Motor DC sin escobillas

- Dec 03, 2018-

6 DC sin escobillas

Los motores de CC sin escobillas utilizan dispositivos de conmutación de semiconductores para lograr la conmutación electrónica, es decir, los dispositivos de conmutación electrónica reemplazan los conmutadores y cepillos de contacto tradicionales. Tiene las ventajas de una alta confiabilidad, sin chispas de conmutación, bajo ruido mecánico, etc. Es ampliamente utilizado en soportes de grabación de alta gama, grabadoras de video, instrumentos electrónicos y equipos de oficina automatizados.

El motor de CC sin escobillas está compuesto por un rotor de imán permanente, un estator de devanado multipolar, un sensor de posición y similares. La detección de posición conmuta la corriente del devanado del estator en un cierto orden de acuerdo con el cambio de la posición del rotor (es decir, detecta la posición del polo del rotor en relación con el devanado del estator y genera una señal de detección de posición en la posición determinada, después de siendo procesado por el circuito de conversión de señal Para controlar el circuito del interruptor de alimentación, la corriente de bobinado se conmuta de acuerdo con una cierta relación lógica). La tensión de funcionamiento de los devanados del estator es proporcionada por un circuito de conmutación electrónica controlado por la salida del sensor de posición.

Los sensores de posición están disponibles en los tipos magnético, fotoeléctrico y electromagnético. Se monta en el conjunto del estator un motor de corriente continua sin escobillas que utiliza un sensor de posición magnéticamente sensible, el elemento sensor magnético (como un elemento Hall, un diodo sensible magnéticamente, un diodo sensible magnéticamente, un magnetoresistor o un ASIC). Para detectar el cambio del campo magnético generado cuando el imán permanente y el rotor giran.

Un motor de CC sin escobillas que utiliza un sensor de posición fotoeléctrico está provisto de un dispositivo sensor fotoeléctrico en una posición determinada en el conjunto del estator, y una placa de protección contra la luz está montada en el rotor, y la fuente de luz es un diodo emisor de luz o una pequeña bombilla . Cuando el rotor gira, los componentes fotosensibles en el estator generarán intermitentemente señales de pulso a una cierta frecuencia debido a la acción de la visera.

Un motor de CC sin escobillas que utiliza un sensor de posición electromagnético está provisto de un componente de sensor electromagnético (por ejemplo, un transformador de acoplamiento, un interruptor de proximidad, un circuito de resonancia LC, etc.) en el conjunto del estator. Cuando la posición del rotor de imán permanente cambia, el efecto electromagnético causará el sensor electromagnético. Se genera una señal modulada de alta frecuencia (cuya amplitud varía con la posición del rotor).

Superioridad

Los motores DC tienen una respuesta rápida, un gran par de arranque,

Desde la velocidad cero hasta la velocidad nominal, tiene el rendimiento de proporcionar un par nominal, pero la ventaja del motor de CC también es su defecto. Debido a que el motor de CC debe producir un par constante bajo carga nominal, el campo magnético de la armadura y el campo magnético del rotor deben ser constantes. Mantener 90 °, que se realiza mediante escobillas de carbón y conmutadores. Las escobillas de carbón y los conmutadores generan chispas y tóner cuando el motor gira. Además del daño a los componentes, el uso también está limitado. Los motores de CA no tienen escobillas de carbón y conmutadores. Son libres de mantenimiento, resistentes y ampliamente utilizados. Sin embargo, para lograr el rendimiento equivalente de los motores de CC, se puede utilizar una tecnología de control complejo. Los semiconductores actuales se están desarrollando rápidamente y la frecuencia de conmutación del componente de potencia es mucho más rápida, lo que mejora el rendimiento del motor de accionamiento. La velocidad del microprocesador también es cada vez más rápida, y el control del motor de CA se puede colocar en un sistema de coordenadas ortogonales de dos ejes giratorios, y la componente de corriente del motor de CA en dos ejes se puede controlar adecuadamente para lograr el control del motor de CC y es equivalente al motor de corriente continua. actuación.

Además, muchos microprocesadores tienen las funciones necesarias para controlar el motor en el chip, y el volumen es cada vez más pequeño; como convertidor analógico a digital (ADC), modulación de ancho de pulso (Modulador de ancho de pulso, PWM) ... Espere. El motor sin escobillas de CC es una conmutación del motor de CA controlada electrónicamente, que tiene una aplicación similar a las características del motor de CC y carece del mecanismo del motor de CC.

Estructura de control

El motor de corriente continua sin escobillas es un tipo de motor síncrono, es decir, la velocidad del rotor del motor se ve afectada por la velocidad del campo magnético giratorio del estator del motor y el número de polos del rotor (p):

n = 120. f / p. En el caso de un número fijo de polos del rotor, el cambio de la frecuencia del campo magnético giratorio del estator puede cambiar la velocidad de rotación del rotor. El motor sin escobillas de CC es un método en el que el motor síncrono se controla electrónicamente (impulsor), se controla la frecuencia del campo magnético giratorio del estator y la velocidad de rotación del rotor del motor se devuelve al centro de control para una corrección repetida , para lograr una característica de motor cercano a DC. Es decir, el motor de CC sin escobillas puede controlar el rotor del motor para mantener una cierta velocidad cuando la carga cambia dentro del rango de carga nominal.

El controlador de CC sin escobillas incluye una unidad de fuente de alimentación y una unidad de control, y una unidad de fuente de alimentación que suministra energía trifásica al motor, y la unidad de control convierte la frecuencia de entrada de energía según los requisitos.

La fuente de alimentación puede ingresar directamente CC (generalmente 24 V) o CA (110 V / 220 V). Si la entrada es AC, el convertidor debe convertirla a DC. Ya sea que la entrada de CC o la entrada de CA se transfieran a la bobina del motor, la tensión de CC se debe convertir del inversor al voltaje trifásico para impulsar el motor. El inversor generalmente se divide en seis transistores de potencia superiores (q1, q3, q5) / brazos inferiores (q2, q4, q6) por seis transistores de potencia (q1 a q6) para conectar el motor como un interruptor para controlar el flujo a través del motor. bobina. La unidad de control proporciona pwm (modulación de ancho de pulso) para determinar la frecuencia de conmutación del transistor de potencia y el tiempo de conmutación del inversor (inversor). Los motores sin escobillas de CC generalmente usan un sensor de velocidad que puede estabilizar el valor establecido sin cambiar demasiado cuando cambia la carga, por lo que el Hall está equipado con un sensor Hall que puede detectar el campo magnético. El control de bucle cerrado también se utiliza como base para el control de secuencia de fase. Pero esto solo se usa como control de velocidad y no puede usarse como control de posicionamiento.

Principio de control

Para que el motor gire, la unidad de control debe determinar la posición del rotor del motor de acuerdo con el sensor Hall y, luego, según el devanado del estator, se activa el orden de los transistores de potencia en el inversor (inversor) ( o apagado), para que la corriente fluya secuencialmente. La bobina del motor genera un campo magnético giratorio hacia adelante (o hacia atrás) que interactúa con el imán del rotor, de modo que el motor puede girar en sentido horario / inverso. Cuando el rotor del motor gira a la posición en la que el sensor Hall induce otro conjunto de señales, la unidad de control enciende el siguiente conjunto de transistores de potencia, de modo que el motor en circulación puede continuar girando en la misma dirección hasta que la unidad de control Decide parar el motor cuando el rotor está parado. Transistor (o solo el transistor de potencia del brazo inferior); Para invertir el rotor del motor, los transistores de potencia se encienden en orden inverso.


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