Co je to bezkomutátorový motor?

Rychlý úvod do rozdílů mezi kartáčovanými a bezkomutátorovými motory

Elektrické motory – Jedná se o zařízení, která přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii. Účinnost tohoto procesu závisí na jeho konstrukci a typu proudu (AC nebo DC).

Jaký je tedy ve stručnosti rozdíl mezi kartáčovanými a bezkomutátorovými motory?

1. Bezkomutátorové motory nemají kartáčové sestavy a jsou kompaktnější. Místo toho musí být vybaveny přídavnými spínacími zařízeními (regulátory, snímače otáčení, pohony).
2. Kartáčové motory jsou levnější a jednodušší. Mohou být připojeny přímo ke zdroji stejnosměrného proudu a mají jednoduché základní ovládání (jako je spínač).
3. U bezkomutátorových verzí se jejich rotor otáčí na druhou stranu; Kotva s kartáčem se mechanicky otáčí (proud prochází kartáči).
4. Bezkartáčové mají tři vodiče pro připojení a kartáčované dva.
5. Bezkomutátorové motory mají vyšší účinnost (85-90 %) než kartáčové motory (75-80 %). To znamená, že při stejném výkonu první z nich přemění více rotační síly, protože nevytvářejí tření a neztrácejí během provozu mnoho tepla.

Můžeme tedy učinit první krátký závěr. Bezkomutátorové motory nabízejí vyšší výkon, účinnost a zvýšenou stabilitu. Na druhou stranu kartáčované motory mají nižší cenu a snadněji se udržují.

Abychom to odlišili, pojďme se na ně podívat blíže.

Co je to bezkomutátorový motor? Jak to funguje?

Princip činnosti obou typů motorů je obecně podobný. Je založen na interakci permanentní magnet v rotoru a elektromagnet ve statoru.

Bezkomutátorový DC motor (také nazývané BLDC nebo jednoduše BL) je synchronní zařízení a funguje jako PMSM (synchronní motor s permanentním magnetem). Proto je princip jeho činnosti založen na samosynchronizované frekvenční regulaci, kdy se jejich rotor a stator dotýkají stejné frekvence.

BLDC motory se dodávají ve dvou typech:

V prvním případě je rotor umístěn nad statorem a ve druhém pod ním. Podívejme se na příkladu, jak to funguje na verzi Out-Runner.

V takovém provedení má rotor permanentní magnety a stator má uspořádání cívek, které tvoří elektrický magnet. Základní princip fungování je založen přesně na jejich interakci.

Energie ze zdroje dodává cívkám energii a vytvářejí magnetické pole podle Faradayova zákona. Když se to stane, tyto nabuzené cívky jsou přitahovány k opačným pólům umístěným na rotoru. Tyto cívky jsou instalovány v rotoru, takže se s nimi začne otáčet.

Když se přiblíží k opačnému pólu, napájení se vypne a komutátor začne napájet další pár. Další dvojice cívek je také přitahována, čímž se rotor posouvá dále. Pak se taková akce neustále opakuje.

BLDC mají speciální design, který umožňuje uživateli napájet jakoukoli cívku, takže může rychle měnit točivý moment a rychlost otáčení. Bezkomutátorové motory mají kompaktní velikost s vysokou rychlostí a zároveň přesným polohováním.

BL motory nevytvářejí žádné tření; proto produkují více rotační síly místo tepla. Toho je dosaženo kvůli nedostatku kartáčů. Namísto nich integrovaná komutační zařízení monitorují a regulují polohu rotoru, rychlost otáčení a rovnoměrné rozložení proudu mezi cívkami.

Konstrukce bezkomutátorového motoru a hlavní části

Běžný motor tohoto typu má třífázové vinutí na statoru a permanentní magnet na rotoru. Vyrábí se také v jednofázovém, dvoufázovém nebo třífázovém provedení. Jak bylo uvedeno výše, vinutí statoru vytváří rotující magnetické pole, které uvede magnetický rotor do pohybu. K vytvoření takového magnetického pole je na vinutí přivedeno třífázové napětí.

Jak tedy systém pozná, která cívka je napájena a která by měla být napájena? K tomuto účelu se používá speciální elektronický ovladač. Takové integrované komutační zařízení zapíná proud do ortogonálních (kolmých) vinutí. Obsahuje také senzory, které určují polohu rotoru. Nejčastěji se používají Hallovy senzory, ale někdy takové úkoly provádějí fotoelektrické, indukční senzory a resolvery.

Pro změnu směru otáčení regulátor změní zapojení dvou fází. Může také fungovat jako krokový nebo servomotor.

Výhody a nevýhody bezkomutátorového stejnosměrného motoru

Hlavní výhody bezkomutátorového motoru

• dlouhá životnost;
• nízká hladina hluku;
• ukazatele vysoké účinnosti – asi 90 %;
• maximální rychlost otáčení je dosažena rychle;
• během provozu nevznikají jiskry;
• nejsou zapotřebí další zdroje chlazení;
• neexistují žádné mechanismy, které vyžadují pravidelnou údržbu.

Hlavní nevýhody bezkomutátorových motorů

• komplexní systém řízení;
• omezené zdroje elektrických součástí;
• vysoká cena kvůli drahým komponentům.
• pro práci potřebují další komutační zařízení (komutátory, kodéry, pohony)

Co je kartáčovaný motor? Jak to funguje?

Kartáčované motory jsou nejběžnějším stejnosměrným motorem. Jak bylo uvedeno výše, jeho princip spočívá také v přitahování dvou magnetů s opačnými póly.

Hlavní části takového motoru jsou:

1. Stator
2. Rotor (kotva)
3. Kartáče
4. Komutátor

Na stator jsou umístěny permanentní nebo elektrické magnety, které vytvářejí konstantní magnetické pole. Stejnosměrné motory s elektrickými magnety jsou napájeny stejným stejnosměrným zdrojem jako kotva.

Takové motory mohou být dvou hlavních typů:

• Boční motory (s paralelním připojením)
• Sériové motory (se sériovým připojením)

Sériové motory mají dobrý startovací moment, ale jeho otáčky didakticky klesají se zatížením. Naproti nim, paralelní motory mají horší rozběhový moment, ale dokážou vykonávat konstantní otáčky bez ohledu na působící zatížení.

Jedno rotor je připojen ke zdroji stejnosměrného proudu pomocí kartáčů. Kartáče jsou připojeny do komutátor. Různá vinutí jsou spojena s různými segmenty takových komutátorů. Když jsou pod napětím, vytvářejí magnetické pole. Když se rotor otáčí, mění se jejich magnetická pole. Toto přepínání polí se nazývá komutace.

Proud teče ze zdroje do vinutí, které v důsledku Lorentzova zákona vytvoří magnetické pole a začnou interagovat s magnety na statoru. Kartáče (vyrobené obecně z grafitu) přenášejí energii na kotvu. Aby se udrželo jejich stálé uložení ke komutátoru, tlak pružin na ně.

V nejjednodušším mechanismu s jednou smyčkou kotvy může nastat problém, když se kotva stane kolmou k magnetickému toku. V tomto případě je jeho točivý moment roven nule a pohyb je na krátkou dobu přerušen. Proto jsou pro hladší pohyb do designu přidány další smyčky. Čím více těchto smyček, tím plynulejší bude pohyb.

Během provozu takových motorů často vznikají vnitřní elektromotorické (EMF) a protielektrické (Back EMF) síly v souladu se zákony Faradaye a Lorenze. Z tohoto důvodu vzniká velké množství tepla. Proto je u velkých a výkonných motorů extrémně potřeba instalovat další chladicí zařízení, aby nedošlo k požáru.

Klady a zápory kartáčovaného stejnosměrného motoru

Hlavní výhody kartáčovaných motorů:

• nízké náklady;
• jednoduchý design a zapojení;
• snadná údržba;
• spolehlivý vůči mechanickým a vibracím.

Hlavní nevýhody kartáčovaných motorů:

• kartáče se rychle opotřebovávají;
• mají elektromagnetický šum;
• během provozu se tvoří jiskry;
• mechanismus přehřívání a kouře;
• nízká účinnost (asi 60-80%);
• díky velkému tření kartáčů se snižuje životnost.

Hlavní aplikace. co je lepší?

Střídavé motoryza prvé, nabízí vysoký výkon a dlouhou životnost. Takové modely jsou potřebné v oblastech, kde je současně vyžadována vysoká rychlost otáčení a odolnost proti přehřátí. Takové zařízení se používá jako součást chladicího systému, v robotice, lékařských zařízeních, CNC strojích a dalších drahých a klíčových průmyslových zařízeních. Bezkartáčová zařízení jsou výkonnější než kartáčovaná se stejnou velikostí. Používá se také v oblastech, kde jsou vyžadovány elektromotory s vysokou životností a bezúdržbovostí.

Běžný kartáčový stejnosměrný motor má menší výkon a stabilitu. Je to však levné a jednoduché. Tato zařízení tedy neplní složité a dlouhodobé úkoly. Takové zařízení se používá v domácí sféře: v automobilech, zvedacích mechanismech, v dětských rádiem řízených modelech a některých domácích nástrojích (jako je vrtačka). Potřebují pravidelnou údržbu kvůli tření kartáčů a rychlému opotřebení, ale jsou docela spolehlivé vůči odolnosti v průmyslových náročných prostředích.

Na našich webových stránkách Eltra-Trade.com naleznete nejoblíbenější modely motorů Siemens a ABB.

Sick je světově uznávaný výrobce senzorů. Společnost vyrábí senzory pro různé aplikace a úkoly.

ABB ACS880 je řada frekvenčních měničů, která nejen absorbuje vlastnosti svého osvědčeného předchůdce ACS800, ale také vytváří nové možnosti. Hlavní výhodou.

Shcneider Electic je jedním ze světově proslulých lídrů ve výrobě pohonné techniky. Frekvenční měniče Altivar 71 jsou série frekvenčních měničů, které pracují v náročných…

Vážení zákazníci, partneři a přátelé! Eltra Trade sro pozorně sleduje vývoj situace s celosvětovou pandemií koronaviru (COVID-19).

Všechny motory se skládají ze statoru a rotoru, u stejnosměrného motoru, aby se rotor začal otáčet, musí se neustále měnit směr proudu, jinak se rotor může otočit jen o půl otáčky, což je podobné jako u jízdního kola pedál. Stejnosměrné motory proto potřebují komutátory. Zobecněný stejnosměrný motor obsahuje kartáčovaný motor a bezkomutátorový motor. Kartáčový motor je také známý jako DC motor nebo motor s uhlíkovými kartáči, často označovaný jako DC motor označuje kartáčovaný DC motor, používá mechanickou komutaci, vnější magnetický pól nepohybuje vnitřní cívkou (kotvou), komutátor a cívka rotoru se otáčí spolu, kartáč a Magnet se nepohybuje, takže komutátor a kartáč třením tření, kompletní přepínání směru proudu.

Nevýhody kartáčovaného motoru

1. Jiskry vznikající mechanickou komutací způsobují tření komutátoru a kartáče, elektromagnetické rušení, vysoký hluk, krátkou životnost.

2. Nízká spolehlivost, poruchy, nutná častá údržba.

3. V důsledku přítomnosti komutátoru je omezena setrvačnost rotoru, maximální rychlost je omezena a dynamický výkon je zhoršen. Protože má tolik nevýhod, je stále široce používán, protože má vysoký krouticí moment, jednoduchou konstrukci a snadnou údržbu (tj. výměna uhlíkových kartáčů) a nízkou cenu.

Stejnosměrný motor – Bezkomutátorový motor

Střídavému motoru se v některých oblastech říká také stejnosměrný motor s proměnnou frekvencí (BLDC), používá elektronický komutátor (Hallův senzor), cívka (kotva) nepohybuje magnetickým pólem, v tuto chvíli může být permanentní magnet buď mimo cívky nebo uvnitř cívky, takže je vnější rotor bezkomutátorového motoru a vnitřní rotor bezkomutátorového motoru.

Konstrukce bezkomutátorového motoru je stejná jako u synchronního motoru s permanentními magnety. Jeden bezkomutátorový motor však není kompletní energetický systém, bezkomutátorový motor potřebuje hlavně ovládat bezkomutátorovým regulátorem, tedy elektrickou regulací, aby byl zajištěn nepřetržitý provoz. To, co skutečně určuje jeho výkon, je bezkomutátorový elektronický regulátor (tj. elektrická regulace).

Obecně platí, že hnací proud bezkomutátorového motoru má dva typy, jeden je obdélníkový a druhý je sinusový. Někdy se první jmenovaný nazývá bezkomutátorový stejnosměrný motor a druhý se nazývá střídavý servomotor, což je ve skutečnosti typ střídavého servomotoru. (video portál) Provozní režim bezkomutátorových motorů je různý a lze jej rozdělit na interní rotační bezkomutátorové motory a externí rotační bezkomutátorové motory. Vnitřní rotor je třífázový, cena je dražší. Vnější rotor se obecně používá u jednofázových, cenově dostupných, sériová výroba se přiblížila motoru s uhlíkovými kartáči, takže se v posledních letech rozšířil. Cena tří fází vnějšího rotoru se přiblížila ceně vnitřního rotoru.

No, můžete hádat, že nevýhody kartáčovaných motorů jsou výhody bezkomutátorových motorů. Má výhody vysoké účinnosti, nízké spotřeby, nízké hlučnosti, dlouhé životnosti, vysoké spolehlivosti, servořízení, plynulé regulace frekvence (až do velmi vysokých otáček), je relativně menší než kartáčovaný DC motor, ovládání je jednodušší než AC indukční motor, počáteční točivý moment je velký, přetížitelnost a nevýhody. Je dražší než typ štětce a náročnější na údržbu.

Stejnosměrný motor – Princip řízení rychlosti

Regulace otáček stejnosměrného motoru: Toto se nazývá regulace otáček, to znamená úpravou otáček motoru pro získání požadovaného točivého momentu. Stejnosměrný (kartáčový) motor lze upravit změnou napětí, sériového odporu, změnou buzení, ale skutečná regulace napětí je nejpohodlnější a nejběžněji používaná, v současné době hlavní použití regulace otáček PWM, PWM se ve skutečnosti provádí přes vysokorychlostní spínání pro regulaci proudu stejnosměrného napětí, cyklus, doba zapnutí je dlouhá, průměrné napětí je vysoké, doba vypnutí je dlouhá, průměrné napětí je nízké, je velmi vhodné pro nastavení, pokud je rychlost spínání vysoká dost, harmonické sítě jsou menší a proud je větší kontinuální.

Kartáče a komutátor se však časem opotřebovávají, při zpětném chodu dochází k výrazné změně proudu, což velmi snadno způsobuje jiskření, komutátor a kartáč omezují výkon a otáčky stejnosměrného motoru, což má za následek úzké hrdlo v regulaci otáček. stejnosměrného motoru. U bezkomutátorových stejnosměrných motorů plocha pro ovládání otáček ovládá pouze vstupní napětí, ale systém automatického řízení frekvence motoru (samotný bezkomutátorový stejnosměrný motor je vybaven detektorem polohy rotoru a dalšími zařízeními pro sběr signálu polohy rotoru a využívá signál polohy rotoru toto zařízení pro ovládání zařízení pro řízení rychlosti komutačního času s proměnným napětím a frekvencí) automaticky řídí frekvenci v závislosti na střídavém napětí.

Je téměř stejný jako stejnosměrný (kartáčový) motor a je velmi pohodlný. Protože rotor používá permanentní magnet, není potřeba žádné speciální vinutí pole, při stejném výkonu je motor menší, lehčí, efektivnější, kompaktnější, spolehlivější v provozu a má lepší dynamický výkon, což je široce používáno v elektrických vozidlech pohony.