Vispirms parunāsim par motora pamatprincipu. Pamatus var izlaist tieši.
Visi jaunībā ir spēlējušies ar magnētiem. Dažādi stabi pievelk viens otru, un abi magnēti sadūrās, tiklīdz tie tuvojās.
Tagad pieņemsim, ka jūsu rokas ir pietiekami ātras, lai pievilinātu jums priekšā ar vienu magnētu, un otrs magnēts jums seko visu laiku.
Jūs turat magnētu rokā un zīmējat apļus, un otrs magnēts seko jums apļos.
Iepriekš minētais ir motora rotācijas pamatprincips. Vienkārši "magnēts", ko izmanto, lai savaldzinātu, nav īsts magnēts, bet gan magnētiskais lauks, ko rada spole, kas ir ieslēgta.
1. Bezsuku līdzstrāvas motora ieviešana
Bezsuku līdzstrāvas motors, angļu valodas saīsinājums ir BLDC (Brushless Direct Current Motor). Motora stators (kustīgā daļa) ir spole vai tinums. Rotors (daļa, kas griežas) ir pastāvīgais magnēts, kas ir magnēts. Atbilstoši rotora novietojumam vienas mikroshēmas mikrodators tiek izmantots, lai kontrolētu katras spoles strāvas padevi, lai mainītos spoles radītais magnētiskais lauks, lai nepārtraukti vilinātu priekšpusē esošo rotoru, lai rotors grieztos. Tas ir bezsuku līdzstrāvas motora rotācijas princips. Nirsim iekšā.
2. Bezsuku līdzstrāvas motora darbības pamatprincips
2.1. Bezsuku līdzstrāvas motora uzbūve
Vispirms sāksim ar visvienkāršākajām spolēm.
Kā parādīts zemāk. Ar spoli var saprast kaut ko, kas aug kā atspere. Saskaņā ar labās puses spirāles likumu, kas apgūts vidusskolā, kad strāva plūst no spoles augšdaļas uz leju, spoles augšējā polaritāte ir N, bet apakšējā polaritāte ir S.
Tagad izveidojiet vēl vienu šādu spoli. Pēc tam pamājieties ar pozīciju. Tādā veidā, ja strāva iet caur to, tā darbosies tā, it kā būtu divi elektromagnēti.
Iegūstiet vēl vienu, lai izveidotu motora trīsfāzu tinumu.
Kopā ar rotoru, kas izgatavots no pastāvīgajiem magnētiem, tas ir bezsuku līdzstrāvas motors.
2.2. Bezsuku līdzstrāvas motora strāvas komutācijas ķēde
Iemesls, kāpēc bezsuku līdzstrāvas motors izmanto tikai līdzstrāvu un neizmanto birstes, ir tāpēc, ka ir ārēja ķēde, kas īpaši kontrolē tā spoļu barošanu. Šīs strāvas komutācijas shēmas galvenā sastāvdaļa ir FET (lauka efekta tranzitors). FET var uzskatīt par slēdzi. Zemāk redzamajā diagrammā FET ir apzīmēti kā AT (A-fāzes augšdaļa), AB (A-fāzes apakšā), BT, BB, CT, CB. FET "atvēršanu un aizvēršanu" kontrolē mikrokontrolleris.
2.3. Pašreizējais bezsuku līdzstrāvas motora komutācijas process
FET "atvēršanas un aizvēršanas" laiku kontrolē mikrokontrolleris. Visbiežāk izmantotā pašreizējā komutācijas metode ir sešpakāpju komutācija, kas tulko kā "sešu soļu komutācija". Tagad izveidojiet koordinātu sistēmu. Sešu soļu komutācijas process ir šāds.
2.4. Kā griežas bezsuku līdzstrāvas motora rotors?
Tas balstās uz sešpakāpju komutāciju, lai radītu rotējošu magnētisko lauku, kas nepārtraukti vilina rotora priekšā. Tāpat kā roka raksta sākumā, kas tur magnētu un zīmē apļus. Ja paskatās uz iegūto magnētiskā lauka virzienu un rotora atrašanās vietu, tas ir skaidrs no pirmā acu uzmetiena.
Redziet, rezultējošā magnētiskā lauka S pols ir gaidījis rotora N pola priekšā.
Kamēr tiek uztverts spoles aktivizēšanas laiks, sintētiskā magnētiskā lauka virziens vienmēr ir priekšā rotora stāvoklim, un rotors vienmēr sekos.
3. Kā noteikt komutācijas laiku?
Kā minēts iepriekš, galvenais, lai kontrolētu rotora rotāciju, ir komutēt strāvu, kas iet caur spoli, kad rotors pagriežas atbilstošā leņķī, lai mainītos radītā magnētiskā lauka virziens, piesaistot rotoru un liekot rotoram griezties. .
Kā būtu jāsaprot šīs pašreizējās komutācijas laiks? Tas ir, kā es varu zināt, kur rotors tagad griežas? Tikai tad, kad zinu, kur atrodas rotors, varu zināt, kurai divfāzu elektrībai pieslēgt.
Faktiski ir daudz veidu, kā spriest par rotora stāvokli, vai nu ar sensoru, vai bez sensora. Vispirms parunāsim par sensoru, un sensors parasti izmanto Hall sensoru.
3.1. Apstipriniet rotora pozīciju ar sensoru
3.1.1. Zāles sensori
Hallas sensori var noteikt magnētiskā lauka intensitātes izmaiņas, izmantojot Hallas efektu. Saskaņā ar vidusskolas fizikā apgūto kreisās rokas likumu (lieto, lai noteiktu uzlādēta vadītāja spēka virzienu magnētiskajā laukā), cilpā, kurā atrodas Hola sensors, magnētiskais lauks novirza lādēto daļiņu kustību, un uzlādētās daļiņas "trāpa" zālē. Starp abām sensora pusēm ir potenciāla atšķirība. Šajā laikā abām Hall sensora pusēm var pievienot voltmetru, lai noteiktu šīs sprieguma izmaiņas, tādējādi nosakot magnētiskā lauka intensitātes izmaiņas. Princips ir parādīts zemāk esošajā attēlā.
3.1.2. Kā Hall sensori iegūst rotora pozīciju?
Izmantojot Hall sensoru, rotora stāvokli var aptuveni zināt. Halles sensori parasti tiek uzstādīti ik pēc 120 grādiem vai ik pēc 60 grādiem. Tālāk ir pieņemts, ka uzstādīšana notiek ik pēc 120 grādiem.
Tiek pieņemts, ka tad, kad rotora N pols šķērso Hola sensora uztveršanas zonu, Hola sensora izejas spriegums ir augsts (parasti 5 V). Citādi tas ir zems.
Atbilstoši HA, HB un HC līmeņiem var zināt rotora stāvokļa leņķi. Piemēram, ja HA ir augsts, HB ir zems un HC ir zems, mēs varam zināt, ka rotors atrodas elektriskā leņķī no 180 grādiem līdz 240 grādiem (attiecība starp elektrisko leņķi un faktisko mehānisko leņķi tiks apspriesta vēlāk ). Izmantojot 3 Hall sensorus, izšķirtspēja ir 60 grādi no elektriskā leņķa. Tas ir, es varu zināt tikai to, ka rotora pašreizējā pozīcija ir 60 grādu elektriskā leņķa diapazonā, bet mēs nezinām, cik precīzi.
3.1.3. Elektrisko un mehānisko leņķu attiecības
Lai gan ir mazliet dīvaini šeit ievietot tik mazas zināšanas, man tomēr šķiet, ka tas ir nepieciešams, jo man šķita, ka mācoties nebija viegli saprast. To var būt vieglāk saprast, izmantojot Hall sensora piemēru.
Mehāniskais leņķis ir leņķis, kādā motora rotors faktiski griežas.
Attiecība starp elektrisko leņķi un mehānisko leņķi ir saistīta ar rotora polu pāru skaitu.
Tā kā spoles radītais magnētiskais lauks faktiski piesaista rotora magnētiskos polus. Tātad motora rotācijas kontrolei mums rūp tikai elektriskais leņķis.
Elektriskais leņķis=polu pāru skaits x mehāniskais leņķis
3.2. Metode rotora stāvokļa noteikšanai bez sensora
Šī bedre ir nedaudz liela, un šī atbilde vispirms tiks izlaista.
4. Bezsuku līdzstrāvas motora griešanās ātrums un griešanās virziens
4.4. Kā kontrolēt bezsuku līdzstrāvas motora griešanās virzienu?
Strāvas komutācijas secību var mainīt. Ļaujiet spoles sintezētajam magnētiskajam laukam griezties pretējā virzienā.
4.5. Kā kontrolēt bezsuku līdzstrāvas motora ātrumu?
Jo lielāks spriegums spolē, jo lielāka ir strāva caur spoli, jo spēcīgāks ir ģenerētais magnētiskais lauks un jo ātrāk griežas rotors.
Tā kā pieslēgtā jauda ir līdzstrāva, mēs parasti izmantojam PWM (impulsa platuma modulāciju), lai kontrolētu spriegumu visā spolē. Vienkāršais PWM princips ir šāds.
Tāpēc, kad bezsuku līdzstrāvas motors ir iedarbināts, vienas mikroshēmas mikrodatora ģenerētais PWM tiek izmantots, lai nepārtraukti kontrolētu FET atvēršanu un aizvēršanu, lai spoli varētu atkārtoti ieslēgt un izslēgt. Ja barošanas laiks ir garš (Duty ir liels), ekvivalentais spriegums abos spoles galos būs liels, ģenerētā magnētiskā lauka stiprums būs spēcīgāks un rotors ātri griezīsies; ja barošanas laiks ir īss (pienākums ir mazs), ekvivalentais spriegums abos spoles galos būs mazs un ģenerētā magnētiskā lauka stiprums būs mazs. Jo vājāks tas ir, jo lēnāk rotors griežas.
PWM viļņu forma ir savienota ar FET vārtiem, lai kontrolētu FET atvēršanu un aizvēršanu. Pieņemsim, ka tad, kad vārtiem ir augsts spriegums, FET tiek aizvērts un ieslēgts; kad vārtiem ir zems spriegums, FET tiek izslēgts un netiek barots.
Turklāt vienas un tās pašas fāzes augšējais un apakšējais FET ir jākontrolē ar pretējās fāzes PWM viļņu formām, lai novērstu to, ka augšējais un apakšējais FET tiek ieslēgts vienlaikus, izraisot strāvu nevis cauri motoram, bet gan tas pats uz augšu un uz leju, kā rezultātā rodas īssavienojums. PWM viļņu forma, kas kontrolē FET, ir šāda.
