Elektromotori bez četkica koriste se u medicinskoj opremi, modelarstvu zrakoplova, pogonima za zatvaranje cijevi naftovoda, kao i u mnogim drugim industrijama. Ali oni imaju svoje nedostatke, značajke i prednosti, koje ponekad igraju ključnu ulogu u dizajnu različitih uređaja. Kako god bilo, takvi elektromotori zauzimaju relativno malu nišu u usporedbi s asinkronim strojevima na izmjeničnu struju.
Značajke električnih motora
Jedan od razloga zašto su dizajneri zainteresirani za motore bez četkica je potreba za brzim motorima malih dimenzija. Štoviše, ovi motori imaju vrlo precizno pozicioniranje. Dizajn ima pomični rotor i fiksni stator. Na rotoru se nalazi jedan ili više trajnih magneta, raspoređenih u određenom slijedu. Na statoru se nalaze zavojnice koje stvarajumagnetsko polje.
Treba napomenuti još jednu značajku - motori bez četkica mogu imati sidro smješteno i unutar i izvana. Stoga dvije vrste konstrukcije mogu imati specifične primjene u različitim područjima. Kada se armatura nalazi unutra, ispada da postiže vrlo veliku brzinu vrtnje, tako da takvi motori vrlo dobro rade u dizajnu rashladnih sustava. 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 strojevima s programskom kontrolom frekvencije.
Kako motori rade
Da biste pokrenuli rotor jednosmjernog motora bez četkica, morate koristiti poseban mikrokontroler. Ne može se pokrenuti na isti način kao sinkroni ili asinkroni stroj. Uz pomoć mikrokontrolera ispada da uključujemo namote motora tako da smjer vektora magnetskog polja na statoru i armaturi bude ortogonan.
Drugim riječima, uz pomoć vozača moguće je regulirati moment koji djeluje na rotor motora bez četkica. Za pomicanje armature potrebno je izvršiti ispravno prebacivanje u namotima 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 namot na rotoru. Kod kolektorskih elektromotora na njihovim rotorima se nalaze namoti. Ali trajni magneti su ugrađeni na stacionarni dio motora. Osim toga, na rotor je ugrađen kolektor posebne izvedbe, na koji su spojene grafitne četke. Uz njihovu pomoć, napon se primjenjuje na namot rotora. Princip rada motora bez četkica također je značajno drugačiji.
Kako radi kolektorski stroj
Da biste pokrenuli kolektorski motor, morat ćete primijeniti napon na namot polja, koji se nalazi izravno 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 njega okreću. U ovom slučaju, napajanje se dovodi do sljedećeg namota, ciklus se ponavlja.
Brzina rotacije rotora izravno ovisi o tome koliko je magnetsko polje intenzivno, a posljednja karakteristika izravno ovisi o veličini napona. Stoga je za povećanje ili smanjenje brzine potrebno 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 pomoću konvencionalnog varijabilnog otpornika.
Značajke strojeva bez četkica
Ali upravljanje motorom bez četkica je nemoguće bez upotrebe posebnih kontrolera. Na temelju toga možemo zaključiti da se motori ovog tipa ne mogu koristiti kao generator. Za učinkovitu kontrolu, položaj rotora može se pratiti pomoću više Hallovih senzora. Uz pomoć tako jednostavnih uređaja moguće je značajno poboljšati performanse, ali će se cijena elektromotora nekoliko puta povećati.
Pokretanje motora bez četkica
Nema smisla sami izrađivati mikrokontrolere, puno bolja opcija bila bi kupnja gotovih, doduše kineskih. Ali morate se pridržavati sljedećih preporuka pri odabiru:
- Zapamtite maksimalnu dopuštenu struju. Ovaj će parametar biti koristan za različite vrste pogona. Ovu karakteristiku proizvođači često navode izravno u nazivu modela. Vrlo rijetko su naznačene vrijednosti koje su tipične za vršne načine rada, 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 unutarnjih krugova mikrokontrolera.
- Obavezno uzmite u obzir maksimalan broj okretaja koji je tipičan za rad ovog mikrokontrolera. Imajte na umu da nijemoći će povećati maksimalnu brzinu, budući da je ograničenje napravljeno na razini softvera.
- Jeftini modeli mikrokontrolera imaju frekvenciju generiranih impulsa u rasponu od 7…8 kHz. Skupe kopije mogu se reprogramirati, a ovaj parametar se povećava za 2-4 puta.
Pokušajte odabrati mikrokontrolere u svim aspektima, jer oni utječu na snagu koju električni motor može razviti.
Kako se njime upravlja
Elektronska upravljačka jedinica omogućuje prebacivanje pogonskih namota. Za određivanje trenutka prebacivanja pomoću pogona, položaj rotora prati Hall senzor instaliran na pogonu.
U slučaju da takvih uređaja nema, potrebno je očitati obrnuti napon. Generira se u zavojnicama statora koji trenutno nisu spojeni. Kontroler je hardversko-softverski kompleks, omogućuje vam praćenje svih promjena i postavljanje redoslijeda prebacivanja što je točnije.
Trofazni motori bez četkica
Mnogo elektromotora bez četkica za modele aviona napaja se istosmjernom strujom. Ali postoje i trofazni slučajevi u kojima su instalirani pretvarači. Omogućuju vam stvaranje trofaznih impulsa od konstantnog napona.
Rad je kako slijedi:
- Zavojnica "A" prima impulse odpozitivna vrijednost. Na zavojnici "B" - s negativnom vrijednošću. Kao rezultat toga, sidro će se početi pomicati. Senzori fiksiraju pomak i signal se šalje regulatoru za sljedeće prebacivanje.
- Zavojnica "A" je isključena, dok se pozitivan impuls šalje na "C" namot. Preklopni namot "B" se ne mijenja.
- Pozitivni impuls se primjenjuje na zavojnicu "C", a negativni 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 upravljanje mikrokontrolerom. Stoga je najbolje koristiti gotove industrijske dizajne. No svakako uzmite u obzir prednosti koje pogon dobiva kada koristite motore bez četkica:
- Značajno duži resurs od sakupljačkih strojeva.
- Visoka razina učinkovitosti.
- Jači od brušenih motora.
- Brzina rotacije raste mnogo brže.
- Bez iskri tijekom rada, tako da se mogu koristiti u okruženjima s visokom opasnošću od požara.
- Vrlo jednostavan pogon.
- Nema potrebe za korištenjem dodatnih rashladnih komponenti tijekom rada.
Od nedostataka se može izdvojiti vrlo visok trošak, ako se uzme u obzir i cijena kontrolera. Čak i na kratko vrijeme za uključivanje takvog elektromotora za provjeru performansi neće raditi. Osim toga, popravak takvih motora puno je teži zbog njihovih dizajnerskih značajki.
