Вентильный двигатель: принцип работы агрегата

Для того чтобы решать задачи по контролю современных прецизионных систем, все чаще используется вентильный двигатель. Это характеризуется большим преимуществом таких приборов, а также активным формированием вычислительных возможностей микроэлектроники. Как известно, они могут обеспечить высокую плотность длительного момента и энергоэффективности по сравнению с другими видами двигателей.

Схема вентильного двигателя

Двигатель состоит из следующих деталей:

1. Задняя часть корпуса.
2. Статор.
3. Подшипник.
4. Магнитный диск (ротор).
5. Подшипник.
6. Статор с обмоткой.
7. Передняя часть корпуса.

У вентильного двигателя имеется взаимосвязь между многофазной обмоткой статора и ротора. У них присутствуют постоянные магниты и встроенный датчик положения. Коммутация прибора реализовывается при помощи вентильного преобразователя, вследствие чего он и получил такое название.

Узнаем как проверить якорь электродвигателя в домашних. ..

При выходе из строя двигателя бытового прибора можно провести самостоятельную диагностику и ремонт…

Схема вентильного двигателя состоит из задней крышки и печатной платы датчиков, втулки подшипника, вала и самого подшипника, магнитов ротора, изолирующего кольца, обмотки, трельчатой пружины, промежуточной втулки, датчика Холла, изоляции, корпуса и проводов.

В случае соединения обмоток «звездой» устройство имеет большие постоянные моменты, поэтому такую сборку применяют для управления осями. В случае скрепления обмоток «треугольником» их можно использовать для работы с большими скоростями. Чаще всего количество пар полюсов вычисляется численностью магнитов ротора, которые помогают определить соотношение электрических и механических оборотов.

Статор может быть изготовлен с безжелезным или железным сердечником. Используя такие конструкции с первым вариантом, можно обеспечить отсутствие притяжения магнитов ротора, но и в это же мгновение снижается на 20% эффективность двигателя из-за уменьшения значения постоянного момента.

Инверторный двигатель для холодильника

Словосочетание «инверторный двигатель» часто на слуху у тех, кто собирается приобрести, например,…

Со схемы видно, что в статоре ток образуется в обмотках, а в роторе создается при помощи высокоэнергетических постоянных магнитов.
Условные обозначения:
— VT1-VT7 — транзисторные коммуникаторы;
— A, B, C – фазы обмоток;
— M – момент двигателя;
— DR – датчик положения ротора;
— U – регулятор напряжения питания двигателя;
— S (south), N (north) – направление магнита;
— UZ – частотный преобразователь;
— BR – датчик частоты вращения;
— VD – стабилитрон;
— L – катушка индуктивности.

Схема двигателя показывает, что одним из основных преимуществ ротора, в котором установлены постоянные магниты, является уменьшение его диаметра и, как следствие, сокращение момента инерции. Такие приспособления могут быть встроенными в сам прибор или расположенными на его поверхности. Понижение этого показателя очень часто приводит к небольшим значениям баланса момента инерции самого двигателя и приведенного к его валу нагрузки, который и усложняет работу привода. По этой причине производители могут предложить стандартный и повышенный в 2-4 раза момент инерции.

Принципы работы

На сегодняшний день становится очень популярным вентильный двигатель, принцип работы которого основан на том, что контролер устройства начинает коммутировать обмотки статора. Благодаря этому вектор магнитного поля остается всегда сдвинутым на угол, приближающийся к 900 (-900) относительно ротора. Контролер рассчитан на управление током, который движется через обмотки двигателя, в том числе и величиной магнитного поля статора. Следовательно, можно регулировать момент, который воздействует на прибор. Показатель угла между векторами может определить направление вращения, которое действует на него.

Шаговый двигатель: принцип действия, схема, описание,…

В современной электротехнике используется множество самых разнообразных устройств, некоторые из них…

Нужно учитывать, что речь идет об электрических градусах (они значительно меньше геометрических). Для примера приведем расчет вентильного двигателя с ротором, который в себе имеет 3 пары полюсов. Тогда оптимальным его углом будет 900 /3=300. Эти пары предусматривают 6 фаз обмоток коммутации, тогда получается, что вектор статора может перемещаться скачками по 600. Из этого видно, что настоящий угол между векторами обязательно будет варьироваться в пределах от 600 до 1200, начиная с вращения ротора.

Вентильный двигатель, принцип работы которого основывается на обороте фаз коммутации, из-за которых поток возбуждения поддерживается относительно постоянным движением якоря, после их взаимодействия начинает формировать вращающийся момент. Он устремляется повернуть ротор таким способом, чтобы все потоки возбуждения и якоря совпали воедино. Но во время его разворота датчик начинает переключать обмотки, и поток перемещается на следующий шаг. В этот момент результирующий вектор сдвинется, но останется полностью неподвижным сравнительно с потоком ротора, что в итоге и создаст вращающий момент вала.

Преимущества

Применяя вентильный двигатель в работе, можно отметить такие его достоинства:

— возможность применения широкого диапазона для модифицирования частоты вращения;

— высокая динамика и быстродействие;

— максимальная точность позиционирования;

— небольшие затраты на техническое обслуживание;

— устройство можно отнести к взрывозащищенным объектам;

— имеет способность переносить большие перегрузки в момент вращения;

— высокий КПД, который составляет более 90%;

— имеются скользящие электронные контакты, которые существенно увеличивают рабочий ресурс и срок службы;

— при длительной работе нет перегрева электродвигателя.

Недостатки

Несмотря на огромное количество достоинств, вентильный двигатель также имеет и недостатки в эксплуатации:
— довольно сложное управление электродвигателем;
— относительно высокая цена устройства из-за применения в его конструкции ротора, который имеет дорогостоящие постоянные магниты.

Вентильный индукторный двигатель

Вентильно-индукторный двигатель – это устройство, в котором предусмотрено переключающееся магнитное сопротивление. В нем преобразование энергии происходит за счет изменения индуктивности обмоток, которые располагаются на явно выраженных зубцах статора при передвижении зубчатого магнитного ротора. Питание устройство получает от электрического преобразователя, поочередно переключающего обмотки двигателя в строгости по перемещению ротора.

Вентильно-индукторный двигатель представляет собой комплексную сложную систему, в которой работают совместно разнообразные по своей физической природе компоненты. Для удачного проектирования таких устройств необходимы углубленные знания в области конструирования машин и механики, а также электроники, электромеханики и микропроцессорной техники.

Современное устройство выступает как электродвигатель, действующий совместно с электронным преобразователем, который изготавливается по интегральной технологии с использованием микропроцессора. Он позволяет осуществить качественное управление двигателем с наилучшими показателями переработки энергии.

Свойства двигателя

Такие устройства обладают высокой динамикой, большой перегрузочной способностью и точным позиционированием. Благодаря тому что в них отсутствуют движущие части, их использование возможно во взрывоопасной агрессивной среде. Такие моторы также называют и бесколлекторными, их основным преимуществом, по сравнению с коллекторными, является скорость, которая зависит от напряжения питания нагружающего момента. Также еще одним немаловажным свойством считается отсутствие истираемых и трущихся элементов, которые переключают контакты, благодаря чему вырастает ресурс пользования аппаратом.

Вентильные двигатели постоянного тока

Все двигатели постоянного тока можно назвать бесколлекторными. Они работают от сети с постоянным током. Щеточный узел предусмотрен для электрического объединения цепей ротора и статора. Такая деталь является самой уязвимой и достаточно сложной в обслуживании и ремонте.

Вентильный двигатель постоянного тока работает по тому же принципу, что и все синхронные устройства такого типа. Он представляет собой замкнутую систему, включающую силовой полупроводниковый преобразователь, датчик положения ротора и координатор.

Вентильные двигатели переменного тока

Такие устройства получают свое питание от сетей переменного тока. Скорость вращения ротора и движения первой гармоники магнитной силы статора полностью совпадают. Данный подтип двигателей можно использовать при высоких мощностях. К этой группе относятся шаговые и реактивные вентильные аппараты. Отличительной особенностью шаговых устройств является дискретное угловое смещение ротора при его работе. Питание обмоток формируется при помощи полупроводниковых компонентов. Управление вентильным двигателем осуществляется при последовательном смещении ротора, которое и создает переключение его питания с одних обмоток на другие. Это устройство можно разделить на одно-, трех- и многофазные, первые из которых могут содержать пусковую обмотку или фазосдвигающую цепь, а также запускаться вручную.

Принцип работы синхронного двигателя

Вентильный синхронный двигатель работает на основе взаимодействия магнитных полей ротора и статора. Схематически магнитное поле при вращении можно изобразить плюсами этих же магнитов, которые движутся со скоростью магнитного поля статора. Поле ротора также возможно изобразить как постоянный магнит, который делает обороты синхронно с полем статора. В случае отсутствия внешнего вращающего момента, который прикладывается к валу аппарата, оси полностью совпадают. Воздействующие силы притяжения проходят вдоль всей оси полюсов и могут компенсировать друг друга. Угол между ними приравнивается к нулю.

В случае если на вал машины будет воздействовать тормозной момент, то ротор перемещается в сторону с запаздыванием. Благодаря этому силы притяжения разбиваются на составляющие, которые направляются вдоль оси плюсовых показателей и перпендикулярно к оси полюсов. Если будет прикладываться внешний момент, который создает ускорение, то есть начинает действовать по направлению вращения вала, картинка по взаимодействию полей полностью изменится на обратную. Направленность углового смещения начинает трансформироваться на противоположное, и в связи с этим меняется направление тангенциальных сил и воздействие электромагнитного момента. При таком раскладе двигатель становится тормозным, а аппарат работает как генератор, который подводимую к валу механическую энергию преобразует в электрическую. Далее она перенаправляется в сеть, питающую статор.

Когда будет отсутствовать внешний, явнополюсный момент начнет принимать положение, при котором ось полюсов магнитного поля статора будет совпадать с продольной. Это размещение станет соответствовать минимальному сопротивлению потока в статоре.

В случае воздействия на вал машины тормозного момента ротор отклонится, при этом магнитное поле статора будет деформированным, так как поток стремится замкнуться по наименьшему сопротивлению. Для его определения необходимы силовые линии, направленность которых в каждой из точек будет соответствовать движению действия силы, поэтому изменение поля приведет к появлению тангенциального взаимодействия.

Рассмотрев все эти процессы в синхронных двигателях, можно выявить демонстративный принцип обратимости разнообразных машин, то есть возможность любого электрического аппарата изменить направленность преобразованной энергии на противоположную.

Бесколлекторные двигатели с постоянными магнитами

Вентильный двигатель с постоянными магнитами используется для решения серьезных оборонных и промышленных задач, так как такое устройство имеет большой запас мощности и эффективности.

Эти приборы чаще всего применяются в отраслях, где необходимы сравнительно низкие потребляющие мощности и небольшие габариты. Они могут иметь самые разные габариты, без технологических ограничений. В то же время большие аппараты не являются совершенно новыми, их чаще всего производят компании, которые стремятся преодолеть экономические трудности, ограничивающие ассортимент этих приборов. У них есть свои преимущества, среди которых можно отметить высокую эффективность из-за потерь в роторе и большую плотность мощности. Для управления бесколлекторными двигателями нужен частотно-регулируемый привод.

Анализ по затратам и результатам показывает, что устройства с постоянными магнитами намного предпочтительнее, по сравнению с другими, альтернативными технологиями. Чаще всего они используются для отраслей промышленности с достаточно тяжелым распорядком работы судовых двигателей, в военной и оборонной отрасли и других подразделениях, число которых непрерывно возрастает.

Реактивный двигатель

Вентильно-реактивный двигатель работает с использованием двухфазных обмоток, которые установлены вокруг диаметрально противоположных полюсов статора. Подача питания продвигается к ротору в соответствии с полюсами. Таким образом, его противодействие полностью сводится к минимуму.

Вентильный двигатель, своими руками созданный, обеспечивает высокоэффективную скорость привода при оптимизированном магнетизме для работы с реверсом. Информация о месторасположении ротора используется для того, чтобы управлять фазами подачи напряжения, так как это является оптимальным для достижения непрерывного и плавного крутящего момента и высокой эффективности.

Сигналы, которые выдает реактивный двигатель, накладываются на угловую ненасыщенную фазу индуктивности. Минимальное сопротивление полюса полностью соответствует максимальной индуктивности устройства.

Положительный момент можно получить только при углах, когда показатели позитивные. На небольших скоростях фазный ток обязательно должен быть ограниченным, чтобы произвести защиту электроники от высоких вольт-секунд.
Механизм преобразования можно иллюстрировать линией реактивной энергии. Мощностная сфера характеризует собой питание, которое преобразовывается в механическую энергию. В случае его резкого отключения избыточная или остаточная сила возвращается к статору. Минимальные показатели влияния магнитного поля на производительность устройства являются основным его отличием от похожих устройств.

Карта сайта — ЗАО «ЭРАСИБ» — «ЭРАСИБ»

Карта сайта
  • Продукция
    • Низковольтные преобразователи частоты «ЭРАТОН-М5»
    • Высоковольтные преобразователи частоты «ЭРАТОН-В»
    • Преобразователи частоты для электродвигателей с фазным ротором
    • Преобразователи постоянного тока «ЭПТОН»
    • Высоковольтное коммутационное оборудование
    • Оборудование для испытаний преобразователей частоты
    • Активные силовые фильтры «ЭРАТОН-АФ»
    • Устройства компенсации реактивной мощности и гармоник
  • Отраслевые решения
    • Горнодобывающая промышленность
      • Шахтная подъемная машина
        • Электропривод шахтной подъемной машины на основе роторного транзисторного преобразователя частоты «ЭРАТОН-ФР»
        • Синхронный тихоходный электропривод для шахтных подъемных машин
        • Низковольтный частотно-регулируемый электропривод с рекуперативными транзисторными преобразователями «ЭРАТОН-М5-Р-3» для шахтных подъемных машин
        • Электропривод постоянного тока с транзисторным преобразователем «ЭПТОН-МТ» для шахтной подъемной машины
        • Тиристорный электропривод постоянного тока «ЭПТОН-М» для шахтной подъемной машины
        • Электропривод шахтной подъемной машины на основе роторного тиристорного преобразователя частоты «ЭРАТОН-ФР(АТК)»
        • Машина двойного питания в частотно-регулируемом электроприводе шахтной подъемной установки с рекуперативными преобразователями частоты в статоре и роторе асинхронного электродвигателя
      • Вентилятор главного проветривания
        • Модернизация электропривода главной вентиляционной установки ВЦД-47 «Север» путем замены двухмашинного агрегата синхронный двигатель — генератор постоянного тока на управляемый выпрямитель
        • Плавный пуск и регулирование вентилятора главного проветривания ВЦД-47,5 с электродвигателем АКС-3150-6-500 и преобразователем частоты
        • Электропривод и система управления ГВУ с вентиляторами ВО-43Р
        • Электропривод вентилятора главного проветривания ВО-42,5Р3
        • Вентилятор главного проветривания ВЦД-47,5У с роторными тиристорными преобразователями частоты типа «ЭРАТОН-ФР-АТК»
        • Вентилятор главного проветривания ВЦД-47,5У с роторными транзисторными преобразователями частоты «ЭРАТОН-ФР»
      • Конвейер
        • Регулирование скорости многодвигательного конвейера
        • Плавный пуск многодвигательного конвейера
      • Дробильно-размольное оборудование
        • Устройство плавного пуска дробилки
        • Электропривод рудной мельницы
      • Комплектные поставки оборудования для шахт и рудников
    • Производство цемента
      • Регулирование производительности дымососов цементных печей
      • Электропривод цементной печи «ЭРАТОН-ФР»
      • Частотно-регулируемый электропривод печи обжига клинкера ЗАО «Белгородский цемент»
    • Электроэнергетика
      • Электропривод постоянного тока для грейферного крана «ЭПТОН»
    • Нефтегазовая отрасль
      • Преобразователь частоты для высокочастотного синхронного электродвигателя с постоянными магнитами для системы запуска СЭЗ-130 двигателя АЛ-31СТ
    • Испытательные стенды
      • Электропривод стенда испытания вертолетных генераторов
      • Электропривод стенда испытания вертолетных редукторов
    • Металлургическая промышленность
      • Устройство плавного пуска АДФР для прокатного стана
      • Преобразователи для электромагнитного перемешивания металлов
      • Рекуперативный электропривод металлургического крана
  • Разработки
  • Отзывы
  • Статьи
  • О компании
    • О нас
    • Новости
    • Вакансии
    • Лицензии и сертификаты
    • Метрологическая служба
  • Контакты

Что такое бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC)?

Всем привет, я Роуз. Сегодня я познакомлю вас с BDLC. Бесщеточный двигатель постоянного тока состоит из корпуса двигателя и привода и представляет собой типичное мехатронное изделие. Бесщеточный двигатель относится к двигателю без щеток и коллекторов (или коллекторных колец), также известный как бесколлекторный двигатель.

Ⅰ. Что такое БЛДК?

Благодаря более высокому электрическому КПД и соотношению крутящего момента к весу, чем двигатели с механической коммутацией, двигатели с электронной коммутацией (также известные как «бесщеточные» двигатели) набирают популярность (т.е. «бесщеточные» двигатели).

Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) обычно определяется как синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM) с сосредоточенными обмотками, создающими трапециевидную противоЭДС. В этом его отличие от других двигателей PMSM, в которых используются рассеянные обмотки статора для создания синусоидальной противоЭДС.

Анимация MATLAB, демонстрирующая различия между работой BLDC и PMSM двигателя. Анимация основана на результатах моделирования модели Simscape Electrical.

Трапециевидное управление обычно используется в бесщеточных двигателях постоянного тока , но также используется управление, ориентированное на поле. Обычные двигатели PMSM, с другой стороны, почти всегда используют управление, ориентированное на поле. Только две фазы задействованы одновременно в управлении трапециевидным двигателем BLDC , для управления крутящим моментом требуется только ПИД-регулятор, и, в отличие от полевого управления, оно не требует преобразования координат с использованием преобразований Парка и Кларка.

 

Анимация MATLAB, демонстрирующая работу BLDC  двигатель с двумя полюсами и BLDC  двигатель с двумя полюсами. Анимация основана на результатах моделирования модели Simscape Electrical.

 

Ⅱ. Конструкция BLDC

Замена механических коммутаторов электронными схемами переключения является основным отличием конструкции коллекторных и бесщеточных двигателей. Бесщеточный двигатель постоянного тока является синхронным двигателем, поскольку магнитные поля, создаваемые статором и ротором, вращаются с одинаковой частотой.

Бесщеточные двигатели доступны в однофазном, двухфазном и трехфазном исполнении. Наиболее распространен среди них трехфазный BLDC .

Поперечное сечение двигателя BLDC   показано на изображении ниже.

Бесщеточный двигатель состоит из двух основных компонентов, как показано на схеме: статора и ротора.

Статор

Бесщеточные двигатели имеют конструкцию статора, аналогичную асинхронным двигателям. Он состоит из слоистых листов кремнистой стали с осевыми канавками для намотки. Обмотки бесщеточного двигателя немного отличаются от обмотки обычного асинхронного двигателя.

Большинство двигателей BLDC   имеют три обмотки статора, соединенные звездой или звездой (без нейтрали). Обмотки статора также делятся на приводные двигатели с трапециевидным током и приводные двигатели с синусоидальным током на основе катушек.

Как управляющий ток, так и противо-ЭДС двигателя с трапецеидальным приводом имеют трапецеидальную форму (синусоиду в случае двигателя с синусоидальным приводом). Двигатели с номинальным напряжением 48 В (или меньше) обычно используются в автомобилестроении и робототехнике (гибридные автомобили и роботы-манипуляторы).

Ротор

Постоянные магниты, в основном магниты из редкоземельных сплавов, таких как неодим (Nd), Sa-кобальт (SmCo), а также неодим, феррит и сплав бора, составляют часть ротора бесчисленных электрических машин (NdFeB).

Количество полюсов может варьироваться от 2 до 8, с чередованием северного (N) и южного (S) расположения в зависимости от применения. На схеме ниже показаны три различных расположения магнитных полюсов. В первом примере магниты расположены на внешней окружности ротора.

Электромагнитный встроенный ротор представляет собой вторую конфигурацию, в которой прямоугольные постоянные магниты встроены в сердечник ротора. Магниты вводятся в железный сердечник ротора в третьем положении.

Датчик положения (датчик Холла)

Коммутация в бесщеточном двигателе управляется электронным способом, поскольку щетки отсутствуют. Обмотки статора должны быть запитаны, чтобы двигатель вращался, а положение ротора (то есть северный и южный полюса ротора) должно быть известно, чтобы точно подать питание на определенный набор обмоток статора.

Датчик положения, например датчик Холла, используется для обнаружения и преобразования положения ротора в электрический сигнал (который работает по принципу эффекта Холла). Для определения положения ротора в большинстве двигателей BLDC используются три датчика Холла, размещенные в статоре.

В зависимости от того, находится ли северный полюс ротора на юге или рядом с северным полюсом, выходной сигнал датчика Холла будет высоким или низким. Точную последовательность включения питания можно установить, объединив выводы трех датчиков.

 

Ⅲ. Принцип работы BLDC

Рассмотрим шаги ниже для установки трех обмоток в статоры A, B и C. Давайте заменим ротор одним магнитом, чтобы было проще понять.

Мы знаем, что когда ток проходит через катушку, создается магнитное поле, и направление силовых линий магнитного поля (т. е. полюсов результирующего магнита) определяется направлением тока.

Если мы подадим ток на катушку А, она создаст магнитное поле и притянет магнит ротора, согласно этой концепции. Магниты ротора будут иметь небольшое смещение по часовой стрелке и будут совмещены с A.

Магниты ротора будут вращаться по часовой стрелке, если вы теперь пропустите ток через катушки B и C одну за другой (в этом порядке).

Для повышения эффективности мы можем обернуть противоположные катушки одинарной катушкой, что приведет к двойному притяжению. Чтобы еще больше повысить эффективность, обе катушки могут быть запитаны одновременно, при этом одна катушка притягивает магнит, а другая отталкивает его. Третий в это время будет простаивать.

Шесть различных комбинаций катушек A, B и C могут использоваться для полного оборота магнита ротора на 3600, как показано на временной диаграмме ниже.

Мы всегда можем гарантировать, что одна фаза положительная, другая отрицательная, а третья неактивна на основе приведенной выше схемы (или плавающей). Согласно приведенной выше схеме, у нас есть две фазы переключения, зависящие от входа датчика Холла.

 

Ⅳ. Преимущества BLDC

Поскольку бесщеточные двигатели имеют электронную коммутацию, они имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными щеточными двигателями постоянного тока:

Отсутствие износа (из-за отсутствия щеток)

высокая эффективность

лучшие характеристики скорости и крутящего момента

долговечность

малошумная работа или отсутствие шума

более высокая скорость

 

Ⅴ. Применение BLDC

Ниже перечислены некоторые области применения бесщеточных двигателей:

Односкоростное применение

Скорость

Управление положением

Малошумное применение

Высокоскоростное применение

 

Ⅵ. Как спроектировать BLDC?

Инженер по управлению двигателем должен выполнить следующие действия, чтобы разработать контроллер двигателя BLDC с использованием трапециевидного подхода:

· Создать архитектуру контроллера для внутреннего контура тока/напряжения, использующего один ПИ-регулятор.

· Создайте ПИ-регулятор для внешнего контура скорости или положения.

· Для удовлетворения требований к производительности отрегулируйте коэффициенты усиления всех PI-контроллеров.

· Проектирование логики обнаружения ошибок и защиты для управления SVM

· Производительность контроллера в различных рабочих ситуациях проверяется и подтверждается.

· Использование микропроцессора для реализации контроллера с фиксированной или плавающей запятой

 

Ⅶ. Проектирование BLDC с помощью Simulink

Перед тестированием оборудования вы можете использовать Simulink® для проектирования управления двигателем BLDC для разработки, настройки и проверки алгоритмов управления, а также для обнаружения и устранения проблем во всем рабочем диапазоне двигателя.

Моделирование Simulink может помочь вам сэкономить время и деньги, сократив время тестирования прототипа и подтвердив устойчивость вашего алгоритма управления к сценариям отказов, которые трудно протестировать на оборудовании. Вы можете сделать следующее:

· Моделирование трапециевидной или произвольной обратной ЭДС для БКЭП Двигатели  

· Контроллеры тока, регуляторы скорости и модуляторы — все это примеры модельных контроллеров тока.

· Моделирование силовой электроники инвертора

· Чтобы отрегулировать коэффициенты усиления системы управления двигателем BLDC, используйте подходы к проектированию линейного управления, такие как графики Боде и графики корневого геометрического местонахождения, а также такие методы, как автоматическая настройка ПИД-регулятора.

· Для обеспечения безопасной работы, запуска модели, отключения и режимов ошибок, а также логики снижения номинальных характеристик и защиты.

· Разработка алгоритмов формирования и обработки сигналов канала ввода/вывода

· Для проверки производительности системы в нормальных и нештатных ситуациях запустите моделирование двигателей и контроллеров с обратной связью.

· Для быстрого прототипирования, аппаратного тестирования и производства автоматически генерируйте код ANSI, ISO или код C, оптимизированный для процессора, и HDL.

Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) — конструкция и работа

Электрические двигатели были разработаны в различных специальных типах, таких как шаговые двигатели, серводвигатели, двигатели с постоянными магнитами и т. д. У нас есть много вариантов, чтобы выбрать двигатель, который наиболее подходит для нашей области применения. A Бесщеточный двигатель постоянного тока или BLDC двигатель — это тип, который наиболее подходит для приложений, требующих высокой надежности, высокой эффективности, большего крутящего момента на единицу веса и т. д. В этой статье подробно рассказывается о двигателях BLDC.

Конструкция двигателя BLDC

Расположение коллектора и щеток помогает достичь однонаправленного крутящего момента в типичном двигателе постоянного тока. Очевидно, что в бесщеточном двигателе постоянного тока отсутствует коллектор и щеточное устройство. Здесь для достижения однонаправленного крутящего момента используется встроенный инвертор/схема переключения. Вот почему эти двигатели иногда также называют 9.0005 ‘двигатели с электронной коммутацией’ .

Как и любой другой электродвигатель, BLDC двигатель также состоит из двух основных частей — статора и ротора. Постоянные магниты установлены на роторе бесконтактного двигателя постоянного тока, а статор намотан на определенное количество полюсов. Также к обмотке статора подключена цепь управления. В большинстве случаев инвертор/схема управления или контроллер встроены в узел статора. Это основное конструктивное различие между бесщеточным двигателем и типичным двигателем постоянного тока.

Типичный контроллер обеспечивает трехфазное частотно-регулируемое питание обмотки статора. Источник питания управляется логическими схемами управления и подает питание на определенные полюса статора в определенный момент времени. Это можно понять из приведенных ниже анимаций о работе двигателей BLDC.

Типы двигателей BLDC

Существует два типа двигателей BLDC в зависимости от их конструкции/конструкции: (i) конструкция с внутренним ротором и (ii) конструкция с внешним ротором. Независимо от этих типов, обратите внимание, что постоянные магниты всегда установлены на роторе, а обмотка на статоре.

  1. Конструкция с внутренним ротором (inrunner): это обычная конструкция, в которой ротор расположен в сердечнике (в центре), а обмотка статора окружает его.
    BLDC двигатель с внутренним ротором (Фото: Kaspars Dambis — flickr)
  2. Конструкция с внешним ротором (аутраннер): в этой конфигурации ротор является внешним. то есть обмотки статора расположены на сердечнике, а ротор с постоянными магнитами окружает статор.
    Внешний ротор BLDC двигатель

Как работает двигатель BLDC?

Обмотки статора асинхронного двигателя постоянного тока подключены к схеме управления (интегральной схеме переключения или инверторной схеме). Схема управления подает питание на соответствующую обмотку в нужное время по схеме, которая вращается вокруг статора. Постоянные магниты на роторе пытаются выровняться с возбужденными электромагнитами статора, и как только он выровняется, следующие электромагниты будут под напряжением. Таким образом, ротор продолжает вращаться. Анимации ниже дадут вам четкое представление о ‘как работает бесщеточный двигатель постоянного тока?’

Inner rotor BLDC motor working animation
Outer rotor BLDC motor working animation

Бесщеточный и щеточный двигатель постоянного тока

  • Щетки требуют частой замены из-за механического износа, следовательно, щеточный двигатель постоянного тока требует периодического обслуживания. Кроме того, когда щетки передают ток на коммутатор, возникает искрение. Щетки ограничивают максимальную скорость и количество полюсов, которые может иметь якорь. Все эти недостатки устранены в бесколлекторном двигателе постоянного тока. Электронная схема управления требуется в бесщеточном двигателе постоянного тока для переключения магнитов статора, чтобы двигатель работал. Это делает двигатель BLDC потенциально менее прочным.
  • Преимущества двигателя BLDC по сравнению с щеточными двигателями: повышенная эффективность, надежность, более длительный срок службы, отсутствие искрения и меньший уровень шума, больший крутящий момент на единицу веса и т. д.

Применение двигателей постоянного тока BLDC

Двигатели постоянного тока BLDC удовлетворяют многим требованиям, предъявляемым к щеточным двигателям постоянного тока. Но поскольку они требуют сложной схемы управления и из-за соображений стоимости, они еще не полностью заменили коллекторные двигатели постоянного тока, особенно в недорогих приложениях.