Brezkrtačni elektromotorji se uporabljajo v medicinski opremi, letalskem modeliranju, zapornih pogonih naftovodov, pa tudi v mnogih drugih panogah. Imajo pa svoje pomanjkljivosti, lastnosti in prednosti, ki včasih igrajo ključno vlogo pri oblikovanju različnih naprav. Kakor koli že, takšni elektromotorji zasedajo relativno majhno nišo v primerjavi z asinhronimi AC stroji.
Lastnosti elektromotorjev
Eden od razlogov, zakaj se oblikovalci zanimajo za brezkrtačne motorje, je potreba po hitrih motorjih z majhnimi dimenzijami. Poleg tega imajo ti motorji zelo natančno pozicioniranje. Zasnova ima premični rotor in fiksni stator. Na rotorju je en trajni magnet ali več, razporejenih v določenem zaporedju. Na statorju so tuljave, ki ustvarjajomagnetno polje.
Upoštevati je treba še eno lastnost - brezkrtačni motorji imajo lahko sidro, nameščeno tako znotraj kot na zunanji strani. Zato imata obe vrsti gradnje lahko posebne uporabe na različnih področjih. Ko je armatura nameščena v notranjosti, se izkaže, da doseže zelo visoko hitrost vrtenja, zato takšni motorji zelo dobro delujejo pri oblikovanju hladilnih sistemov. Če je nameščen pogon zunanjega rotorja, je mogoče doseči zelo natančno pozicioniranje, pa tudi visoko preobremenitveno odpornost. Zelo pogosto se takšni motorji uporabljajo v robotiki, medicinski opremi, v strojnih orodjih s krmiljenjem frekvenčnega programa.
Kako delujejo motorji
Za pogon rotorja brezkrtačnega enosmernega motorja morate uporabiti poseben mikrokrmilnik. Ni ga mogoče zagnati na enak način kot sinhroni ali asinhroni stroj. S pomočjo mikrokrmilnika se izkaže, da vklopimo navitja motorja tako, da je smer vektorjev magnetnega polja na statorju in armaturi pravokotna.
Z drugimi besedami, s pomočjo gonilnika je mogoče regulirati navor, ki deluje na rotor brezkrtačnega motorja. Za premikanje armature je potrebno izvesti pravilno preklapljanje v navitjih statorja. Na žalost ni mogoče zagotoviti gladkega nadzora vrtenja. Vendar pa se lahko zelo hitro poveča.hitrost rotorja motorja.
Razlike med brušenimi in brezkrtačnimi motorji
Glavna razlika je v tem, da brezkrtačni motorji za modele nimajo navitja na rotorju. Pri kolektorskih elektromotorjih so na njihovih rotorjih navitja. Toda trajni magneti so nameščeni na stacionarnem delu motorja. Poleg tega je na rotorju nameščen kolektor posebne izvedbe, na katerega so priključene grafitne ščetke. Z njihovo pomočjo se napetost nanese na navitje rotorja. Tudi princip delovanja brezkrtačnega motorja je bistveno drugačen.
Kako deluje zbiralnik
Za zagon kolektorskega motorja boste morali navesti napetost na navitje polja, ki se nahaja neposredno na armaturi. V tem primeru nastane konstantno magnetno polje, ki deluje z magneti na statorju, zaradi česar se armatura in na njej pritrjen kolektor vrtita. V tem primeru se napajanje dovaja do naslednjega navitja, cikel se ponovi.
Hitrost vrtenja rotorja je neposredno odvisna od tega, kako intenzivno je magnetno polje, zadnja karakteristika pa je neposredno odvisna od velikosti napetosti. Zato je za povečanje ali zmanjšanje hitrosti potrebno spremeniti napajalno napetost.
Če želite izvesti obratno, morate spremeniti le polarnost priključka motorja. Za tak nadzor ni potrebna uporaba posebnih mikrokrmilnikov,lahko spremenite hitrost vrtenja z običajnim spremenljivim uporom.
Lastnosti brezkrtačnih strojev
Vendar je upravljanje brezkrtačnega motorja nemogoče brez uporabe posebnih krmilnikov. Na podlagi tega lahko sklepamo, da motorjev te vrste ni mogoče uporabiti kot generator. Za učinkovit nadzor lahko položaj rotorja spremljate z več Hallovimi senzorji. S pomočjo tako preprostih naprav je mogoče znatno izboljšati zmogljivost, vendar se bodo stroški elektromotorja večkrat povečali.
Zagon brezkrtačnih motorjev
Nima smisla izdelovati mikrokrmilnikov sami, veliko boljša možnost bi bil nakup že pripravljenih, čeprav kitajskih. Toda pri izbiri se morate držati naslednjih priporočil:
- Zapomni si največji dovoljeni tok. Ta parameter bo uporaben za različne vrste pogona. Proizvajalci pogosto navedejo značilnost neposredno v imenu modela. Zelo redko so navedene vrednosti, ki so značilne za konične načine, v katerih mikrokrmilnik ne more delovati dlje časa.
- Za neprekinjeno delovanje je treba upoštevati tudi največjo napajalno napetost.
- Upoštevajte odpornost vseh notranjih mikrokrmilniških vezij.
- Upoštevajte največje število vrtljajev, ki je značilno za delovanje tega mikrokrmilnika. Upoštevajte, da nibo lahko povečal največjo hitrost, saj je omejitev narejena na ravni programske opreme.
- Poceni modeli mikrokrmilniških naprav imajo frekvenco generiranih impulzov v območju 7…8 kHz. Drage kopije je mogoče reprogramirati in ta parameter se poveča za 2-4 krat.
Poskusite izbrati mikrokrmilnike v vseh pogledih, saj vplivajo na moč, ki jo lahko razvije elektromotor.
Kako se upravlja
Elektronska krmilna enota omogoča preklapljanje pogonskih navitij. Za določitev trenutka preklopa s pomočjo gonilnika položaj rotorja spremlja Hallov senzor, nameščen na pogonu.
V primeru, da takšnih naprav ni, je potrebno odčitati povratno napetost. Nastaja v statorskih tuljavah, ki trenutno niso povezane. Krmilnik je strojno-programski kompleks, omogoča spremljanje vseh sprememb in čim natančnejšo nastavitev vrstnega reda preklopov.
Trifazni brezkrtačni motorji
Veliko brezkrtačnih elektromotorjev za modele letal poganja enosmerni tok. Obstajajo pa tudi trifazni primeri, v katerih so nameščeni pretvorniki. Omogočajo vam ustvarjanje trifaznih impulzov iz konstantne napetosti.
Delo poteka na naslednji način:
- Tuljava "A" sprejema impulze odpozitivno vrednost. Na tuljavi "B" - z negativno vrednostjo. Zaradi tega se bo sidro začelo premikati. Senzorji popravijo premik in krmilniku se pošlje signal za naslednji preklop.
- Tuljava "A" je izklopljena, medtem ko se pozitiven impulz pošlje na navitje "C". Preklopno navitje "B" se ne spremeni.
- Pozitivni impulz se uporabi na tuljavo "C" in negativni impulz se pošlje v "A".
- Nato prideta v igro par "A" in "B". Pozitivne in negativne vrednosti impulzov se jim dovajajo.
- Potem gre pozitivni impulz spet na tuljavo "B", negativni pa na "C".
- Na zadnji stopnji se vklopi tuljava "A", ki prejme pozitiven impulz, negativni pa gre na C.
In potem se celoten cikel ponovi.
Prednosti uporabe
Težko je izdelati brezkrtačni električni motor z lastnimi rokami in skoraj nemogoče je implementirati krmiljenje mikrokrmilnika. Zato je najbolje uporabiti že pripravljene industrijske modele. Vendar ne pozabite upoštevati prednosti, ki jih ima pogon pri uporabi brezkrtačnih motorjev:
- Občutno daljši vir kot zbiralni stroji.
- Visoka raven učinkovitosti.
- Močnejši od brušenih motorjev.
- Hitrost vrtenja naraste veliko hitreje.
- Brez isker med delovanjem, zato se lahko uporabljajo v okoljih z visoko požarno nevarnostjo.
- Zelo enostavno upravljanje pogona.
- Med delovanjem ni treba uporabljati dodatnih hladilnih komponent.
Med pomanjkljivostmi lahko izpostavimo zelo visok strošek, če upoštevamo še ceno krmilnika. Tudi za kratek čas vklop takega elektromotorja za preverjanje delovanja ne bo deloval. Poleg tega je popravilo takšnih motorjev veliko težje zaradi njihovih oblikovnih značilnosti.
