Elektromotori bez četkica koriste se u medicinskoj opremi, modelarstvu aviona, pogonima za zatvaranje naftovoda, kao iu mnogim drugim industrijama. Ali oni imaju svoje nedostatke, karakteristike i prednosti, koje ponekad igraju ključnu ulogu u dizajnu različitih uređaja. Kako god bilo, takvi elektromotori zauzimaju relativno malu nišu u poređenju sa asinhronim mašinama na izmjeničnu struju.
Karakteristike elektromotora
Jedan od razloga zašto su dizajneri zainteresovani za motore bez četkica je potreba za brzim motorima malih dimenzija. Štaviše, ovi motori imaju vrlo precizno pozicioniranje. Dizajn ima pokretni rotor i fiksni stator. Na rotoru se nalazi jedan ili više trajnih magneta, raspoređenih u određenom nizu. Na statoru se nalaze zavojnice koje stvarajumagnetno polje.
Treba napomenuti još jednu osobinu - motori bez četkica mogu imati anker koji se nalazi i iznutra i izvana. Stoga, ove dvije vrste konstrukcije mogu imati specifične primjene u različitim područjima. Kada se armatura nalazi unutra, ispada da postiže vrlo veliku brzinu rotacije, tako da takvi motori vrlo dobro rade u dizajnu rashladnih sistema. Ako je ugrađen vanjski pogon rotora, može se postići vrlo precizno pozicioniranje, kao i visoka otpornost na preopterećenje. Vrlo često se takvi motori koriste u robotici, medicinskoj opremi, u alatnim mašinama sa programskom kontrolom frekvencije.
Kako motori rade
Da biste pokrenuli rotor DC motora bez četkica, morate koristiti poseban mikrokontroler. Ne može se pokrenuti na isti način kao sinhroni ili asinhroni stroj. Uz pomoć mikrokontrolera ispada da se namotaji motora uključi tako da smjer vektora magnetskog polja na statoru i armaturi bude ortogonan.
Drugim rečima, uz pomoć drajvera moguće je regulisati obrtni moment koji deluje na rotor motora bez četkica. Za pomicanje armature potrebno je izvršiti ispravno prebacivanje u namotajima statora. Nažalost, nije moguće osigurati glatku kontrolu rotacije. Međutim, može se vrlo brzo povećati.brzina rotora motora.
Razlike između motora s četkicom i bez četkica
Glavna razlika je u tome što motori bez četkica za modele nemaju namotaj na rotoru. Kod kolektorskih elektromotora na rotorima se nalaze namotaji. Ali trajni magneti su ugrađeni na stacionarni dio motora. Osim toga, na rotor je ugrađen kolektor posebnog dizajna, na koji su povezane grafitne četke. Uz njihovu pomoć, napon se primjenjuje na namotaj rotora. Princip rada motora bez četkica je takođe značajno drugačiji.
Kako radi mašina za prikupljanje
Da biste pokrenuli kolektorski motor, moraćete da primenite napon na namotaj polja, koji se nalazi direktno na armaturi. U tom slučaju nastaje konstantno magnetsko polje koje stupa u interakciju s magnetima na statoru, zbog čega se armatura i kolektor pričvršćen na nju okreću. U ovom slučaju, napajanje se dovodi do sljedećeg namotaja, ciklus se ponavlja.
Brzina rotacije rotora direktno zavisi od toga koliko je magnetno polje intenzivno, a poslednja karakteristika direktno zavisi od veličine napona. Stoga, da bi se povećala ili smanjila brzina, potrebno je promijeniti napon napajanja.
Da biste implementirali obrnuto, trebate samo promijeniti polaritet priključka motora. Za takvo upravljanje nije potrebno koristiti posebne mikrokontrolere,možete promijeniti brzinu rotacije koristeći konvencionalni varijabilni otpornik.
Karakteristike mašina bez četkica
Ali kontrola motora bez četkica je nemoguća bez upotrebe posebnih kontrolera. Na osnovu ovoga možemo zaključiti da se motori ovog tipa ne mogu koristiti kao generator. Za efikasnu kontrolu, položaj rotora se može pratiti pomoću više Hall senzora. Uz pomoć ovako jednostavnih uređaja moguće je značajno poboljšati performanse, ali će se cijena elektromotora povećati nekoliko puta.
Pokretanje motora bez četkica
Nema smisla sami praviti mikrokontrolere, mnogo bolja opcija bi bila kupovina gotovih, doduše kineskih. Ali morate se pridržavati sljedećih preporuka pri odabiru:
- Zapamtite maksimalnu dozvoljenu struju. Ovaj parametar će biti koristan za različite vrste pogona. Proizvođači često navode karakteristike direktno u nazivu modela. Vrlo rijetko su naznačene vrijednosti koje su tipične za vršne modove, u kojima mikrokontroler ne može raditi dugo vremena.
- Za kontinuirani rad, maksimalni napon napajanja također se mora uzeti u obzir.
- Obavezno uzmite u obzir otpor svih internih mikrokontrolerskih kola.
- Obavezno uzmite u obzir maksimalan broj obrtaja koji je tipičan za rad ovog mikrokontrolera. Imajte na umu da nijemoći će povećati maksimalnu brzinu, pošto je ograničenje napravljeno na softverskom nivou.
- Jeftini modeli mikrokontrolerskih uređaja imaju frekvenciju generisanih impulsa u opsegu od 7…8 kHz. Skupe kopije se mogu reprogramirati, a ovaj parametar se povećava za 2-4 puta.
Probajte odabrati mikrokontrolere u svakom pogledu, jer oni utiču na snagu koju električni motor može razviti.
Kako se njime upravlja
Elektronska kontrolna jedinica omogućava prebacivanje pogonskih namotaja. Da bi se odredio trenutak prebacivanja pomoću drajvera, položaj rotora se prati pomoću Hall senzora instaliranog na pogonu.
U slučaju da takvih uređaja nema, potrebno je očitati obrnuti napon. Generiše se u namotajima statora koji trenutno nisu povezani. Kontroler je hardversko-softverski kompleks, omogućava vam da pratite sve promjene i postavite redoslijed prebacivanja što je preciznije moguće.
Trofazni motori bez četkica
Mnogo elektromotora bez četkica za modele aviona napaja se jednosmernom strujom. Ali postoje i trofazni slučajevi u kojima su instalirani pretvarači. Oni vam omogućavaju da napravite trofazne impulse od konstantnog napona.
Rad je kako slijedi:
- Zavojnica "A" prima impulse odpozitivna vrijednost. Na zavojnici "B" - sa negativnom vrijednošću. Kao rezultat toga, sidro će se početi pomicati. Senzori fiksiraju pomak i signal se šalje kontroloru za sljedeće prebacivanje.
- Namotaj "A" je isključen, dok se pozitivan impuls šalje na "C" namotaj. Prebacivanje namotaja "B" se ne mijenja.
- Pozitivni impuls se primjenjuje na zavojnicu "C", a negativan impuls se šalje na "A".
- Tada u igru ulazi par "A" i "B". Njima se unose pozitivne i negativne vrijednosti impulsa.
- Tada pozitivni impuls ponovo ide na "B" zavojnicu, a negativni na "C".
- U posljednjoj fazi uključuje se zavojnica "A", koja prima pozitivan impuls, a negativan ide na C.
I nakon toga se cijeli ciklus ponavlja.
Prednosti korištenja
Teško je napraviti električni motor bez četkica vlastitim rukama, a gotovo je nemoguće implementirati kontrolu mikrokontrolera. Stoga je najbolje koristiti gotove industrijske dizajne. Ali svakako uzmite u obzir prednosti koje pogon dobija kada koristite motore bez četkica:
- Značajno duži resurs od mašina za prikupljanje.
- Visoki nivo efikasnosti.
- Jači od brušenih motora.
- Brzina rotacije raste mnogo brže.
- Bez varnica tokom rada, tako da se mogu koristiti u okruženjima sa visokom opasnošću od požara.
- Veoma laka vožnja.
- Nema potrebe da koristite dodatne komponente za hlađenje tokom rada.
Od nedostataka se može izdvojiti veoma visok trošak, ako se uzme u obzir i cijena kontrolera. Čak i na kratko vrijeme uključivanje takvog elektromotora za provjeru performansi neće raditi. Osim toga, popravak takvih motora je mnogo teži zbog njihovih dizajnerskih karakteristika.
