Що таке безщітковий двигун постійного струму?
Безщітковий двигун постійного струму — це двигун постійного струму, для якого не потрібні щітки, які використовуються в традиційних щіткових двигунах постійного струму.
У порівнянні зі щітковими двигунами постійного струму безщіточні двигуни постійного струму мають наступні дві переваги.
Тривалий термін служби і, отже, низька періодичність обслуговування.
Відсутність шуму
Щітки, які використовуються в щіткових двигунах постійного струму, знаходяться в постійному контакті з комутатором. Потрібна регулярна заміна, оскільки обертання двигуна призводить до зношування щіток і комутаторів з часом. Недоліками таких двигунів є короткий термін служби та вимоги до обслуговування. Навпаки, оскільки в двигунах BLDC не використовуються ці витратні комутатори та щітки, вони мають більший термін служби та набагато рідше обслуговуються. Тому частота використання безщіткових двигунів постійного струму стає все вищою.
Той факт, що безщіточні двигуни постійного струму не використовують комутатори та щітки, також означає, що електричні та акустичні шуми, спричинені контактом між цими компонентами, усуваються. Тому безщіточні двигуни постійного струму працюють дуже тихо.
Де використовуються безщіточні двигуни постійного струму?
Безщіточні двигуни постійного струму забезпечують тиху роботу, тривалий термін служби та низькі витрати на технічне обслуговування та можуть використовуватися в різних сферах застосування. Типовими прикладами є побутова техніка, наприклад кондиціонери, очищувачі повітря та холодильники.
Ці двигуни також використовуються в різноманітному комерційному обладнанні, включаючи промислові принтери, торгові автомати, водонагрівачі та проектори. Разом з іншими застосуваннями, такими як автомобілі та великі промислові машини, безщіточні двигуни постійного струму стали невід’ємною частиною нашого життя.
Чи потрібна схема драйвера для безщіткового двигуна постійного струму?
Як згадувалося вище, для керування двигуном BLDC потрібне електронне керування, а не механічне керування. Причину цього можна пояснити відмінністю у генерації обертових магнітних полів у безщіткових двигунах постійного струму від інших двигунів.
Щоб двигун закрутився, потрібно змінити напрямок струму, що протікає через обмотки двигуна, і створити обертове магнітне поле. У той час як асинхронні двигуни та інші двигуни, що працюють від мережі змінного струму, можуть використовувати напругу змінного струму, щоб досягти цього, двигуни з приводом постійного струму потребують певної форми перемикача, щоб змінити напрямок потоку струму в двигуні, створюючи таким чином обертове магнітне поле.
У випадку щіткових двигунів постійного струму це досягається за рахунок використання щіток і комутаторів. Однак у безщіткових двигунах постійного струму замість використання короткочасних щіток зміна струму та, як наслідок, обертове магнітне поле досягаються за допомогою напівпровідникових перемикачів, таких як біполярні транзистори або польові транзистори. Життя не є великою проблемою.
Конфігурація котушки та комутація для безщіткових двигунів постійного струму
Безщіточні двигуни постійного струму зазвичай мають три котушки. Один кінець трьох котушок з’єднаний разом, тому, підключивши інший кінець однієї котушки до позитивного, а інший кінець іншої – до негативного, струм протікає через обидві котушки. Два напівпровідникові перемикачі підключені до кожної котушки, один до плюса, а інший - до мінуса. Це дає загалом шість перемикачів, які, коли їх відкривають і закривають у правильному порядку, змушують двигун обертатися. Час цього перемикання визначається орієнтацією ротора, визначеною датчиками Холла.
Іншими словами, увімкнення та вимикання напівпровідникових перемикачів у правильній послідовності створює обертове магнітне поле, яке обертає безщітковий двигун постійного струму. Тому для виконання цієї послідовності кроків потрібна схема драйвера.
Склад схеми приводу безщіткового двигуна постійного струму
Схема приводу складається з наступних основних компонентів.
Датчик поворотного положення
Датчики Холла для визначення N і S полюсів магнітів ротора.
схема визначення положення
Схема, яка перетворює сигнал від датчика Холла в цифровий логічний сигнал.
логічна схема
На основі сигналу від датчика визначення положення ротора схема видає послідовність, яка контролює напрямок струму, що протікає через кожну котушку.
схема перед водієм
Схема, яка перетворює послідовний сигнал у сигнал, який використовується для вмикання та вимикання напівпровідникових перемикачів.
напівпровідниковий перемикач
Зазвичай використовується шість напівпровідникових перемикачів. Вони вмикаються та вимикаються на основі сигналів послідовності, щоб дозволити струму протікати через котушки, необхідні для обертання двигуна.
Потужність приводу двигуна
Джерело живлення потрібне для забезпечення струму через котушки двигуна та живлення логічних схем і схем датчиків.
Таким чином, незважаючи на потребу в схемі приводу, безщіточні двигуни постійного струму мають високу продуктивність, оскільки вони не страждають від шуму та проблем з коротким терміном служби, які існують із щітковими двигунами постійного струму.
Дізнайтеся більше про те, як керуються безщіточні двигуни постійного струму
Оскільки вони не використовують комутатори та щітки, керування безщітковими двигунами постійного струму вимагає електронного керування, а не використання механічного механізму, який виконується за допомогою схеми приводу. Схема приводу складається з датчика поворотного положення, схеми визначення положення, логічної схеми, схеми попереднього приводу, напівпровідникового перемикача та джерела живлення приводу двигуна. Кожен, хто працює над створенням електроніки, яка включає безщіточні двигуни постійного струму, повинен мати глибоке розуміння того, що робить кожен елемент. Сподіваємося, що наведена тут інформація буде для вас корисною.
