มีให้สำหรับการทำงานปกติของอุปกรณ์ บ่อยครั้งที่ผู้ผลิตระบุพารามิเตอร์นี้ในชื่อรุ่น (เช่น Phoenix-18) ในบางกรณี ค่าที่กำหนดสำหรับโหมดพีค ซึ่งคอนโทรลเลอร์สามารถคงไว้เป็นเวลาหลายวินาที
• แรงดันไฟระบุสูงสุดสำหรับการทำงานต่อเนื่อง
• ความต้านทานของวงจรภายในของคอนโทรลเลอร์
• จำนวนรอบที่อนุญาต ระบุเป็นรอบต่อนาที เหนือค่านี้ คอนโทรลเลอร์จะไม่อนุญาตให้เพิ่มการหมุน (ข้อจำกัดถูกนำไปใช้ในระดับซอฟต์แวร์) โปรดทราบว่าความเร็วจะได้รับเสมอสำหรับไดรฟ์ 2 ขั้ว หากมีคู่ขั้วมากกว่า ให้หารค่าด้วยจำนวนของมัน ตัวอย่างเช่น มีการระบุหมายเลข 60000 รอบต่อนาที ดังนั้นสำหรับ 6 มอเตอร์แม่เหล็กความเร็วในการหมุนจะเท่ากับ 60000/3=20000 prm
• ความถี่ของพัลส์ที่สร้างขึ้นสำหรับคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ พารามิเตอร์นี้อยู่ในช่วงตั้งแต่ 7 ถึง 8 kHz ขึ้นไป โมเดลราคาแพงอนุญาตให้คุณตั้งโปรแกรมพารามิเตอร์ใหม่โดยเพิ่มเป็น 16 หรือ 32 kHz

โปรดทราบว่าคุณลักษณะสามประการแรกจะกำหนดความจุของฐานข้อมูล

การควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น การสับเปลี่ยนของขดลวดของไดรฟ์ถูกควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อกำหนดว่าเมื่อใดควรเปลี่ยน คนขับจะตรวจสอบตำแหน่งของเกราะโดยใช้เซ็นเซอร์ Hall หากไดรฟ์ไม่ได้ติดตั้งเครื่องตรวจจับดังกล่าว กลับ EMFซึ่งเกิดขึ้นในขดลวดสเตเตอร์ที่ไม่เชื่อมต่อ ตัวควบคุมซึ่งอันที่จริงเป็นความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์จะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้และกำหนดลำดับการสลับ

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านสามเฟส

ฐานข้อมูลส่วนใหญ่ดำเนินการในรูปแบบสามเฟส ในการควบคุมไดรฟ์ดังกล่าว คอนโทรลเลอร์จะมีตัวแปลง แรงดันคงที่เป็นพัลส์สามเฟส (ดูรูปที่ 7)

เพื่ออธิบายวิธีการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน เราควรพิจารณารูปที่ 4 ร่วมกับรูปที่ 7 ซึ่งจะแสดงขั้นตอนการทำงานของไดรฟ์ทั้งหมด มาเขียนมันลงไป:

1. แรงกระตุ้นบวกถูกนำไปใช้กับคอยล์ "A" ในขณะที่แรงกระตุ้นเชิงลบถูกนำไปใช้กับ "B" ดังนั้นอาร์เมเจอร์จะเคลื่อนที่ เซ็นเซอร์จะบันทึกการเคลื่อนไหวและส่งสัญญาณสำหรับการเปลี่ยนครั้งต่อไป
2. คอยล์ "A" ถูกปิด และพัลส์บวกไปที่ "C" ("B" ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง) จากนั้นส่งสัญญาณไปยังพัลส์ชุดถัดไป
3. บน "C" - บวก "A" - ลบ
4. คู่ของ "B" และ "A" ทำงานซึ่งได้รับแรงกระตุ้นบวกและลบ
5. พัลส์บวกถูกนำไปใช้กับ "B" อีกครั้ง และพัลส์ลบกับ "C"
6. คอยล์ "A" เปิดอยู่ (มีให้ +) และพัลส์ลบซ้ำบน "C" จากนั้นวงจรจะทำซ้ำ

ในความเรียบง่ายที่ชัดเจนของการจัดการมีปัญหามากมาย ไม่เพียงแต่จำเป็นต้องติดตามตำแหน่งของสมอเท่านั้นเพื่อผลิต ชุดต่อไปพัลส์และควบคุมความเร็วในการหมุนโดยการปรับกระแสในขดลวด นอกจากนี้ คุณควรเลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเร่งความเร็วและการชะลอตัว นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าคอนโทรลเลอร์จะต้องติดตั้งบล็อกที่ให้คุณควบคุมการทำงานของมันได้ การปรากฏตัวของอุปกรณ์มัลติฟังก์ชั่นดังกล่าวสามารถเห็นได้ในรูปที่ 8

ข้อดีข้อเสีย

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีข้อดีหลายประการ กล่าวคือ:

• อายุการใช้งานยาวนานกว่าของสะสมทั่วไปมาก
• ประสิทธิภาพสูง.
• ตั้งค่าความเร็วการหมุนสูงสุดอย่างรวดเร็ว
• มันมีพลังมากกว่าซีดี
• การไม่มีประกายไฟระหว่างการทำงานช่วยให้สามารถใช้ไดรฟ์ในสภาวะที่เป็นอันตรายจากไฟไหม้ได้
• ไม่จำเป็นต้องระบายความร้อนเพิ่มเติม
• ใช้งานง่าย

ทีนี้มาดูข้อเสียกัน ข้อเสียที่สำคัญซึ่งจำกัดการใช้ฐานข้อมูล - ค่อนข้างมาก ราคาสูง(รวมราคาคนขับด้วย) ท่ามกลางความไม่สะดวกคือความเป็นไปไม่ได้ในการใช้ฐานข้อมูลโดยไม่มีไดรเวอร์ แม้แต่การเปิดใช้งานในระยะสั้น เช่น เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ การซ่อมแซมปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากจำเป็นต้องกรอกลับ

นี่คือมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับชนิดหนึ่ง ซึ่งชุดแปรงสะสมจะถูกแทนที่ด้วยสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์แบบไม่สัมผัสซึ่งควบคุมโดยเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ บางครั้งคุณสามารถหาคำย่อได้: BLDC เป็นมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่าน เพื่อความเรียบง่าย ฉันจะเรียกมันว่ามอเตอร์ไร้แปรงถ่านหรือเรียกง่ายๆ ว่า BC

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านค่อนข้างเป็นที่นิยมเนื่องจากมีลักษณะเฉพาะ: ไม่ วัสดุสิ้นเปลืองประเภทของแปรงไม่มีถ่านหิน / ฝุ่นโลหะจากแรงเสียดทานไม่มีประกายไฟ (และนี่คือทิศทางการระเบิดและไดรฟ์ / ปั๊มที่ปลอดภัยจากอัคคีภัย) ใช้ตั้งแต่พัดลมและปั๊มไปจนถึงไดรฟ์ที่มีความแม่นยำสูง
การใช้งานหลักในการสร้างแบบจำลองและการก่อสร้างสำหรับมือสมัครเล่น: เครื่องยนต์สำหรับรุ่นควบคุมด้วยคลื่นวิทยุ

ความหมายทั่วไปของมอเตอร์เหล่านี้คือสามเฟสและสามขดลวด (หรือหลายขดลวดเชื่อมต่อกันเป็นสามกลุ่ม) ซึ่งควบคุมโดยสัญญาณในรูปแบบของไซนัสหรือไซนัสโดยประมาณสำหรับแต่ละเฟส แต่มีการเปลี่ยนแปลงบ้าง รูปภาพแสดงภาพประกอบการทำงานของมอเตอร์สามเฟสที่ง่ายที่สุด

ดังนั้น หนึ่งในช่วงเวลาเฉพาะของการควบคุมมอเตอร์ BC คือการใช้ตัวควบคุม-ไดรเวอร์พิเศษ ซึ่งช่วยให้คุณปรับพัลส์กระแสและแรงดันสำหรับแต่ละเฟสบนขดลวดของมอเตอร์ได้ ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะให้การทำงานที่เสถียรในช่วงแรงดันไฟฟ้าที่กว้าง สิ่งเหล่านี้คือสิ่งที่เรียกว่าตัวควบคุม ESC

มอเตอร์ BC สำหรับอุปกรณ์ r / a มีหลายขนาดและหลายแบบ บางรุ่นที่ทรงพลังที่สุดคือรุ่น 22 มม. 36 มม. และ 40/42 มม. โดยการออกแบบจะมาพร้อมกับโรเตอร์ภายนอกและโรเตอร์ภายใน (Outrunner, Inrunner) อันที่จริงแล้วมอเตอร์ที่มีโรเตอร์ภายนอกไม่มีตัวเรือนแบบคงที่ (เสื้อเชิ้ต) และมีน้ำหนักเบา ตามกฎแล้วจะใช้ในโมเดลเครื่องบิน quadrocopters เป็นต้น
มอเตอร์ที่มีสเตเตอร์ภายนอกนั้นง่ายต่อการปิดผนึก สิ่งที่คล้ายคลึงกันนี้ใช้สำหรับโมเดล r / a ที่สัมผัสกับอิทธิพลภายนอก เช่น สิ่งสกปรก ฝุ่น ความชื้น: รถบักกี้ สัตว์ประหลาด ซอฟต์แวร์รวบรวมข้อมูล โมเดล r / a น้ำ)
ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ประเภท 3660 สามารถติดตั้งได้ง่ายในรถบักกี้หรือรถมอนสเตอร์มือสอง และสนุกไปกับมัน

ฉันยังสังเกตเลย์เอาต์ที่แตกต่างกันของสเตเตอร์เอง: มอเตอร์ 3660 มี 12 คอยส์ที่เชื่อมต่อในสามกลุ่ม
นี้ช่วยให้คุณได้รับช่วงเวลาสูงบนเพลา ดูเหมือนว่านี้


คอยล์เชื่อมต่อแบบนี้


หากคุณถอดแยกชิ้นส่วนมอเตอร์และถอดโรเตอร์ คุณจะเห็นขดลวดสเตเตอร์
นี่คือสิ่งที่อยู่ภายใน 3660 ซีรีส์


อีกรูป

มือสมัครเล่นใช้มอเตอร์แรงบิดสูงที่คล้ายกัน - in การออกแบบชั่วคราวที่ต้องการเครื่องยนต์หมุนรอบอันทรงพลังขนาดเล็ก พัดลมเหล่านี้อาจเป็นพัดลมประเภทเทอร์ไบน์ สปินเดิลของเครื่องจักรสำหรับมือสมัครเล่น ฯลฯ

ดังนั้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการติดตั้งในเครื่องสมัครเล่นสำหรับการเจาะและแกะสลัก จึงได้นำชุดมอเตอร์ไร้แปรงถ่านไปพร้อมกับตัวควบคุม ESC
GoolRC 3660 3800KV มอเตอร์แบบไม่มีแปรง พร้อม ESC 60A Metal Gear Servo 9.0kg Set


ข้อดีในชุดคือเซอร์โวขนาด 9 กก. ซึ่งสะดวกมากสำหรับผลิตภัณฑ์โฮมเมด

ข้อกำหนดทั่วไปเมื่อเลือกมอเตอร์มีดังต่อไปนี้:
- จำนวนรอบ / โวลต์อย่างน้อย 2,000 เนื่องจากมีการวางแผนที่จะใช้กับแหล่งจ่ายแรงดันต่ำ (7.4 ... 12V)
- เส้นผ่านศูนย์กลางเพลา 5 มม. ฉันกำลังพิจารณาตัวเลือกที่มีเพลา 3.175 มม. (นี่คือชุดเครื่องยนต์ 24 เส้นผ่านศูนย์กลาง BC เช่น 2435) แต่แล้วฉันจะต้องซื้อคาร์ทริดจ์ ER11 ใหม่ มีตัวเลือกที่ทรงพลังยิ่งกว่า เช่น มอเตอร์ 4275 หรือ 4076 ที่มีเพลาขนาด 5 มม. แต่ราคาแพงกว่าตามลำดับ

ลักษณะเฉพาะ มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน GoogleRC 3660:
รุ่น: GoolRC 3660
กำลังไฟ: 1200W
แรงดันใช้งาน: สูงสุด 13V
จำกัดกระแส: 92A
รอบต่อโวลต์ (RPM/โวลต์): 3800KV
รอบการหมุนสูงสุด: สูงถึง 50000
เส้นผ่านศูนย์กลางตัวเรือน: 36mm
ความยาวเคส: 60mm
ความยาวเพลา: 17mm
เส้นผ่าศูนย์กลางเพลา: 5mm
ขนาดสกรูตั้ง: 6 ชิ้น * M3 (สั้น ผมใช้ M3 * 6)
ตัวเชื่อมต่อ: กล้วยเคลือบทอง 4 มม. ตัวผู้
การป้องกัน: ป้องกันฝุ่นและความชื้น

คุณสมบัติตัวควบคุม ESC:
รุ่น: GoolRC ESC 60A
กระแสไฟต่อเนื่อง: 60A
กระแสไฟสูงสุด: 320A
ใช้ได้ แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้: 2-3S Li-Po / 4-9S Ni-Mh Ni-Cd
บีอีซี: 5.8V/3A
ตัวเชื่อมต่อ (อินพุต): T ปลั๊กตัวผู้
ขั้วต่อ (ออก): กล้วยเคลือบทอง 4 มม. ตัวเมีย
ขนาด: 50 x 35 x 34 มม. (ไม่รวมความยาวสาย)
การป้องกัน: ป้องกันฝุ่นและความชื้น

คุณสมบัติของเซอร์โว:
แรงดันใช้งาน: 6.0V-7.2V
ความเร็วในการหมุน (6.0V): 0.16 วินาที/60 ° ไม่มีโหลด
ความเร็วในการหมุน (7.2V): 0.14 วินาที/60 ° ไม่มีโหลด
แรงบิดถือ (6.0V): 9.0kg.cm
แรงบิดถือ (7.2V): 10.0kg.cm
ขนาด: 55 x 20 x 38 มม. (ยาว * กว้าง * สูง)

พารามิเตอร์ชุด:
ขนาดบรรจุ: 10.5 x 8 x 6 cm
น้ำหนักบรรจุ: 390 gr
บรรจุภัณฑ์ที่มีตราสินค้าพร้อมโลโก้ GoolRC

องค์ประกอบของชุด:
1 * GoolRC 3660 3800KV มอเตอร์
1 * GoolRC 60A ESC
1 * GoolRC 9KG เซอร์โว
1 * เอกสารข้อมูล


ขนาดสำหรับอ้างอิงและ รูปร่างเครื่องยนต์ GoolRC 3660 แสดงไฮไลท์

ตอนนี้มีคำไม่กี่คำเกี่ยวกับแพ็คเกจ
พัสดุมาในรูปแบบซองไปรษณีย์ขนาดเล็กที่มีกล่องอยู่ข้างใน


จัดส่งโดยบริการไปรษณีย์ทางเลือกอื่น ไม่ใช่ Russian Post ตามที่ระบุไว้ในใบตราส่ง


กล่องตรา GoolRC ในแพ็คเกจ


ข้างในเป็นชุดมอเตอร์ไร้แปรงถ่านขนาด 3660 (36x60 มม.) ตัวควบคุม ESC สำหรับมัน และเครื่องเซอร์โวพร้อมชุด


ตอนนี้ให้พิจารณาทั้งชุดของส่วนประกอบแต่ละส่วน เริ่มจากสิ่งที่สำคัญที่สุด - กับเครื่องยนต์

เครื่องยนต์ GoolRC BC เป็นกระบอกสูบอะลูมิเนียม ขนาด 36 x 60 มม. ในอีกด้านหนึ่ง มีสายหนาสามเส้นในสายซิลิโคนถักเปียที่มี "กล้วย" ในทางกลับกัน แกนขนาด 5 มม. โรเตอร์ติดตั้งอยู่บนตลับลูกปืนกลิ้งทั้งสองด้าน มีเครื่องหมายรุ่นบนเคส


อีกรูป. แจ็คเก็ตตัวนอกได้รับการแก้ไขเช่น ประเภทมอเตอร์อินรันเนอร์


เครื่องหมายกรณี


คุณสามารถเห็นแบริ่งจากด้านหลัง


อ้างว่าทนต่อการกระเซ็นและความชื้น
สายสั้นหนาสามเส้นออกมาเพื่อเชื่อมต่อเฟส: u v w. หากคุณกำลังมองหาขั้วต่อสำหรับเชื่อมต่อ - นี่คือกล้วย 4 มม


สายไฟหดตัวด้วยความร้อน สีที่ต่างกัน: เหลือง ส้ม น้ำเงิน


ขนาดมอเตอร์: เส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของเพลาจะเหมือนกับที่ประกาศไว้: เพลา 5x17 mm




ขนาดตัวเรือนเครื่องยนต์ 36x60 mm




เปรียบเทียบกับเครื่อง 775 ปัดเงา


เปรียบเทียบกับสปินเดิล 300W b/c (และราคาประมาณ 100 ดอลลาร์) ฉันเตือนคุณว่า GoolRC 3660 มีกำลังสูงสุด 1200W ต่อให้ใช้พลังงานหนึ่งในสามก็ยังถูกและแพงกว่าแกนหมุนนี้อีก


เปรียบเทียบกับเครื่องยนต์รุ่นอื่นๆ


เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างถูกต้อง คุณจะต้องมีตัวควบคุม ESC พิเศษ (ซึ่งรวมอยู่ด้วย)

ตัวควบคุม ESC เป็นบอร์ดไดรเวอร์มอเตอร์ที่มีตัวแปลงสัญญาณและสวิตช์อันทรงพลัง บน โมเดลง่ายๆใช้การหดตัวด้วยความร้อนแทนเคสสำหรับเคสที่ทรงพลัง - เคสที่มีหม้อน้ำและระบบทำความเย็นแบบแอคทีฟ


ในภาพตัวควบคุม GoolRC ESC 60A ถูกเปรียบเทียบกับ "น้อง" ESC 20A


โปรดทราบ: มีสวิตช์ปิด-ปิดบนชิ้นส่วนของลวดที่สามารถติดตั้งเข้ากับตัวเครื่อง/ของเล่นได้


มีชุดคอนเนคเตอร์ครบชุด: ขั้วต่อ T อินพุต, แจ็คกล้วย 4 มม., อินพุตสัญญาณควบคุม 3 พิน


กล้วยกำลัง 4 มม. - รังมีเครื่องหมายสีใกล้เคียงกัน: สีเหลืองสีส้มและสีน้ำเงิน เมื่อเชื่อมต่อคุณสามารถสับสนได้โดยเจตนาเท่านั้น


อินพุต T-ตัวเชื่อมต่อ ในทำนองเดียวกันคุณสามารถกลับขั้วได้หากคุณแข็งแกร่งมาก)))))


มีการทำเครื่องหมายพร้อมชื่อและลักษณะบนเคสซึ่งสะดวกมาก


ระบบทำความเย็นทำงาน ทำงาน และควบคุมโดยอัตโนมัติ

เพื่อประเมินขนาดไม้บรรทัด PCB ที่แนบมา

ชุดนี้ยังรวมถึงเซอร์โว GoolRC ขนาด 9 กก.


นอกจากนี้ เช่นเดียวกับเซอร์โวอื่นๆ ชุดนี้มาพร้อมกับชุดคันโยก (คู่, กากบาท, สตาร์, ล้อ) และฮาร์ดแวร์สำหรับติดตั้ง (ฉันชอบที่มีสเปเซอร์ทองเหลือง)


ภาพถ่ายมาโครของเพลาเซอร์โว


กำลังพยายามแก้ไขคันโยกไม้กางเขนสำหรับการถ่ายภาพ


อันที่จริงแล้ว มันน่าสนใจที่จะตรวจสอบคุณสมบัติที่ประกาศไว้ - นี่คือชุดเฟืองโลหะด้านใน มาถอดเซอร์โวกัน ตัวเรือนตั้งอยู่บนวัสดุเคลือบหลุมร่องฟันในวงกลมและภายในมีการหล่อลื่นมากมาย เกียร์เป็นโลหะจริงๆ


ภาพบอร์ดควบคุมเซอร์โว

เหตุใดจึงเริ่มต้นขึ้น: เพื่อลองใช้เครื่องยนต์ BC เป็นสว่าน/ช่างแกะสลัก เช่นเดียวกัน กำลังสูงสุดคือ 1200W
ฉันเลือกโครงการเครื่องเจาะเพื่อเตรียมแผงวงจรพิมพ์สำหรับ. มีโครงการมากมายสำหรับทำเครื่องให้แสงสว่างแบบตั้งโต๊ะ ตามกฎแล้ว โครงการทั้งหมดเหล่านี้มีขนาดเล็กและออกแบบให้ติดตั้งได้ เครื่องยนต์เล็กกระแสตรง.


ฉันเลือกหนึ่งในนั้นและแก้ไขการเมานต์ในส่วนของตัวยึดเครื่องยนต์ 3660 ( เนทีฟเอ็นจิ้นมีขนาดเล็กกว่าและมีขนาดเมาท์ต่างกัน)

ฉันเอาภาพวาด ที่นั่งและขนาดของเครื่องยนต์3660


ของแท้คุ้มกว่า เครื่องยนต์อ่อน. นี่คือภาพร่างของแท่นยึด (6 รูสำหรับ M3x6)


สกรีนช็อตจากโปรแกรมเครื่องพิมพ์


ในเวลาเดียวกัน ฉันยังพิมพ์แคลมป์สำหรับติดด้านบน


มอเตอร์ 3660 พร้อมปลอกรัดชนิด ER11




ในการเชื่อมต่อและทดสอบมอเตอร์ BC คุณจะต้องประกอบวงจรต่อไปนี้: แหล่งจ่ายไฟ เครื่องทดสอบเซอร์โวหรือแผงควบคุม ตัวควบคุมมอเตอร์ ESC มอเตอร์
ฉันใช้เครื่องทดสอบเซอร์โวที่ง่ายที่สุด และยังให้สัญญาณที่ถูกต้องอีกด้วย สามารถใช้เพื่อเปิดและปรับความเร็วรอบเครื่องยนต์


หากต้องการ คุณสามารถเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์ (Arduino เป็นต้น) ฉันให้ไดอะแกรมจากอินเทอร์เน็ตพร้อมการเชื่อมต่อของ outrunner และตัวควบคุม 30A ภาพสเก็ตช์ไม่ใช่ปัญหาในการค้นหา


เราเชื่อมต่อทุกอย่างด้วยสี


แหล่งที่มาแสดงให้เห็นว่ากระแสไฟว่างของคอนโทรลเลอร์มีขนาดเล็ก (0.26A)


ตอนนี้เครื่องเจาะ
เรารวบรวมทุกอย่างและติดเข้ากับชั้นวาง




ตรวจผมประกอบแบบไม่มีเคส แล้วพิมพ์เคสที่สามารถติดตั้งสวิตซ์มาตรฐาน ลูกบิดเทสเซอร์โว


การใช้งานอื่นสำหรับมอเตอร์ 3660 BK ที่คล้ายกันก็คือแกนหมุนสำหรับเครื่องเจาะและกัด PCB






เกี่ยวกับตัวเครื่องครับ ไว้จะมารีวิวให้ทีหลังนะครับ น่าสนใจที่จะทดสอบการแกะสลัก PCB ด้วย GoolRC 3660

บทสรุป

เครื่องยนต์มีคุณภาพสูง ทรงพลัง พร้อมระยะขอบที่เหมาะสำหรับมือสมัครเล่น
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความทนทานของตลับลูกปืนที่มีแรงด้านข้างระหว่างการกัด/การแกะสลักจะแสดงเวลา
ใช้แล้วได้ประโยชน์แน่นอน เครื่องยนต์รุ่นสำหรับมือสมัครเล่นเช่นเดียวกับความง่ายในการใช้งานและการประกอบโครงสร้างเมื่อเทียบกับแกนหมุน CNC ซึ่งมีราคาแพงกว่าและต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ (อุปกรณ์จ่ายไฟที่มีการควบคุมความเร็ว, ไดรเวอร์, การระบายความร้อน ฯลฯ )

ใช้คูปองเมื่อสั่งซื้อ SALE15พร้อมส่วนลด 5% ทุกรายการในร้าน

ขอขอบคุณสำหรับความสนใจของคุณ!