2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Безщеточный двигатель принцип работы

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Все чаще на электроинструменте можно встретить надпись «Brushless motor». Это значит, что девайс оснащен бесщеточным электродвигателем постоянного тока. Действительно ли от этого есть толк или это очередная уловка маркетологов? Давайте разбираться на примере шуруповертов.

  1. Устройство и принцип действия щеточного двигателя
  2. Как устроен бесщеточный двигатель
  3. Достоинства и недостатки [ править| править код]
  4. Что такое электромотор со щётками?
  5. Плюсы и минусы щеточного двигателя
  6. Плюсы
  7. Минусы
  8. Принцип работы бесщеточного двигателя
  9. Магнитные элементы
  10. Принцип работы БДКП
  11. Как осуществляется управление
  12. Трехфазные бесколлекторные электродвигатели
  13. Преимущества использования

Щеточный электромотор

Щеточный электромотор генерирует крутящий момент напрямую от поданного питания на него, используя внутренний коммутатор, стационарные магниты (постоянные или электромагнитные), и вращающиеся электромагниты.

Преимущества щеточных моторов: низкая цена производства, высокая надежность, и легкое управление скоростью.
Недостатки щеточных моторов: высокие эксплуатационные расходы и малый срок службы при высокой интенсивности использования.

Обслуживание включает в себя регулярную замену графитовых щеток также, как и очистка либо замена коммутатора. Эти компоненты важны для передачи электроэнергии на обмотку ротора.

Бесщеточный шуруповерт

Инструменты без щеток и коллектора появились на рынке уже в этом веке. В сравнении с щеточным шуруповертом у бесщеточного большая эффективность, меньшие размеры, более долгий срок эксплуатации.

Конструкция и принцип работы

В двигателе бесщеточного шуруповерта отсутствует коллектор и щеточный узел. Вся работа возложена на электронную систему управления.

Сам принцип работы двигателя бесщеточного шуруповерта делает маловероятным скорый износ и обеспечивает большую продуктивность. Ключевые отличия этого агрегата от коллекторного:

  1. Магнит мотора намного меньше и легче.
  2. Вращение создается напряжением, а не центробежной силой.
  3. На якоре мотора нет катушки, а создание магнитного поля обеспечивают магниты внутри корпуса.
  4. Датчики платы управления сами вычисляют, когда нужно начинать подачу тока. Они работают за счет разности потенциалов, подобно эффекту Холла. Система считывает все импульсы и формирует сигналы широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Они передаются на инверторы, задача которых – увеличивать получаемый ток. Вокруг статора возникает магнитное поле и начинает взаимодействовать с полем вокруг ротора. Это приводит якорь мотора в движение.
Читать еще:  Что такое послепусковой подогреватель двигателя

Принцип действия бесщеточного мотора

Плюсы и минусы

Главные преимущества инструментов такого типа:

  1. КПД достигает 90%, что в полтора раза выше, чем у коллекторного прибора. Не расходуется лишняя энергия на трение и получение искры.
  2. Двигатель быстро развивает требуемую скорость вращения.
  3. Система управления защищает бесщеточный двигатель от перегрева, столь нежелательного для шуруповерта. У коллекторных инструментов подобной опции нет.
  4. Аккумулятор держит заряд почти вдвое дольше, чем его щеточный «коллега».
  5. Отсутствие искр позволяет работать в пожароопасных местах.
  6. Этот шуруповерт работает тише, чем коллекторный.
  7. Небольшие габариты, более легкий вес.

Из недостатков этого типа шуруповертов выделяют:

  1. Высокую цену. Это – «заслуга» системы управления мотором.
  2. Трудности с заменой деталей. Если выходит из строя, к примеру, кнопка включения, то с ней придется докупить плату управления и статор двигателя – эти 3 детали продаются одним комплектом. Его стоимость доходит до 75% от цены нового шуруповерта. По истечении срока гарантии ремонтировать инструмент не имеет смысла.

Магнитные элементы

Расположение магнитов может быть различным в соответствии с размерами двигателя, к примеру, на полюсах или по всему ротору. Создание качественных магнитов с большей мощностью возможно благодаря использованию неодима в сочетании с бором и железом. Несмотря на высокие показатели эксплуатации, бесщеточный двигатель для шуруповерта с постоянными магнитами обладает некоторыми недостатками, в их числе утрата магнитных характеристик при высоких температурах. Но они отличаются большей эффективностью и отсутствием потерь по сравнению с машинами, в конструкции которых имеются обмотки.

Импульсы инвертора определяют скорость вращения механизма. При неизменной питающей частоте работа двигателя осуществляется с постоянной скоростью в разомкнутой системе. Соответственно, скорость вращения меняется в зависимости от уровня питающей частоты.

Читать еще:  Что такое ncb двигатель

Как запустить бесколлекторный двигатель?

Чтобы заставить работать приводы данного типа, потребуется специальный контроллер (см. рис. 6). Без него запуск невозможен.

Рис. 6. Контроллеры бесколлекторных двигателей для моделизма

Собирать самому такое устройство нет смысла, дешевле и надежней будет приобрести готовый. Подобрать его можно по следующим характеристикам, свойственным драйверам шим каналов:

  • Максимально допустимая сила тока, эта характеристика приводится для штатного режима работы устройства. Довольно часто производители указывают такой параметр в названии модели (например, Phoenix-18). В некоторых случаях приводится значение для пикового режима, который контролер может поддерживать несколько секунд.
  • Максимальная величина штатного напряжения для продолжительной работы.
  • Сопротивление внутренних цепей контроллера.
  • Допустимое число оборотов, указывается в rpm. Сверх этого значения контроллер не позволит увеличить вращение (ограничение реализовано на программном уровне). Следует обратить внимание, что частота вращения всегда приводится для двухполюсных приводов. Если пар полюсов больше, следует разделить значение на их количество. Например, указано число 60000 rpm, следовательно, для 6-и магнитного двигателя частота вращения составит 60000/3=20000 prm.
  • Частота генерируемых импульсов, у большинства контролеров этот параметр лежит в пределах от 7 до 8 кГц, более дорогие модели позволяют перепрограммировать параметр, увеличив его до 16 или 32 кГц.

Обратим внимание, что первые три характеристики определяют мощность БД.

Работа с матовой щеткой. Бесщеточные двигатели

Машинные двигатели используют механическую коммутацию обмоток с помощью щеток вместо использования контроллера для переключения тока в обмотках. Щетки заряжают коммутатор обратно по полярности к неподвижному магниту, заставляя якорь вращаться. Когда эти обмотки находятся под напряжением, они создают магнитное поле, притяжение и отталкивание которого приводит к повороту ротора. Когда ротор вращается, обмотки постоянно включаются в другую последовательность, чтобы поддерживать ротор, вращающийся внутри подаваемого статора.

Читать еще:  Датсун ондо двигатель какой

Безщеточные двигатели постоянного тока, наоборот, используют постоянный магнит в качестве своего внешнего ротора. В отличие от шлифованных моторов, они используют электрическую коммутацию для преобразования электрической энергии в механическую энергию.

Преимущества и недостатки

Электрический бесколлекторный двигатель имеет много достоинств, а именно:

  • Срок службы значительно дольше, чем у обычных коллекторных аналогов.
  • Высокий КПД.
  • Быстрый набор максимальной скорости вращения.
  • Он более мощный, чем КД.
  • Отсутствие искр при работе позволяет использовать привод в пожароопасных условиях.
  • Не требуется дополнительное охлаждение.
  • Простая эксплуатация.

Теперь рассмотрим минусы. Существенный недостаток, который ограничивает использование БД – их относительно высокая стоимость (с учетом цены драйвера). К числу неудобств следует отнести невозможность использования БД без драйвера, даже для краткосрочного включения, например, чтобы проверить работоспособность. Проблемный ремонт, особенно если требуется перемотка.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector