Räägime kõigepealt mootori põhiprintsiibist. Põhitõed saab otse vahele jätta.
Kõik on noorena magnetitega mänginud. Erinevad poolused tõmbavad üksteist ligi ja kaks magnetit põrkasid kokku kohe, kui lähenesid.
Oletame nüüd, et teie käed on piisavalt kiired, et ühe magnetiga teie ette meelitada, ja teine magnet järgib teid kogu aeg.
Sa hoiad magnetit käes ja joonistad ringe ning teine magnet järgneb sulle ringidena.
Ülaltoodud on mootori pöörlemise põhiprintsiip. Lihtsalt võrgutamiseks kasutatav "magnet" ei ole päris magnet, vaid magnetväli, mille tekitab pingestatud mähis.
1. Harjadeta alalisvoolumootori tutvustus
Harjadeta alalisvoolumootor, inglisekeelne lühend on BLDC (Brushless Direct Current Motor). Mootori staator (liikuv osa) on mähis või mähis. Rootor (osa, mis pöörleb) on püsimagnet, mis on magnet. Vastavalt rootori asendile kasutatakse ühe kiibiga mikroarvutit iga mähise pinge juhtimiseks, nii et mähise tekitatud magnetväli muutub, et pidevalt võrgutada esiosa rootorit, et rootor pöörlema panna. See on harjadeta alalisvoolumootori pöörlemispõhimõte. Sukeldume sisse.
2. Harjadeta alalisvoolumootori tööpõhimõte
2.1. Harjadeta alalisvoolumootori ehitus
Alustame kõigepealt kõige elementaarsematest mähistest.
Nagu allpool näidatud. Mähise all võib mõista midagi, mis kasvab nagu vedru. Keskkoolis õpitud parema käe spiraalireegli järgi, kui vool liigub mähise ülevalt alla, on pooli ülemine polaarsus N ja alumine polaarsus S.
Nüüd tehke veel üks selline mähis. Seejärel askeldage asendiga. Nii, kui vool seda läbib, toimib see nii, nagu oleks kaks elektromagneti.
Hankige veel üks, et moodustada mootori kolmefaasiline mähis.
Koos püsimagnetitest rootoriga on tegemist harjadeta alalisvoolumootoriga.
2.2. Harjadeta alalisvoolumootori voolukommutatsiooniahel
Põhjus, miks harjadeta alalisvoolumootor kasutab ainult alalisvoolu ja ei kasuta harju, on see, et seal on väline vooluahel, mis reguleerib spetsiaalselt selle mähiste pinget. Selle voolu kommutatsiooniahela põhikomponent on FET (Field-Effect Transitor). FET-i võib pidada lülitiks. Alloleval diagrammil on FET-id märgistatud kui AT (A-faas ülemine), AB (A-faas alumine), BT, BB, CT, CB. FET-i "avamist ja sulgemist" juhib mikrokontroller.
2.3. Harjadeta alalisvoolumootori praegune kommutatsiooniprotsess
FET-i "avamise ja sulgemise" ajastust juhib mikrokontroller. Kõige sagedamini kasutatav praegune kommutatsioonimeetod on kuueastmeline kommutatsioon, mis tõlkes tähendab "kuueastmelist kommutatsiooni". Nüüd looge koordinaatide süsteem. Kuueastmeline kommutatsiooniprotsess on järgmine.
2.4. Kuidas harjadeta alalisvoolumootori rootor pöörleb?
See tugineb kuueastmelisele kommutatsioonile, et tekitada pöörlev magnetväli, mis võrgutab pidevalt rootori ees. Täpselt nagu artikli alguses magnetit hoidev ja ringe joonistav käsi. Kui vaatate saadud magnetvälja suunda ja rootori asukohta, on see ühe pilguga selge.
Näete, tekkiva magnetvälja S-poolus on oodanud rootori N-pooluse ees.
Kuni mähise pingestamise ajastust aru saada, on sünteetilise magnetvälja suund alati rootori asendist ees ja rootor järgib alati.
3. Kuidas määrata kommutatsiooni aega?
Nagu eespool mainitud, on rootori pöörlemise juhtimise võtmeks mähist läbiva voolu kommuteerimine, kui rootor pöördub sobiva nurga alla, nii et tekkiva magnetvälja suund muutub, tõmbab rootori ligi ja paneb rootori pöörlema. .
Kuidas tuleks selle praeguse kommutatsiooni ajastust aru saada? See tähendab, kuidas ma tean, kuhu rootor praegu pöördub? Alles siis, kui tean, kus rootor asub, saan teada, millise kahefaasilise elektriga ühendada.
Tegelikult on rootori asendi hindamiseks palju võimalusi, kas anduriga või ilma andurita. Räägime kõigepealt andurist ja üldiselt kasutab andur Halli andurit.
3.1. Kinnitage rootori asend anduriga
3.1.1. Halli andurid
Halli andurid suudavad Halli efekti abil tuvastada muutusi magnetvälja tugevuses. Keskkooli füüsikas õpitud vasaku käe reegli järgi (kasutatakse laetud juhi jõu suuna määramiseks magnetväljas) ahelas, kus asub Halli andur, suunab magnetväli laetud osakeste liikumist kõrvale ja laetud osakesed "löövad" Halli Anduri kahe külje vahel on potentsiaalide erinevus. Praegu saab selle pingemuutuse tuvastamiseks ühendada voltmeetri Halli anduri mõlemale küljele, tuvastades seeläbi magnetvälja tugevuse muutuse. Põhimõte on näidatud alloleval joonisel.
3.1.2. Kuidas saavad Halli andurid rootori asendi?
Halli anduriga saab rootori asendi umbkaudu teada. Halli andurid paigaldatakse üldjuhul iga 120 kraadi või 60 kraadi järel. Järgnev eeldab, et paigaldamine toimub iga 120 kraadi järel.
Eeldatakse, et kui rootori N poolus ületab Halli anduri tundlikkusala, on Halli anduri väljundpinge kõrge (tavaliselt 5 V). Muidu on see madal.
Vastavalt HA, HB ja HC tasemetele saab teada rootori asendi nurga. Näiteks kui HA on kõrge, HB on madal ja HC on madal, saame teada, et rootor on elektrilise nurga all vahemikus 180 kraadi kuni 240 kraadi (elektrilise nurga ja tegeliku mehaanilise nurga vahelist seost arutatakse hiljem ). 3 Halli anduri kasutamisel on eraldusvõime 60 kraadi elektrilist nurka. See tähendab, et ma saan teada ainult seda, et rootori hetkeasend jääb 60 kraadise elektrinurga vahemikku, kuid me ei tea täpselt, mitu kraadi.
3.1.3. Elektriliste ja mehaaniliste nurkade vaheline seos
Kuigi nii väikest teadmist on natuke imelik siia sisestada, tunnen ma siiski, et see on vajalik, sest tundsin, et õppides ei ole sellest lihtne aru saada. Seda võib olla lihtsam mõista Halli anduri näitel.
Mehaaniline nurk on nurk, mida mootori rootor tegelikult pöörab.
Elektrilise nurga ja mehaanilise nurga suhe on seotud rootori pooluste paaride arvuga.
Sest pooli tekitatud magnetväli tõmbab tegelikult rootori magnetpoolused ligi. Nii et mootori pöörlemise juhtimiseks hoolime ainult elektrilisest nurgast.
Elektriline nurk=pooluste paaride arv x mehaaniline nurk
3.2. Meetod rootori asendi hindamiseks ilma andurita
See auk on natuke suur ja see vastus jäetakse kõigepealt vahele.
4. Harjadeta alalisvoolumootori pöörlemiskiirus ja pöörlemissuund
4.4. Kuidas juhtida harjadeta alalisvoolumootori pöörlemissuunda?
Voolu kommutatsiooni järjekorda saab muuta. Laske pooli poolt sünteesitud magnetväljal pöörlema vastupidises suunas.
4.5. Kuidas juhtida harjadeta alalisvoolumootori kiirust?
Mida suurem on mähise pinge, seda suurem on mähist läbiv vool, seda tugevam on genereeritud magnetväli ja seda kiiremini pöörleb rootor.
Kuna ühendatud toide on alalisvool, kasutame tavaliselt pooli pinge juhtimiseks PWM-i (Pulse Width Modulation). PWM-i lihtne põhimõte on järgmine.
Seetõttu kasutatakse harjadeta alalisvoolumootori pingestamisel ühekiibilise mikroarvuti genereeritud PWM-i FET-i avamise ja sulgemise pidevaks juhtimiseks, nii et mähist saab korduvalt pingestada ja pingest välja lülitada. Kui pingestamise aeg on pikk (Duty on suur), on samaväärne pinge mähise mõlemas otsas suur, genereeritud magnetvälja tugevus on tugevam ja rootor pöörleb kiiresti; kui pingestamise aeg on lühike (Duty on väike), on pooli mõlemas otsas samaväärne pinge väike ja genereeritud magnetvälja tugevus on väike. Mida nõrgem see on, seda aeglasemalt rootor pöörleb.
PWM-lainekuju on ühendatud FET-i väravaga, et juhtida FET-i avamist ja sulgemist. Oletame, et kui värava pinge on kõrge, on FET suletud ja sisse lülitatud; kui värava pinge on madal, lülitatakse FET välja ja pinget ei võeta.
Lisaks peavad sama faasi ülemist ja alumist FET-i juhtima vastupidise faasi PWM-lainekujudega, et vältida ülemise ja alumise FET-i samaaegset sisselülitamist, mistõttu vool ei läbi mootorit, vaid on sama üles ja alla, mille tulemuseks on lühis. FET-i juhtiv PWM-lainekuju on järgmine.
