Para resolver os problemas de controle de sistemas modernos de precisão, o motor brushless está sendo cada vez mais utilizado. Isso é caracterizado pela grande vantagem de tais dispositivos, bem como pela formação ativa das capacidades computacionais da microeletrônica. Como você sabe, eles podem fornecer alta densidade de torque longo e eficiência energética em comparação com outros tipos de motores.
Esquema do motor brushless
O motor consiste nas seguintes partes:
1. Verso da caixa.
2. Estator.
3. Rolamento.
4. Disco magnético (rotor).
5. Rolamento.
6. Estator enrolado.7. Frente da caixa.
Um motor brushless tem uma relação entre o enrolamento polifásico do estator e do rotor. Eles têm ímãs permanentes e um sensor de posição embutido. A comutação do dispositivo é implementada usando um conversor de válvula, pelo qual recebeu esse nome.
O circuito de um motor brushless consiste em uma tampa traseira e uma placa de circuito impresso de sensores, uma luva de mancal, um eixo e orolamento, ímãs do rotor, anel isolante, enrolamento, mola Belleville, espaçador, sensor Hall, isolamento, carcaça e fios.
No caso de conectar os enrolamentos com uma "estrela", o dispositivo possui grandes momentos constantes, por isso este conjunto é utilizado para controlar os eixos. No caso de prender os enrolamentos com um "triângulo", eles podem ser usados para trabalhar em altas velocidades. Na maioria das vezes, o número de pares de pólos é calculado pelo número de ímãs do rotor, que ajudam a determinar a relação entre as revoluções elétricas e mecânicas.
O estator pode ser feito com núcleo de ferro ou sem ferro. Usando tais projetos com a primeira opção, é possível garantir que os ímãs do rotor não sejam atraídos, mas no mesmo instante, a eficiência do motor é reduzida em 20% devido à diminuição do valor do torque constante.
No diagrama pode-se ver que no estator a corrente é gerada nos enrolamentos e no rotor é criada com a ajuda de ímãs permanentes de alta energia.
Símbolos: - VT1-VT7 - comunicadores a transistor; - A, B, C – fases do enrolamento;
- M – torque do motor;
- DR – sensor de posição do rotor; - U – regulador de tensão de alimentação do motor;
- S (sul), N (norte) – direção do ímã;
- UZ – conversor de frequência;
- BR – velocidade sensor;
- VD – diodo zener;
- L é um indutor.
O diagrama do motor mostra que uma das principais vantagens de um rotor no qual são instalados ímãs permanentes é a redução do seu diâmetroe, consequentemente, uma redução no momento de inércia. Tais dispositivos podem ser embutidos no próprio dispositivo ou localizados em sua superfície. Uma diminuição neste indicador muitas vezes leva a pequenos valores do equilíbrio do momento de inércia do próprio motor e a carga trazida ao seu eixo, o que complica o funcionamento do acionamento. Por esta razão, os fabricantes podem oferecer momentos de inércia padrão e 2-4 vezes maiores.
Princípios de trabalho
Hoje, o motor brushless está se tornando muito popular, cujo princípio de operação é baseado no fato de que o controlador do dispositivo começa a comutar os enrolamentos do estator. Devido a isso, o vetor campo magnético sempre permanece deslocado por um ângulo próximo de 900 (-900) em relação ao rotor. O controlador é projetado para controlar a corrente que se move através dos enrolamentos do motor, incluindo a magnitude do campo magnético do estator. Portanto, é possível ajustar o momento que atua no dispositivo. Um expoente do ângulo entre os vetores pode determinar o sentido de rotação que está agindo sobre ele.
Deve-se levar em conta que estamos falando de graus elétricos (são muito menores que os geométricos). Por exemplo, vamos calcular um motor brushless com rotor, que possui 3 pares de pólos. Então seu ângulo ideal será 900/3=300. Esses pares fornecem 6 fases dos enrolamentos de comutação, então verifica-se que o vetor do estator pode se mover em s altos de 600. A partir disso, pode-se ver que o ângulo real entre os vetores variará necessariamente de 600 a1200 a partir da rotação do rotor.
O motor da válvula, cujo princípio de funcionamento é baseado na rotação das fases de comutação, devido ao qual o fluxo de excitação é mantido por um movimento relativamente constante da armadura, após sua interação começar a formar uma rotação momento. Ele corre para girar o rotor de tal maneira que todos os fluxos de excitação e armadura coincidam. Mas durante a sua vez, o sensor começa a alternar os enrolamentos e o fluxo passa para a próxima etapa. Neste ponto, o vetor resultante se moverá, mas permanecerá completamente estacionário em relação ao fluxo do rotor, o que eventualmente criará um torque no eixo.
Benefícios
Usando um motor brushless no trabalho, podemos notar suas vantagens:
- possibilidade de usar uma ampla faixa para modificar a velocidade;
- alta dinâmica e desempenho;
- máxima precisão de posicionamento;
- baixo custo de manutenção;
- o dispositivo pode ser atribuído a objetos à prova de explosão;
- tem a capacidade de suportar grandes sobrecargas no momento da rotação;
- alta eficiência, que é superior a 90%;
- existem contatos eletrônicos deslizantes, que aumentam significativamente a vida útil e a vida útil;
- sem superaquecimento do motor elétrico durante a operação a longo prazo.
Falhas
Apesar do grande número de vantagens, o motor brushless também apresenta desvantagens na operação:
- controle de motor bastante complicado;- relativamenteo alto preço do dispositivo devido ao uso de um rotor em seu projeto, que possui ímãs permanentes caros.
Motor de relutância
O motor de relutância da válvula é um dispositivo no qual é fornecida uma resistência magnética de comutação. Nele, a conversão de energia ocorre devido a uma mudança na indutância dos enrolamentos, que estão localizados nos dentes pronunciados do estator quando o rotor magnético dentado se move. O dispositivo recebe energia de um conversor elétrico, que alterna alternadamente os enrolamentos do motor de acordo com o movimento do rotor.
O motor de relutância chaveada é um sistema complexo e complexo no qual componentes de várias naturezas físicas trabalham juntos. O projeto bem-sucedido de tais dispositivos requer um conhecimento profundo de máquinas e projetos mecânicos, bem como de eletrônica, eletromecânica e tecnologia de microprocessadores.
Dispositivo moderno atua como um motor elétrico, atuando em conjunto com um conversor eletrônico, que é fabricado por tecnologia integrada utilizando um microprocessador. Ele permite que você execute o controle do motor de alta qualidade com o melhor desempenho no processamento de energia.
Propriedades do motor
Tais dispositivos possuem alta dinâmica, alta capacidade de sobrecarga e posicionamento preciso. Como não há partes móveis,seu uso é possível em um ambiente agressivo explosivo. Tais motores também são chamados de motores brushless, sua principal vantagem, em relação aos motores coletores, é a velocidade, que depende da tensão de alimentação do torque de carregamento. Além disso, outra propriedade importante é a ausência de elementos abrasivos e de atrito que comutam os contatos, o que aumenta o recurso de utilização do dispositivo.
motores BLDC
Todos os motores DC podem ser chamados de brushless. Eles operam em corrente contínua. O conjunto da escova é fornecido para combinar eletricamente os circuitos do rotor e do estator. Essa parte é a mais vulnerável e bastante difícil de manter e reparar.
O motor BLDC opera com o mesmo princípio de todos os dispositivos síncronos deste tipo. É um sistema fechado que inclui um conversor semicondutor de potência, um sensor de posição do rotor e um coordenador.
Motores CA AC
Esses dispositivos obtêm energia da rede elétrica CA. A velocidade de rotação do rotor e o movimento do primeiro harmônico da força magnética do estator coincidem completamente. Este subtipo de motores pode ser usado em altas potências. Este grupo inclui dispositivos de válvula de passo e reativo. Uma característica distintiva dos dispositivos de passo é o deslocamento angular discreto do rotor durante sua operação. A fonte de alimentação dos enrolamentos é formada usando componentes semicondutores. O motor da válvula é controlado pordeslocamento sequencial do rotor, que cria a comutação de sua potência de um enrolamento para outro. Este dispositivo pode ser dividido em monofásico, trifásico e multifásico, sendo que o primeiro pode conter um enrolamento de partida ou um circuito de mudança de fase, além de ser iniciado manualmente.
Princípio de funcionamento de um motor síncrono
O motor síncrono de válvula opera com base na interação dos campos magnéticos do rotor e do estator. Esquematicamente, o campo magnético durante a rotação pode ser representado pelos pontos positivos dos mesmos ímãs, que se movem na velocidade do campo magnético do estator. O campo do rotor também pode ser representado como um ímã permanente que gira sincronicamente com o campo do estator. Na ausência de um torque externo aplicado ao eixo do aparelho, os eixos coincidem completamente. As forças de atração atuantes passam ao longo de todo o eixo dos polos e podem se compensar. O ângulo entre eles é zero.
Se o torque de frenagem for aplicado ao eixo da máquina, o rotor se move para o lado com um atraso. Devido a isso, as forças atrativas são divididas em componentes que são direcionados ao longo do eixo dos indicadores positivos e perpendiculares ao eixo dos polos. Se for aplicado um momento externo, que cria aceleração, ou seja, começa a agir no sentido de rotação do eixo, o quadro da interação dos campos mudará completamente para o contrário. A direção do deslocamento angular começa a se transformar para o oposto e, em conexão com isso, a direção das forças tangenciais muda emomento eletromagnético. Nesse cenário, o motor se torna um freio e o dispositivo funciona como um gerador, que converte a energia mecânica fornecida ao eixo em energia elétrica. Em seguida, é redirecionado para a rede que alimenta o estator.
Quando não há momento externo, o momento de pólo saliente começará a tomar uma posição em que o eixo dos pólos do campo magnético do estator coincidirá com o longitudinal. Esta colocação corresponderá à resistência mínima do fluxo no estator.
Se o torque de frenagem for aplicado ao eixo da máquina, o rotor se desviará, enquanto o campo magnético do estator será deformado, pois o fluxo tende a se fechar na menor resistência. Para determiná-lo, são necessárias linhas de força, cuja direção em cada um dos pontos corresponderá ao movimento da força, de modo que uma mudança no campo levará ao aparecimento de uma interação tangencial.
Tendo considerado todos esses processos em motores síncronos, podemos identificar o princípio demonstrativo da reversibilidade de várias máquinas, ou seja, a capacidade de qualquer aparelho elétrico de mudar o sentido da energia convertida para o contrário.
Motores sem escova de ímã permanente
O motor de ímã permanente é usado para defesa séria e aplicações industriais, pois esse dispositivo possui uma grande reserva de energia e eficiência.
Esses dispositivos são usados com mais frequência em indústrias onde o consumo de energia relativamente baixo epequenas dimensões. Eles podem ter uma variedade de dimensões, sem restrições tecnológicas. Ao mesmo tempo, os grandes dispositivos não são completamente novos, na maioria das vezes são produzidos por empresas que estão tentando superar as dificuldades econômicas que limitam o alcance desses dispositivos. Eles têm suas próprias vantagens, entre as quais alta eficiência devido às perdas do rotor e alta densidade de potência. Para controlar motores sem escova, você precisa de um inversor de frequência variável.
Uma análise de custo-benefício mostra que os dispositivos de ímã permanente são muito mais preferíveis do que outras tecnologias alternativas. Na maioria das vezes, eles são usados para indústrias com um cronograma bastante pesado para a operação de motores marítimos, nas indústrias militar e de defesa e outras unidades, cujo número está aumentando constantemente.
Motor a jato
O motor de relutância chaveada opera usando enrolamentos bifásicos que são instalados em torno de pólos do estator diametralmente opostos. A fonte de alimentação se move em direção ao rotor de acordo com os pólos. Assim, sua oposição é completamente reduzida ao mínimo.
Motor CC feito à mão fornece velocidade de acionamento de alta eficiência com magnetismo otimizado para operação de reversão. As informações sobre a localização do rotor são usadas para controlar as fases da alimentação de tensão, pois isso é ideal para obter um torque contínuo e suave.torque e alta eficiência.
Os sinais produzidos pelo motor a jato são sobrepostos na fase angular insaturada da indutância. A resistência mínima do pólo corresponde totalmente à indutância máxima do dispositivo.
Um momento positivo só pode ser obtido em ângulos quando os indicadores são positivos. Em baixas velocidades, a corrente de fase deve necessariamente ser limitada para proteger a eletrônica de altos volt-segundos. O mecanismo de conversão pode ser ilustrado por uma linha de energia reativa. A esfera de potência caracteriza a potência que é convertida em energia mecânica. Em caso de desligamento repentino, o excesso ou força residual retorna ao estator. Os indicadores mínimos da influência do campo magnético no desempenho do dispositivo são sua principal diferença em relação a dispositivos similares.
