Управление бесколлекторным двигателем постоянного тока
Обзор бесколлекторных двигателей: все, что нужно знать
AVR492: Управление бесколлекторным электродвигателем постоянного тока с помощью AT90PWM3
Двигатели используются во многих областях техники. Для того чтобы происходило вращение ротора двигателя необходимо наличие вращающегося магнитного поля. В обычных двигателях постоянного тока это вращение осуществляется механическим способом с помощью щеток, скользящих по коллектору. При этом возникает искрение, а, кроме того, из-за трения и износа щеток для таких двигателей необходимо постоянное техническое обслуживание. Благодаря развитию техники стало возможным генерировать вращающееся магнитное поле электронным способом, что было воплощено в бесколлекторных двигателях постоянного тока БДПТ. Двигатель типа inrunner используется в том случае, когда необходимо получить большие обороты вращения. Этот двигатель имеет более простую стандартную конструкцию, которая позволяет использовать неподвижный статор для крепления двигателя. Двигатель типа outrunner подходит для получения большого момента при низких оборотах. В этом случае крепление двигателя производится с использованием неподвижной оси. Двигатель типа inrunner — большие обороты, низкий крутящий момент. Двигатель типа outrunner — маленькие обороты, высокий крутящий момент. Число полюсов в БДПТ может быть разным. По числу полюсов можно судить о некоторых характеристиках двигателя. Например, двигатель с ротором, имеющим 2 полюса, имеет большее число оборотов и малый момент. Двигатели с увеличенным количеством полюсов имеют больший момент, но меньшее число оборотов. Изменением числа полюсов ротора можно менять число оборотов двигателя. Таким образом, изменяя конструкцию двигателя, производитель может подобрать необходимые параметры двигателя по моменту и числу оборотов. Его задачей является генерация и подача в нужный момент на нужную обмотку необходимого напряжения. В контроллере для приборов с питанием от сети В чаще всего используется инверторная схема, в которой происходит преобразование тока с частотой 50 Гц сначала в постоянный ток, а затем в сигналы с широтно-импульсной модуляцией ШИМ. Для подачи питающего напряжения на обмотки статора используются мощные электронные ключи на биполярных транзисторах или других силовых элементах. Регулировка мощности и числа оборотов двигателя осуществляется изменением скважности импульсов, а, следовательно, и действующим значением напряжения, подаваемого на обмотки статора двигателя. Принципиальная схема регулятора оборотов. К1-К6 — ключи D1-D3 — датчики положения ротора датчики Холла. Важным вопросом является своевременное подключение электронных ключей к каждой обмотке. Для обеспечения этого контроллер должен определять положение ротора и его скорость. Для получения такой информации могут быть использованы оптические или магнитные датчики например, датчики Холла , а также обратные магнитные поля. Более распространено использование датчиков Холла , которые реагируют на наличие магнитного поля. Датчики размещаются на статоре таким образом, чтобы на них действовало магнитное поле ротора. В некоторых случаях датчики устанавливают в устройствах, которые позволяют изменять положение датчиков и, соответственно, регулировать угол опережения timing. Регуляторы оборотов вращения ротора очень чувствительны к силе тока, проходящего через него. Если вы подберете аккумуляторную батарейку с большей выдаваемой силой тока, то регулятор сгорит! Правильно подбирайте сочетания характеристик! Бесколлекторный двигатель отличается большим кпд. Высокая надежность механической части БД объясняется тем, что в нем используются шарикоподшипники и отсутствуют щетки. Размагничивание постоянных магнитов происходит довольно медленно, особенно, если они выполнены с использованием редкоземельных элементов. При использовании в контроллере защиты по току срок службы этого узла довольно высок. Фактически срок службы БДПТ может определяться сроком службы шарикоподшипников. Использование БД для авиамоделей дает значительное преимущество по мощности и габаритам. Таким образом, использование БД позволяет увеличить почти в 2 раза мощность силовой части модели или время ее полета. Благодаря малому шуму и отсутствию нагревания при работе БДПТ широко используются в медицине, особенно в стоматологии. В автомобилях такие двигатели используются в подъемниках стекол, электростеклоочистителях, омывателях фар и электрорегуляторах подъема кресел. Отсутствие коллектора и искрения щеток позволяет использовать БД в качестве элементов запорных устройств в нефтегазовой промышленности. В качестве примера использования БД в бытовой технике можно отметить стиральную машину с прямым приводом барабана компании LG. Эта компания использует БДТП типа Outrunner. На роторе двигателя имеется 12 магнитов, а на статоре — 36 катушек индуктивности, которые намотаны проводом диаметром в 1 мм на сердечники из магнитопроводящей стали. Катушки соединены последовательно по 12 штук в фазе. Сопротивление каждой фазы равно 12 Ом. В качестве датчика положения ротора используется датчик Холла. Ротор двигателя крепится к баку стиральной машины. Повсеместно данный двигатель используется в жестких дисках для компьютеров, что делает их компактными, в CD и DVD приводах и системах охлаждения для микро-электронотехнических устройств и не только. Наряду с БД малой и средней мощности в промышленности с тяжелыми условиями работы, судовой и военной промышленностях все больше используются большие БДПТ. БД большой мощности разработаны для американских ВМС. Момент двигателя достигает Нм. Кроме указанных областей, БД применяются в проектах станков, прессов, линий для обработки пластмасс, а также в ветроэнергетике и использовании энергии приливных волн. Основным показателем двигателя является его номинальная мощность, то есть мощность, вырабатываемая двигателем в течение длительного времени его работы. Максимальная мощность — это мощность, которую может отдать двигатель в течение кратковременного отрезка времени, не разрушаясь. Например, для упомянутого выше бесколлекторного двигателя Astro Flight она равна Вт. Максимальное рабочее напряжение — напряжение, которое могут выдержать обмотки двигателя. Для Astro Flight задан диапазон рабочих напряжений от 6 до 12 В. Максимальное число оборотов двигателя. Иногда в паспорте указывается коэффициент Kv — число оборотов двигателя на один вольт. В этом случае максимальное число оборотов можно определить умножением этого коэффициента на максимальное рабочее напряжение. Обычно сопротивление обмоток для двигателей составляет десятые или тысячные доли Ома. Это сопротивление влияет на кпд БДПТ. Угол опережения представляет собой опережение переключения напряжений на обмотках. Оно связано с индуктивным характером сопротивления обмоток. Режим работы может быть длительным или кратковременным. При долговременном режиме двигатель может работать длительное время. При этом выделяемое им тепло полностью рассеивается и он не перегревается. В таком режиме работают двигатели, например, в вентиляторах, конвейерах или эскалаторах. Кратковременный режим используется для таких устройств, как например, лифт, электробритва. В этих случаях двигатель работает короткое время, а затем долгое время остывает. В паспорте на двигатель приводятся его размеры и масса. Кроме того, например, для двигателей, предназначенных для авиамоделей, приводятся посадочные размеры и диаметр вала. В частности, для двигателя Astro Flight приведены следующие характеристики:. Двигатели Конструкционные материалы Транспортные средства. Устройство и принцип действия Основными элементами БДПТ являются: По конструкции такой двигатель может быть двух типов: Регулятор оборотов, внешний вид.
Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. TM Feed Хабрахабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Geektimes Публикации Пользователи Хабы Компании Песочница. Когда я начал разрабатывать блок управления бесколлекторным двигателем мотор-колесом , было много вопросов о том, как сопоставить реальный двигатель с абстрактной схемой из трех обмоток и магнитов, на которой, как правило, все объясняют принцип управления бесколлекторными двигателями. Когда я реализовал управление по датчикам Холла я еще не очень понимал, что происходит в двигателе дальше абстрактных трех обмоток и двух полюсов: Все встало на место, когда я начал разбираться в идее бездатчикового управления бесколлекторным двигателем — понимание процесса, происходящего в реальной железке, помогло разработать аппаратную часть и понять алгоритм управления. Ниже я постараюсь расписать свой путь к пониманию принципа управления бесколлекторным двигателем постоянного тока. Для работы бесколлекторного двигателя необходимо чтобы постоянное магнитное поле ротора увлекалось за вращающемся электромагнитным полем статора, как и в обычном ДПТ. Вращение магнитного поля статора осуществляется коммутацией обмоток с помощью электронного блока управления. Конструкция бесколлекторного двигателя схожа с конструкцией синхронного двигателя, если подключить бесколлекторный двигатель в трехфазную сеть переменного тока, удовлетворяющую электрическим параметрам двигателя, он будет работать. Определенная коммутация обмоток бесколлекторного двигателя позволяет управлять им от источника постоянного тока. Чтобы понять, как составить таблицу коммутаций бесколлекторного двигателя необходимо рассмотреть управление синхронной машиной переменного тока. Синхронная машина Синхронная машина управляется от трехфазной сети переменного тока. Двигатель имеет 3 электрические обмотки, смещенные между собой на электрических градусов. Форма ЭДС меняется по синусоидальному закону, период синусоиды равен 2П , поскольку мы имеем дело с электрическими величинами ЭДС, напряжение, ток назовем это электрическими градусами и будем измерять период в них. При подаче на двигатель трехфазного напряжения в каждый момент времени на каждой обмотке будет некое значение силы тока. БДПТ , бесколлекторный двигатель , ЭДС , BLDC. Как пенсионный фонд сливает персональные данные 27,1k Добавить в закладки Помнится мы попили с этими двигателями кровушки. Тогда не было дешёвых китайских драйверов, а из документации только аппнота от TI. Или этот так — выжимка теории из разных источников? Да, получилось, воплотил это в железе и в данный момент настраиваю двигатели в качестве привода робота. Он точно не в шаговом режиме работают? На максимальую скорость запускали? Кстати, видео и куски кода можно было бы добавить в статью, она была бы полнее. Не в шаговом, запускал — кажется все четко, с нагрузкой тоже справляется как положено двигателю. Схема и код, возможно еще будут, после более подробного исследования: Если двигатель нагружать до полной остановки, то бывало что чтобы он обратно раскрутился надо его слегка подтолкнуть, анализируется же переход фазы, но думаю это дело программно, еще предстоит отладить. При потере чёткого фронта BEMF он должен переходить в шаговый режим, собственно как и при старте, иначе будет постоянно глохнуть — для робота это особенно критично. Да, алгоритм буду еще додумывать, надо заметить что даже при низкой скорости и внешней нагрузке переключения хорошо происходят. Это видео не пример этого, но все же: Спасибо большое за статью. Давно искал эту информацию Как думаете много можно сэкономить собирая драйвер бесколлеторного двигателя самому? Готовый с Китая на 30А стоит от рублей. Для вращения двигателя необходимо чтобы магнитное поле статора опережало магнитное поле ротора, положение, когда вектор магнитного поля ротора сонаправлен с вектором магнитного поля статора является конечным для данной коммутации, именно в этот момент должно происходить переключение на следующую комбинацию, чтобы не давать ротору зависать в стационарном положении. На самом деле нужно переключать раньше. Когда вектора магнитного поля ротора и статора сонаправлены — момент двигателя уже равен нулю. При таком управлении вы будете работать не в максимуме момента, а на его остатках. Кроме того, нужно учитывать, что после включения фазы под напряжение ток будет нарастать там не мгновенно, а значит на большой частоте вращения включать нужно ещё раньше. Нужно стремиться держать в среднем 90 градусов между потоком ротора и статора током статора. Тогда двигатель будет работать в оптимуме. Кроме того, как заметили в комментариях выше, вы ничего не описали про запуск бездатчиковой системы и работу на низких частотах вращения, где ЭДС машины мала. Очень странно, как вы применили бездатчиковый способ управления для колес робота — это же электротяга, а там нужно уметь, в том числе, развивать максимальный момент уже на нулевой частоте вращения. Иначе в горку робот стартовать не сможет. Для тяги лучше бы датчики Холла оставить, как делают в автомоделях. Кроме того, вы начали рассказ с синхронной машины с синусоидальной ЭДС, а управляете на самом деле BLDC машиной с трапециидальной ЭДС. Хотя для выбранного способа управления разницы нет, но стоило бы немного этот момент раскрыть. Можете подробнее описать, как датчики помогут лучше развить максимальный момент при старте в сравнении с бездатчиковым методом? Бездатчиковый метод, определяющий положение ротора на основе ЭДС, неработоспособен в некотором диапазоне низких частот вращения, где ЭДС мала. Там все простейшие бездатчиковые системы коммутируют фазы "вслепую", не зная положение ротора, и надеясь, что ротор будет следовать за коммутацией — шаговый режим работы, разомкнутый по положению. Так можно успешно запускать вентиляторы и пропеллеры авиамоделей, где на низкой частоте вращения момент нагрузки мал. Если нагрузка большая, инерционная — такая, как транспортное средство на уклоне — шаговый режим не подходит, момент будет дергаться туда-сюда, а машина не поедет, двигатель может выпасть из синхронизма. Если нужно уметь постоянно развить на нулевой частоте вращения максимальный момент, то нужно приложить вектор тока с нужной фазой относительно положения ротора. Тут и помогают датчики положения. Они дают сигнал на нулевой частоте вращения включительно, поэтому двигатель работает в оптимуме сразу, никакой шаговый режим запуска не нужен. Метки лучше разделять запятой. Сейчас Вчера Неделя 2 запуска, 2 посадки за 48 часов или рекордный уик-энд от SpaceX 28k Как я боролся с комарами. Личный опыт и тесты на себе 16,9k А вы хотели бы жить вечно? Интересные публикации Хабрахабр Geektimes. Запуск Java классов и JAR-ов не по учебнику Хабр. Темные моменты SELinux Хабр. Критическая уязвимость механизма аутентификации BIND позволяет похищать и изменять DNS-записи серверов Хабр. Во льдах Плавучего Континента: Новый подход к кэшированию процессора. Стабильность нейтрона в атомном ядре. Разделы Публикации Хабы Компании Пользователи Песочница. Информация О сайте Правила Помощь Соглашение Конфиденциальность. Услуги Реклама Тарифы Контент Семинары.
К задачам офиса управления проектами относится
Бизнес план образец с расчетами сто
1497 годв истории россии события
Форма достоинства недостатки таблица
Сколько население в стамбуле