Per risolvere i problemi di controllo dei moderni sistemi di precisione, viene sempre più utilizzato il motore brushless. Ciò è caratterizzato dal grande vantaggio di tali dispositivi, nonché dalla formazione attiva delle capacità computazionali della microelettronica. Come sapete, possono fornire un'elevata densità di coppia lunga ed efficienza energetica rispetto ad altri tipi di motori.
Schema del motore brushless
Il motore è composto dalle seguenti parti:
1. Fondello.
2. Statore.
3. Cuscinetto.
4. Disco magnetico (rotore).
5. Cuscinetto.
6. Statore a spirale.7. Parte anteriore della custodia.
Un motore brushless ha una relazione tra l'avvolgimento polifase dello statore e il rotore. Hanno magneti permanenti e un sensore di posizione integrato. La commutazione del dispositivo viene implementata utilizzando un convertitore di valvole, a seguito del quale ha ricevuto un tale nome.
Il circuito di un motore brushless è costituito da un coperchio posteriore e un circuito stampato di sensori, un manicotto del cuscinetto, un albero e ilcuscinetto, magneti del rotore, anello isolante, avvolgimento, molla Belleville, distanziatore, sensore Hall, isolamento, alloggiamento e fili.
Nel caso di collegamento degli avvolgimenti con una "stella", il dispositivo ha grandi momenti costanti, quindi questo gruppo viene utilizzato per controllare gli assi. Nel caso di fissaggio degli avvolgimenti con un "triangolo", possono essere utilizzati per lavorare ad alte velocità. Molto spesso, il numero di coppie polari viene calcolato dal numero di magneti del rotore, che aiutano a determinare il rapporto tra i giri elettrici e meccanici.
Lo statore può essere realizzato con anima iron-free o iron-free. Utilizzando tali progetti con la prima opzione, è possibile garantire che i magneti del rotore non vengano attratti, ma allo stesso tempo l'efficienza del motore viene ridotta del 20% a causa di una diminuzione del valore della coppia costante.
Dal diagramma si può vedere che nello statore la corrente viene generata negli avvolgimenti e nel rotore viene creata con l'ausilio di magneti permanenti ad alta energia.
Simboli: - VT1-VT7 - comunicatori a transistor; - A, B, C – fasi degli avvolgimenti;
- M – coppia del motore;
- DR – sensore di posizione del rotore; - U – regolatore della tensione di alimentazione del motore;
- S (sud), N (nord) – direzione del magnete;
- UZ – convertitore di frequenza;
- BR – velocità sensore;
- VD – diodo zener;
- L è un induttore.
Lo schema del motore mostra che uno dei principali vantaggi di un rotore in cui sono installati magneti permanenti è la riduzione del suo diametroe, di conseguenza, una riduzione del momento d'inerzia. Tali dispositivi possono essere integrati nel dispositivo stesso o posizionati sulla sua superficie. Una diminuzione di questo indicatore molto spesso porta a piccoli valori dell'equilibrio del momento di inerzia del motore stesso e del carico portato al suo albero, il che complica il funzionamento dell'azionamento. Per questo motivo, i produttori possono offrire un momento di inerzia standard e 2-4 volte superiore.
Principi di lavoro
Oggi sta diventando molto popolare il motore brushless, il cui principio di funzionamento si basa sul fatto che il controller del dispositivo inizia a commutare gli avvolgimenti dello statore. Per questo motivo, il vettore del campo magnetico rimane sempre spostato di un angolo che si avvicina a 900 (-900) rispetto al rotore. Il controller è progettato per controllare la corrente che si muove attraverso gli avvolgimenti del motore, inclusa l'ampiezza del campo magnetico dello statore. Pertanto, è possibile regolare il momento che agisce sul dispositivo. Un esponente dell'angolo tra i vettori può determinare il senso di rotazione che agisce su di esso.
Va tenuto presente che stiamo parlando di gradi elettrici (sono molto più piccoli di quelli geometrici). Ad esempio, prendiamo un calcolo di un motore brushless con un rotore, che ha 3 coppie di poli. Quindi il suo angolo ottimale sarà 900/3=300. Queste coppie prevedono 6 fasi degli avvolgimenti di commutazione, quindi risulta che il vettore statore può muoversi con s alti di 600. Da ciò si può notare che l'angolo reale tra i vettori varierà necessariamente da 600 a1200 a partire dalla rotazione del rotore.
Il motore della valvola, il cui principio di funzionamento si basa sulla rotazione delle fasi di commutazione, grazie alla quale il flusso di eccitazione viene mantenuto da un movimento relativamente costante dell'armatura, dopo che la loro interazione inizia a formare una rotazione momento. Si precipita a girare il rotore in modo tale che tutti i flussi di eccitazione e armatura coincidano insieme. Ma durante il suo turno, il sensore inizia a cambiare gli avvolgimenti e il flusso passa alla fase successiva. A questo punto, il vettore risultante si sposterà, ma rimarrà completamente fermo rispetto al flusso del rotore, che alla fine creerà una coppia sull'albero.
Vantaggi
Utilizzando un motore brushless nel lavoro, possiamo notare i suoi vantaggi:
- possibilità di utilizzare un ampio range per modificare la velocità;
- alta dinamica e prestazioni;
- massima precisione di posizionamento;
- bassi costi di manutenzione;
- il dispositivo può essere attribuito a oggetti a prova di esplosione;
- ha la capacità di sopportare grandi sovraccarichi al momento della rotazione;
- alta efficienza, superiore al 90%;
- ci sono contatti elettronici scorrevoli, che aumentano significativamente la vita lavorativa e di servizio;
- nessun surriscaldamento del motore elettrico durante il funzionamento a lungo termine.
Difetti
Nonostante l'enorme numero di vantaggi, il motore brushless presenta anche degli svantaggi durante il funzionamento:
- controllo del motore piuttosto complicato;- relativamenteil prezzo elevato del dispositivo dovuto all'uso di un rotore nel suo design, che ha costosi magneti permanenti.
Motore a riluttanza
Il motore a riluttanza della valvola è un dispositivo in cui è prevista una resistenza magnetica di commutazione. In esso, la conversione di energia avviene a causa di un cambiamento nell'induttanza degli avvolgimenti, che si trovano sui denti pronunciati dello statore quando il rotore magnetico dentato si muove. Il dispositivo riceve alimentazione da un convertitore elettrico, che commuta alternativamente gli avvolgimenti del motore in modo rigoroso in base al movimento del rotore.
Il motore a riluttanza commutata è un sistema complesso complesso in cui componenti di varia natura fisica lavorano insieme. La progettazione di successo di tali dispositivi richiede una conoscenza approfondita della progettazione meccanica e della macchina, nonché dell'elettronica, dell'elettromeccanica e della tecnologia dei microprocessori.
Il moderno dispositivo agisce come un motore elettrico, agendo in combinazione con un convertitore elettronico, prodotto con tecnologia integrata che utilizza un microprocessore. Ti consente di eseguire un controllo del motore di alta qualità con le migliori prestazioni nell'elaborazione dell'energia.
Proprietà del motore
Tali dispositivi hanno un'elevata dinamica, un'elevata capacità di sovraccarico e un posizionamento preciso. Poiché non ci sono parti mobili,il loro utilizzo è possibile in un ambiente aggressivo esplosivo. Tali motori sono anche chiamati motori brushless, il loro principale vantaggio, rispetto ai motori a collettore, è la velocità, che dipende dalla tensione di alimentazione della coppia di carico. Inoltre, un' altra proprietà importante è l'assenza di elementi abradibili e di sfregamento che cambiano i contatti, il che aumenta le risorse di utilizzo del dispositivo.
Motori BLDC
Tutti i motori DC possono essere chiamati brushless. Funzionano in corrente continua. Il gruppo spazzole è previsto per combinare elettricamente i circuiti del rotore e dello statore. Tale parte è la più vulnerabile e piuttosto difficile da mantenere e riparare.
Il motore BLDC funziona secondo lo stesso principio di tutti i dispositivi sincroni di questo tipo. È un sistema chiuso che include un convertitore di potenza a semiconduttore, un sensore di posizione del rotore e un coordinatore.
Motori CA CA
Questi dispositivi vengono alimentati dalla rete CA. La velocità di rotazione del rotore e il movimento della prima armonica della forza magnetica dello statore coincidono completamente. Questo sottotipo di motori può essere utilizzato ad alte potenze. Questo gruppo include dispositivi con valvola a gradini e reattivi. Una caratteristica distintiva dei dispositivi passo-passo è lo spostamento angolare discreto del rotore durante il suo funzionamento. L'alimentazione degli avvolgimenti è formata utilizzando componenti a semiconduttore. Il motore della valvola è controllato daspostamento sequenziale del rotore, che crea il passaggio della sua potenza da un avvolgimento all' altro. Questo dispositivo può essere suddiviso in mono, trifase e multifase, il primo dei quali può contenere un avvolgimento di avviamento o un circuito di sfasamento, oltre ad essere avviato manualmente.
Il principio di funzionamento di un motore sincrono
Il motore sincrono della valvola funziona sulla base dell'interazione dei campi magnetici del rotore e dello statore. Schematicamente, il campo magnetico durante la rotazione può essere rappresentato dai vantaggi degli stessi magneti, che si muovono alla velocità del campo magnetico dello statore. Il campo del rotore può anche essere rappresentato come un magnete permanente che ruota in modo sincrono con il campo dello statore. In assenza di una coppia esterna che viene applicata all'albero dell'apparato, gli assi coincidono completamente. Le forze di attrazione agenti passano lungo l'intero asse dei poli e possono compensarsi a vicenda. L'angolo tra loro è impostato su zero.
Se la coppia frenante viene applicata all'albero della macchina, il rotore si sposta di lato con un ritardo. A causa di ciò, le forze di attrazione sono divise in componenti che sono dirette lungo l'asse degli indicatori positivi e perpendicolari all'asse dei poli. Se viene applicato un momento esterno, che crea accelerazione, cioè inizia ad agire nella direzione di rotazione dell'albero, l'immagine dell'interazione dei campi cambierà completamente nell'opposto. La direzione dello spostamento angolare inizia a trasformarsi nell'opposto e, in relazione a ciò, la direzione delle forze tangenziali cambia emomento elettromagnetico. In questo scenario, il motore diventa un freno e il dispositivo funziona come un generatore, che converte l'energia meccanica fornita all'albero in energia elettrica. Quindi viene reindirizzato alla rete che alimenta lo statore.
Quando non c'è un momento esterno polare saliente comincerà ad assumere una posizione in cui l'asse dei poli del campo magnetico dello statore coinciderà con quello longitudinale. Questa posizione corrisponderà alla resistenza di flusso minima nello statore.
Se la coppia frenante viene applicata all'albero della macchina, il rotore devierà, mentre il campo magnetico dello statore risulterà deformato, poiché il flusso tende a chiudersi alla minima resistenza. Per determinarlo, sono necessarie linee di forza, la cui direzione in ciascuno dei punti corrisponderà al movimento della forza, quindi un cambiamento nel campo porterà alla comparsa di un'interazione tangenziale.
Dopo aver considerato tutti questi processi nei motori sincroni, possiamo identificare il principio dimostrativo della reversibilità di varie macchine, ovvero la capacità di qualsiasi apparato elettrico di cambiare la direzione dell'energia convertita in senso opposto.
Motori brushless a magneti permanenti
Il motore a magneti permanenti viene utilizzato per serie applicazioni industriali e di difesa, poiché un dispositivo di questo tipo ha una grande riserva di carica ed efficienza.
Questi dispositivi vengono utilizzati più spesso in settori in cui il consumo energetico è relativamente basso epiccole dimensioni. Possono avere diverse dimensioni, senza vincoli tecnologici. Allo stesso tempo, i dispositivi di grandi dimensioni non sono del tutto nuovi, sono spesso prodotti da aziende che stanno cercando di superare le difficoltà economiche che limitano la portata di questi dispositivi. Hanno i loro vantaggi, tra cui l'elevata efficienza dovuta alle perdite del rotore e l'elevata densità di potenza. Per controllare i motori brushless, è necessario un convertitore di frequenza.
Un'analisi costi-benefici mostra che i dispositivi a magneti permanenti sono molto più preferibili rispetto ad altre tecnologie alternative. Molto spesso vengono utilizzati per le industrie con un programma piuttosto pesante per il funzionamento dei motori marini, nelle industrie militari e della difesa e altre unità, il cui numero è in costante aumento.
Motore a reazione
Il motore a riluttanza commutata funziona utilizzando avvolgimenti bifase installati attorno ai poli dello statore diametralmente opposti. L'alimentatore si muove verso il rotore secondo i poli. Così, la sua opposizione è completamente ridotta al minimo.
Il motore CC fatto a mano fornisce un'elevata velocità di trasmissione efficiente con un magnetismo ottimizzato per l'operazione di inversione. Le informazioni sulla posizione del rotore vengono utilizzate per controllare le fasi dell'alimentazione di tensione, poiché ciò è ottimale per ottenere una coppia continua e regolare.coppia e alta efficienza.
I segnali prodotti dal motore a reazione sono sovrapposti alla fase angolare insatura dell'induttanza. La resistenza minima del polo corrisponde pienamente all'induttanza massima del dispositivo.
Un momento positivo può essere ottenuto solo ad angoli quando gli indicatori sono positivi. A basse velocità, la corrente di fase deve essere necessariamente limitata per proteggere l'elettronica da volt-secondi elevati. Il meccanismo di conversione può essere illustrato da una linea di energia reattiva. La sfera del potere caratterizza la potenza che viene convertita in energia meccanica. In caso di arresto improvviso, la forza in eccesso o residua ritorna allo statore. Gli indicatori minimi dell'influenza del campo magnetico sulle prestazioni del dispositivo sono la sua principale differenza rispetto a dispositivi simili.
