Bursti DC mótorinn: Samt mjög raunhæfur kostur

Burstalausir DC og stepper mótorar geta fengið meiri athygli en klassíski bursti DC mótorinn, en sá síðarnefndi gæti samt verið betri kostur í sumum forritum.

Flestir hönnuðir sem vilja velja lítinn jafnstraumsmótor - venjulega undir- eða hlutahestaflaeiningu - skoða venjulega aðeins tvo valkosti í upphafi: burstalausa jafnstraumsmótorinn (BLDC) eða þrepamótorinn.Hver á að velja byggist á forritinu, þar sem BDLC er almennt betra fyrir samfellda hreyfingu á meðan skrefmótorinn hentar betur fyrir staðsetningu, fram og til baka og stöðvun/start hreyfingu.Hver mótortegund getur skilað nauðsynlegum afköstum með réttum stjórnanda, sem getur verið IC eða eining eftir mótorsstærð og sérstöðu.Hægt er að knýja þessa mótora með „snjöllunum“ sem eru innbyggðar í sérstakar hreyfistýringarkerfi eða örgjörva með innbyggðum fastbúnaði.

En líttu aðeins betur á tilboð framleiðenda þessara BLDC mótora og þú munt sjá að þeir bjóða næstum alltaf upp á bursta DC (BDC) mótora, sem hafa verið til „að eilífu“.Þetta mótorfyrirkomulag á langan og rótgrónan sess í sögu rafknúins hreyfiafls, enda var það fyrsta rafmótorhönnun hvers konar.Tugir milljóna af þessum burstuðu mótorum eru notaðir á hverju ári í alvarlegum, óléttum notkunum eins og bíla.

Fyrstu hráu útgáfurnar af burstuðum mótorum voru hugsaðar í byrjun 18. aldar en það var krefjandi að knýja jafnvel lítinn gagnlegan mótor.Rafalarnir sem þurfti til að knýja þá höfðu ekki enn verið þróaðir og tiltækar rafhlöður höfðu takmarkaða afkastagetu, stórar og enn þurfti að „bæta“ á einhvern hátt.Að lokum tókst að vinna bug á þessum vandamálum.Í lok 1800 voru burstaðir DC mótorar á bilinu tugir og hundruð hestöfl settir upp og í almennri notkun;margir eru notaðir enn í dag.

Grunnbursti DC mótorinn þarf enga „rafeindatækni“ til að virka, þar sem hann er sjálfskipandi tæki.Meginreglan um rekstur er einföld, sem er ein af dyggðum hennar.Bursti jafnstraumsmótorinn notar vélræna umskipti til að skipta um pólun segulsviðs snúningsins (einnig kallað armature) á móti statornum.Aftur á móti er segulsvið statorsins þróað af annaðhvort rafsegulspólum (sögulega) eða nútíma, öflugum varanlegum seglum (fyrir margar nútíma útfærslur) (Mynd 1).


Mynd 1: Hefðbundinn bursti jafnstraumsmótorinn byggir á vélrænni skiptum með bursti til að skipta um pólun segulsviðs snúningsins og framkalla þannig samfellda snúningshreyfingu.(Mynd:HPI Racing A/S)

Samspil og endurtekin viðsnúningur segulsviðsins milli snúningsspóla á armature og fasta sviðs statorsins veldur samfelldri snúningshreyfingu.Skiptingaraðgerðin sem snýr snúningssviðinu við er framkvæmt með líkamlegum snertingum (kallaðir burstar), sem snerta og koma krafti í armature vafningana.Snúningur mótorsins veitir ekki aðeins æskilega vélrænni hreyfingu heldur einnig skiptingu á pólun snúningsspólunnar sem þarf til að framkalla aðdráttarafl/fráhrindingu með tilliti til fasta statorsviðsins – aftur, engin rafeindatækni er nauðsynleg, þar sem DC framboð er beint á stator spólu vafningar (ef einhverjar eru) og burstana.

Grunnhraðastýring er náð með því að stilla álagða spennu, en þetta bendir á einn af göllunum á burstamótornum: lægri spennan dregur úr hraðanum (sem var ætlunin) og dregur verulega úr toginu, sem er venjulega óæskileg afleiðing.Notkun burstaðs mótor sem knúinn er beint frá DC teinum er almennt aðeins ásættanlegt í takmörkuðum eða ekki mikilvægum forritum eins og að nota lítil leikföng og hreyfimyndir, sérstaklega ef þörf er á hraðastýringu.

Aftur á móti er burstalausi mótorinn með fjölda rafsegulspóla (póla) sem eru festir á sínum stað í kringum húsið að innan, og hástyrkir varanlegir seglar eru festir við snúningsásinn (snúninginn) (Mynd 2).Þar sem skautarnir eru virkjaðir í röð með rafeindabúnaði (rafræn commutation – EC), snýst segulsviðið sem umlykur snúninginn og dregur/hrindir því frá sér snúningnum með föstum seglum sínum, sem neyðist til að fylgja sviðinu.


Mynd 2: Burstalausi DC mótorinn notar rafeindaskipti til að skipta um pólun skautanna í kringum snúninginn.(Mynd:HPI Racing A/S)

Straumurinn sem knýr BLDC mótorskautana getur verið ferhyrndur bylgja, en það er óhagkvæmt og framkallar titring, þannig að flestar hönnun notar rampandi bylgjulögun með lögun sem er sérsniðin fyrir æskilega samsetningu rafmagnsnýtni og hreyfinákvæmni.Ennfremur getur stjórnandinn fínstillt orkugefandi bylgjulögunina fyrir hraðar en þó sléttar ræsingar og stopp án þess að fara yfir og skörp viðbrögð við vélrænni álagsbreytingum.Mismunandi stýrisnið og brautir eru fáanlegar sem passa mótorstöðu og hraða að þörfum forritsins.

 

Ritstýrt af Lisa


Pósttími: 12. nóvember 2021