Co to jest bezszczotkowy silnik prądu stałego?
Bezszczotkowy silnik prądu stałego to silnik prądu stałego, który nie wymaga szczotek stosowanych w tradycyjnych szczotkowanych silnikach prądu stałego.
W porównaniu ze szczotkowanymi silnikami prądu stałego, bezszczotkowe silniki prądu stałego mają następujące dwie zalety.
Długa żywotność, a tym samym niska częstotliwość konserwacji.
żadnego hałasu
Szczotki stosowane w szczotkowanych silnikach prądu stałego są w stałym kontakcie z komutatorem. Wymagana jest regularna wymiana, ponieważ obroty silnika powodują z czasem zużycie szczotek i komutatorów. Związany z tym krótki okres eksploatacji i wymagania konserwacyjne są wadami takich silników. W przeciwieństwie do tego, ponieważ silniki BLDC nie wykorzystują tych zużywających się komutatorów i szczotek, mają dłuższą żywotność i są znacznie rzadziej konserwowane. Dlatego częstotliwość stosowania bezszczotkowych silników prądu stałego jest coraz wyższa.
Fakt, że bezszczotkowe silniki prądu stałego nie wykorzystują komutatorów i szczotek oznacza również, że eliminowany jest szum elektryczny i akustyczny spowodowany kontaktem tych elementów. Dlatego bezszczotkowe silniki prądu stałego pracują bardzo cicho.
Gdzie są używane bezszczotkowe silniki prądu stałego?
Bezszczotkowe silniki prądu stałego zapewniają cichą pracę, długą żywotność i niskie koszty utrzymania i mogą być używane w różnych zastosowaniach. Typowe przykłady obejmują urządzenia gospodarstwa domowego, takie jak klimatyzatory, oczyszczacze powietrza i lodówki.
Silniki te są również używane w różnych urządzeniach komercyjnych, w tym w drukarkach przemysłowych, automatach sprzedających, podgrzewaczach wody i projektorach. Wraz z innymi zastosowaniami, takimi jak samochody i duże maszyny przemysłowe, bezszczotkowe silniki prądu stałego stały się istotną częścią naszego życia.
Czy bezszczotkowy silnik prądu stałego wymaga obwodu sterownika?
Jak wspomniano powyżej, do napędzania silnika BLDC wymagane jest sterowanie elektroniczne, a nie sterowanie mechaniczne. Przyczynę tego można wyjaśnić różnicą w generowaniu wirujących pól magnetycznych w bezszczotkowych silnikach prądu stałego z innych silników.
Aby silnik się kręcił, należy zmienić kierunek prądu płynącego przez uzwojenia silnika i wytworzyć wirujące pole magnetyczne. Podczas gdy silniki indukcyjne i inne silniki napędzane prądem przemiennym mogą wykorzystywać napięcie prądu przemiennego, aby to osiągnąć, silniki napędzane prądem stałym wymagają jakiejś formy przełącznika, aby zmienić kierunek przepływu prądu w silniku, tworząc w ten sposób wirujące pole magnetyczne.
W przypadku szczotkowanych silników prądu stałego osiąga się to poprzez zastosowanie szczotek i komutatorów. Jednak w przypadku bezszczotkowych silników prądu stałego, zamiast stosowania szczotek o krótkim czasie życia, naprzemienność prądu i wynikające z niego wirujące pole magnetyczne uzyskuje się za pomocą przełączników półprzewodnikowych, takich jak tranzystory bipolarne lub tranzystory polowe. Życie nie jest dużym problemem.
Konfiguracja cewki i przełączanie dla bezszczotkowych silników prądu stałego
Bezszczotkowe silniki prądu stałego mają na ogół trzy cewki. Jeden koniec trzech cewek jest połączony ze sobą, więc łącząc drugi koniec jednej cewki z dodatnim, a drugi koniec drugiego z ujemnym, prąd przepływa przez obie cewki. Do każdej cewki podłączone są dwa przełączniki półprzewodnikowe, jeden do dodatniego, a drugi do ujemnego. Daje to w sumie sześć przełączników, które po otwarciu i zamknięciu w odpowiedniej kolejności powodują obracanie się silnika. Czas tego przełączenia jest określony przez orientację wirnika wykrytą przez czujniki Halla.
Innymi słowy, włączanie i wyłączanie przełączników półprzewodnikowych w odpowiedniej kolejności wytwarza wirujące pole magnetyczne, które napędza bezszczotkowy silnik prądu stałego. Dlatego do wykonania tej sekwencji kroków wymagany jest obwód sterownika.
Skład bezszczotkowego obwodu napędu silnika prądu stałego
Obwód napędowy składa się z następujących głównych elementów.
Czujnik pozycji obrotowej
Czujniki Halla do wykrywania biegunów N i S magnesów wirnika.
obwód wykrywania pozycji
Obwód, który przekształca sygnał z czujnika Halla na cyfrowy sygnał logiczny.
obwód logiczny
W oparciu o sygnał z czujnika wykrywającego położenie wirnika, obwód wyprowadza sekwencję kontrolującą kierunek prądu przepływającego przez każdą cewkę.
obwód wstępnego sterownika
Obwód, który przekształca sygnał sekwencyjny w sygnał używany do włączania i wyłączania przełączników półprzewodnikowych.
przełącznik półprzewodnikowy
Zazwyczaj stosuje się sześć przełączników półprzewodnikowych. Włączają się i wyłączają na podstawie sygnałów sekwencjonowania, aby umożliwić przepływ prądu przez cewki potrzebne do wirowania silnika.
Moc napędu silnika
Zasilacz jest wymagany do dostarczania prądu przez cewki silnika oraz do zasilania obwodów logicznych i czujników.
W ten sposób, chociaż wymagany jest obwód napędowy, bezszczotkowe silniki prądu stałego mają wysoką wydajność, ponieważ nie cierpią z powodu hałasu i problemów z krótką żywotnością, które występują w przypadku szczotkowanych silników prądu stałego.
Dowiedz się więcej o sterowaniu bezszczotkowymi silnikami prądu stałego
Ponieważ nie używają komutatorów i szczotek, napędzanie bezszczotkowych silników prądu stałego wymaga sterowania elektronicznego, a nie mechanicznego mechanizmu, który odbywa się za pomocą obwodu napędowego. Obwód napędowy składa się z czujnika położenia obrotowego, obwodu wykrywania położenia, obwodu logicznego, obwodu wstępnego napędu, przełącznika półprzewodnikowego i zasilacza napędu silnika. Każdy, kto pracuje nad budowaniem elektroniki, która zawiera bezszczotkowe silniki prądu stałego, musi mieć głębokie zrozumienie tego, co robi każdy element. Mamy nadzieję, że podane tutaj informacje będą dla Ciebie pomocne.
