I motori elettrici brushless sono utilizzati nelle apparecchiature mediche, nel modellismo di aeromobili, negli azionamenti di intercettazione dei tubi degli oleodotti e in molti altri settori. Ma hanno i loro svantaggi, caratteristiche e vantaggi, che a volte giocano un ruolo chiave nella progettazione di vari dispositivi. Comunque sia, tali motori elettrici occupano una nicchia relativamente piccola rispetto alle macchine AC asincrone.
Caratteristiche dei motori elettrici
Uno dei motivi per cui i progettisti sono interessati ai motori brushless è la necessità di motori ad alta velocità con dimensioni ridotte. Inoltre, questi motori hanno un posizionamento molto preciso. Il design ha un rotore mobile e uno statore fisso. Sul rotore c'è uno o più magneti permanenti, disposti in una certa sequenza. Sullo statore ci sono bobine che creanocampo magnetico.
Un' altra caratteristica da notare: i motori brushless possono avere un'ancora situata sia all'interno che all'esterno. Pertanto, le due tipologie costruttive possono avere applicazioni specifiche in ambiti differenti. Quando l'armatura si trova all'interno, risulta raggiungere una velocità di rotazione molto elevata, quindi tali motori funzionano molto bene nella progettazione di sistemi di raffreddamento. Se è installato un azionamento del rotore esterno, è possibile ottenere un posizionamento molto preciso e un'elevata resistenza al sovraccarico. Molto spesso, tali motori sono utilizzati nella robotica, nelle apparecchiature mediche, nelle macchine utensili con controllo del programma di frequenza.
Come funzionano i motori
Per pilotare il rotore di un motore DC brushless, devi utilizzare uno speciale microcontrollore. Non può essere avviato allo stesso modo di una macchina sincrona o asincrona. Con l'aiuto di un microcontrollore, risulta accendere gli avvolgimenti del motore in modo che la direzione dei vettori del campo magnetico sullo statore e sull'armatura siano ortogonali.
In altre parole, con l'ausilio di un driver, è possibile regolare la coppia che agisce sul rotore di un motore brushless. Per muovere l'indotto è necessario effettuare la corretta commutazione negli avvolgimenti dello statore. Sfortunatamente, non è possibile fornire un controllo regolare della rotazione. Tuttavia, può essere aumentato molto rapidamente.velocità del rotore del motore.
Differenze tra motori brushed e brushless
La differenza principale è che i motori brushless per i modelli non hanno un avvolgimento sul rotore. Nel caso dei motori elettrici a collettore, sono presenti avvolgimenti sui loro rotori. Ma i magneti permanenti sono installati sulla parte fissa del motore. Inoltre, sul rotore è installato un collettore di design speciale, a cui sono collegate le spazzole in grafite. Con il loro aiuto, la tensione viene applicata all'avvolgimento del rotore. Anche il principio di funzionamento di un motore brushless è significativamente diverso.
Come funziona la macchina raccoglitrice
Per avviare il motore del collettore, sarà necessario applicare tensione all'avvolgimento di campo, che si trova direttamente sull'indotto. In questo caso si forma un campo magnetico costante, che interagisce con i magneti sullo statore, per cui ruotano l'armatura e il collettore fissato su di essa. In questo caso viene fornita alimentazione all'avvolgimento successivo, il ciclo viene ripetuto.
La velocità di rotazione del rotore dipende direttamente dall'intensità del campo magnetico e l'ultima caratteristica dipende direttamente dall'entità della tensione. Pertanto, per aumentare o diminuire la velocità, è necessario modificare la tensione di alimentazione.
Per implementare l'inverso, devi solo cambiare la polarità del collegamento del motore. Per tale controllo non è necessario utilizzare appositi microcontrollori,è possibile modificare la velocità di rotazione utilizzando un resistore variabile convenzionale.
Caratteristiche delle macchine brushless
Ma il controllo di un motore brushless è impossibile senza l'uso di controller speciali. Sulla base di ciò, possiamo concludere che i motori di questo tipo non possono essere utilizzati come generatore. Per un controllo efficiente, la posizione del rotore può essere monitorata utilizzando più sensori Hall. Con l'aiuto di dispositivi così semplici, è possibile migliorare notevolmente le prestazioni, ma il costo del motore elettrico aumenterà più volte.
Avviamento motori brushless
Non ha senso creare microcontrollori da soli, un'opzione molto migliore sarebbe quella di acquistare già pronti, anche se cinesi. Ma devi rispettare i seguenti consigli quando scegli:
- Ricorda la corrente massima consentita. Questo parametro sarà utile per vari tipi di funzionamento dell'azionamento. La caratteristica è spesso indicata dai produttori direttamente nel nome del modello. Molto raramente vengono indicati valori tipici delle modalità di picco, in cui il microcontrollore non può funzionare per molto tempo.
- Per il funzionamento continuo è necessario tenere conto anche della massima tensione di alimentazione.
- Assicurati di considerare la resistenza di tutti i circuiti interni del microcontrollore.
- Assicurati di prendere in considerazione il numero massimo di giri tipico per il funzionamento di questo microcontrollore. Si prega di notare che non lo èpotrà aumentare la velocità massima, poiché la limitazione è a livello di software.
- I modelli economici di dispositivi a microcontrollore hanno una frequenza degli impulsi generati nell'intervallo 7…8 kHz. Copie costose possono essere riprogrammate e questo parametro aumenta di 2-4 volte.
Cerca di selezionare a tutti gli effetti i microcontrollori, poiché influiscono sulla potenza che il motore elettrico può sviluppare.
Come viene gestito
L'unità di controllo elettronica consente di commutare gli avvolgimenti dell'azionamento. Per determinare il momento della commutazione utilizzando il driver, la posizione del rotore è monitorata dal sensore Hall installato sull'azionamento.
Nel caso in cui non ci siano tali dispositivi, è necessario leggere la tensione inversa. Viene generato nelle bobine dello statore che al momento non sono collegate. Il controller è un complesso hardware-software, ti consente di tenere traccia di tutte le modifiche e impostare l'ordine di commutazione nel modo più accurato possibile.
Motori brushless trifase
Molti motori elettrici brushless per modellini di aeroplani sono alimentati a corrente continua. Ma ci sono anche casi trifase in cui sono installati convertitori. Consentono di generare impulsi trifase da una tensione costante.
Il lavoro è il seguente:
- La bobina "A" riceve impulsi davalore positivo. Sulla bobina "B" - con un valore negativo. Di conseguenza, l'ancora inizierà a muoversi. I sensori fissano lo spostamento e viene inviato un segnale al controller per la commutazione successiva.
- La bobina "A" viene spenta, mentre un impulso positivo viene inviato all'avvolgimento "C". La commutazione dell'avvolgimento "B" non cambia.
- L'impulso positivo viene applicato alla bobina "C" e l'impulso negativo viene inviato ad "A".
- Poi entrano in gioco le coppie "A" e "B". A loro vengono inviati rispettivamente i valori positivi e negativi degli impulsi.
- Poi l'impulso positivo va di nuovo alla bobina "B" e quello negativo alla "C".
- Nell'ultimo stadio, si accende la bobina "A", che riceve un impulso positivo e uno negativo va a C.
E dopo si ripete l'intero ciclo.
Vantaggi dell'utilizzo
È difficile realizzare un motore elettrico brushless con le proprie mani ed è quasi impossibile implementare il controllo del microcontrollore. Pertanto, è meglio utilizzare progetti industriali già pronti. Ma assicurati di considerare i vantaggi che l'unità ottiene quando si utilizzano motori brushless:
- Risorsa significativamente più lunga delle macchine raccoglitrici.
- Alto livello di efficienza.
- Più potente dei motori a spazzole.
- La velocità di rotazione aumenta molto più velocemente.
- Nessuna scintilla durante il funzionamento, quindi possono essere utilizzati in ambienti ad alto rischio di incendio.
- Funzionamento dell'azionamento molto semplice.
- Non è necessario utilizzare componenti di raffreddamento aggiuntivi durante il funzionamento.
Tra le carenze si può individuare un costo molto alto, se si tiene conto anche del prezzo del controller. Anche per un breve periodo di tempo per accendere un tale motore elettrico per verificare le prestazioni non funzionerà. Inoltre, la riparazione di tali motori è molto più difficile a causa delle loro caratteristiche di progettazione.
