Sissejuhatus
Harjadeta alalisvoolumootorid (BLDC) koguvad oma erakordse efektiivsuse, pika tööea, suure pöördemomendi ja madalate hooldusvajaduste tõttu kiiresti populaarsust erinevates tööstuslikes rakendustes. Need mootorid kasutavad püsimagneteid ja elektrooniliselt juhitavat kommutatsiooni, et kõrvaldada traditsioonilistes alalisvoolumootorites leiduvad füüsilised harjad ja kommutaatorid. Selle tulemuseks on usaldusväärsem ja tõhusam mootorikonstruktsioon. Selles artiklis uurime, kuidas BLDC mootor töötab ja kuidas seda juhitakse.
BLDC mootori põhistruktuur
BLDC mootor koosneb rootorist, staatorist ja mähiste komplektist. Rootor koosneb püsimagnetitest ja asub mootori keskel. Staator ümbritseb rootorit ja sisaldab mitmeid mähiseid, mis pingestatakse kindla mustriga, et tekitada pöörlev magnetväli. Kui rootor puutub kokku selle magnetväljaga, pöörleb see magnetiliste jõujoontega joondamiseks.
Kuidas BLDC mootorit juhitakse
BLDC mootoreid juhib elektrooniline vooluahel, mis kontrollib mootori mähistele antava voolu ajastust ja polaarsust. Seda vooluahelat nimetatakse tavaliselt mootorikontrolleriks. Mootorikontroller saab sisendit erinevatest allikatest, sealhulgas anduritest, kooderist või mikroprotsessorist, olenevalt konkreetsest rakendusest.
Anduripõhine juhtimine
Üks levinud meetod BLDC mootori juhtimiseks on anduripõhine juhtimine. See lähenemisviis kasutab mootoris asuvate Hall-efekti andurite tagasisidet. Halli efekti andurid on väikesed elektroonilised seadmed, millega saab mõõta magnetvälja tugevust ja suunda. Tüüpilises BLDC mootoris on staatori ümber paigutatud kolm Hall-efekti andurit. Need andurid tuvastavad rootori orientatsiooni ja annavad mootorikontrollerile teavet, mis võimaldab mähiseid õigesti pingestada.
Mootori kontroller kasutab seda tagasisideteavet, et määrata, milline mähis pingestada ja millal see pingestada. Mähiste pingestamisel kindlas järjestuses tekib pöörlev magnetväli, mis interakteerub rootoriga, pannes selle pöörlema. Seda pingestamise jada nimetatakse tavaliselt kommutatsiooniks.
Anduriteta juhtimine
Teine meetod BLDC mootori juhtimiseks on anduriteta juhtimine. See lähenemisviis kasutab mootori käitumise matemaatilist mudelit, et määrata rootori asend ja kiirus, ilma et oleks vaja Halli efekti andureid. Anduriteta juhtimine on muutumas üha populaarsemaks tänu madalamale hinnale ja suuremale töökindlusele võrreldes anduripõhise juhtimisega.
Anduriteta juhtimine kasutab rootori asendi arvutamiseks mitmesuguseid tehnikaid, sealhulgas tagasi-EMF-i tuvastamist, vaatlejapõhiseid meetodeid ja mudelipõhiseid meetodeid. Taga-EMF-i tuvastamine hõlmab pinge mõõtmist, mis rootori pöörlemisel mähistesse indutseeritakse. Vaatlejapõhised meetodid kasutavad rootori positsiooni hindamiseks mootori käitumise põhjal algoritmi. Mudelipõhised meetodid kasutavad mootori matemaatilist mudelit, et ennustada rootori asendit sisendvoolude ja pingete põhjal.
Impulsi laiuse modulatsioon
Sõltumata kasutatavast juhtimismeetodist peab mootorikontroller moduleerima mootori mähiste sisendpinge impulsi laiust. Impulsslaiuse modulatsioon (PWM) on meetod mootorile antava pinge reguleerimiseks, lülitades pinget kiiresti kõrgel sagedusel sisse ja välja.
PWM-signaali töötsükkel määrab mootorile rakendatava keskmise pinge. PWM-signaali töötsüklit muutes saab mootorikontroller juhtida mootori kiirust ja pöördemomenti. PWM-signaali sagedus on tavaliselt mitu kilohertsi, et vältida mootori müra.
BLDC mootorite eelised
BLDC mootorid pakuvad traditsiooniliste alalisvoolumootorite ja vahelduvvoolu asünkroonmootorite ees mitmeid eeliseid. Mõned neist eelistest hõlmavad järgmist:
1. Kõrge efektiivsus
2. Pikk kasutusiga
3. Suur pöördemomendi tihedus
4. Madalad hooldusnõuded
5. Täpne kiiruse ja pöördemomendi juhtimine
6. Vaikne töö
7. Kompaktne ja kerge disain
BLDC mootorite rakendused
BLDC mootoreid kasutatakse nende arvukate eeliste tõttu laialdaselt erinevates tööstuslikes ja kaubanduslikes rakendustes. Mõned BLDC mootorite levinumad rakendused on järgmised:
1. Elektrisõidukid
2. HVAC süsteemid
3. Tööstusautomaatika
4. Robootika
5. Meditsiiniseadmed
6. Kodutehnika
7. Lennundus
Järeldus
Kokkuvõttes pakuvad BLDC mootorid traditsiooniliste alalisvoolumootorite ja vahelduvvoolu asünkroonmootorite ees mitmeid eeliseid. Neid mootoreid juhib elektrooniline vooluahel, mis juhib mootori mähistele antava voolu ajastust ja polaarsust. BLDC mootoreid juhitakse tavaliselt anduripõhise või andurita juhtimisega ja need kasutavad mootorile antava pinge reguleerimiseks impulsi laiuse modulatsiooni. Neid mootoreid kasutatakse laialdaselt erinevates tööstus- ja kaubanduslikes rakendustes, sealhulgas elektrisõidukites, HVAC-süsteemides, tööstusautomaatikas ja robootikas.