Við skulum tala um grundvallarregluna um mótorinn fyrst. Hægt er að sleppa grunnatriðum beint.
Allir hafa leikið sér með segla þegar þeir voru ungir. Mismunandi skautar draga hver annan að sér og seglarnir tveir rákust saman um leið og þeir nálguðust.
Segjum nú að hendurnar þínar séu nógu hraðar til að lokka fyrir framan þig með einum segli og hinn segullinn fylgir þér allan tímann.
Þú heldur á seglinum í hendinni og teiknar hringi og hinn segullinn fylgir þér í hringi.
Ofangreint er grundvallarreglan um snúning mótorsins. Það er bara þannig að "segullinn" sem notaður er til að tæla er ekki alvöru segull, heldur segulsvið sem myndast af spólunni sem er virkjað.
1. Kynning á burstalausum DC mótor
Brushless DC mótor, enska skammstöfunin er BLDC (Brushless Direct Current Motor). Statorinn (hreyfandi hluti) mótorsins er spólan, eða vindan. Hringurinn (hlutinn sem snýst) er varanleg segull, sem er segull. Samkvæmt staðsetningu snúningsins er einflögu örtölvan notuð til að stjórna orkugjöf hvers spólu, þannig að segulsviðið sem myndast af spólunni breytist, til að stöðugt tæla snúninginn að framan til að láta snúninginn snúast. Þetta er snúningsreglan á burstalausa DC mótornum. Við skulum kafa inn.
2. Grunnreglan um burstalausan DC mótor
2.1. Uppbygging burstalauss DC mótor
Við skulum byrja á einföldustu spólunum fyrst.
Eins og sést hér að neðan. Hægt er að skilja spólu sem eitthvað sem vex eins og gormur. Samkvæmt hægri spíralreglunni sem lærðist í unglingaskóla, þegar straumurinn rennur frá toppi til neðst á spólunni, er efri pólun spólunnar N, og neðri pólunin er S.
Gerðu nú annan svona spólu. Fíla svo við stöðuna. Þannig, ef straumurinn fer í gegnum það, mun það virka eins og það séu tveir rafseglar.
Fáðu annan til að mynda þriggja fasa vinda mótorsins.
Ásamt snúningnum úr varanlegum seglum er þetta burstalaus DC mótor.
2.2. Straumskiptirás á burstalausum DC mótor
Ástæðan fyrir því að burstalausi DC mótorinn notar aðeins jafnstraum og enga bursta er vegna þess að það er utanaðkomandi hringrás til að stjórna sérstaklega virkjun spóla hans. Aðalhluti þessarar straumskiptirásar er FET (Field-Effect Transitor). Líta má á FET sem rofa. Skýringarmyndin hér að neðan merkir FET sem AT (A-fasa efst), AB (A-fasa botn), BT, BB, CT, CB. "Opnun og lokun" FET er stjórnað af örstýringunni.
2.3. Núverandi skiptiferli burstalauss DC mótor
Tímasetningu "opnunar og lokunar" FET er stjórnað af örstýringunni. Algengasta núverandi samskiptaaðferðin er sex þrepa samskipti, sem þýðir "sex þrepa umskipti". Búðu til hnitakerfi. Sex þrepa samskiptaferlið er sem hér segir.
2.4. Hvernig snýst snúningur burstalausa DC mótorsins?
Það byggir á sex þrepa samskiptum til að mynda snúnings segulsvið sem tælir stöðugt fyrir framan snúninginn. Rétt eins og höndin í upphafi greinarinnar sem heldur á seglinum og teiknar hringi. Ef þú horfir á stefnu segulsviðsins sem myndast og hvar snúningurinn er staðsettur, þá er það ljóst í fljótu bragði.
Þú sérð, S-póllinn á segulsviðinu sem myndast hefur beðið fyrir framan N-pólinn á snúningnum.
Svo lengi sem tímasetningin á að virkja spóluna er tekin, er stefna gervi segulsviðsins alltaf á undan stöðu snúningsins og snúningurinn mun alltaf fylgja.
3. Hvernig á að ákvarða tímasetningu samskipta?
Eins og getið er hér að ofan er lykillinn að því að stjórna snúningi snúningsins að skipta straumnum sem fer í gegnum spóluna þegar snúningurinn snýst í viðeigandi horn, þannig að stefna myndaðs segulsviðs breytist, laðar að snúninginn og lætur snúninginn snúast .
Hvernig ætti að átta sig á tímasetningu þessarar núverandi breytinga? Það er, hvernig veit ég hvert snúningurinn snýst núna? Aðeins þegar ég veit hvar snúningurinn er get ég vitað hvaða tveggja fasa rafmagn ég á að tengja við.
Reyndar eru margar leiðir til að dæma stöðu snúningsins, annað hvort með skynjara eða án skynjara. Við skulum tala um skynjarann fyrst og skynjarinn notar almennt Hall skynjara.
3.1. Staðfestu stöðu snúnings með skynjaranum
3.1.1. Hallskynjarar
Hallskynjarar geta greint breytingar á segulsviðsstyrk í gegnum Hall áhrifin. Samkvæmt vinstrihandarreglunni sem er lærð í eðlisfræði í menntaskóla (notuð til að ákvarða kraftstefnu hlaðins leiðara í segulsviði), í lykkjunni þar sem Hall skynjarinn er staðsettur, sveigir segulsviðið hreyfingu hlaðna agnanna, og hlaðnar agnirnar „koma“ í salinn. Það er hugsanlegur munur á báðum hliðum skynjarans. Á þessum tíma er hægt að tengja spennumæli við báðar hliðar Hall skynjarans til að greina þessa spennubreytingu og greina þannig breytingu á segulsviðsstyrk. Meginreglan er sýnd á myndinni hér að neðan.
3.1.2. Hvernig fá Hall skynjarar stöðu númersins?
Með Hall skynjara er hægt að vita nokkurn veginn staðsetningu snúningsins. Hall skynjarar eru almennt settir upp á 120 gráðu fresti, eða á 60 gráðu fresti. Eftirfarandi gerir ráð fyrir að uppsetningin sé á 120 gráðu fresti.
Gert er ráð fyrir að þegar N pólur snúningsins fer yfir skynjunarsvæði Hall skynjarans sé úttaksspenna Hall skynjarans há (almennt 5V). Annars er það lágt.
Samkvæmt magni HA, HB og HC er hægt að vita hornið á stöðu snúningsins. Til dæmis, ef HA er hátt, HB er lágt og HC er lágt, getum við vitað að snúningurinn er í rafhorni á milli 180 gráður og 240 gráður (sambandið milli rafhorns og raunverulegs vélræns horns verður rætt síðar ). Þegar notaðir eru 3 Hall skynjarar er upplausnin 60 gráður af rafhorni. Það er að segja, ég get aðeins vitað að núverandi staða snúningsins er á bilinu 60 gráðu rafhorn, en við vitum ekki nákvæmlega hversu margar gráður.
3.1.3. Tengsl rafrænna og vélrænna horna
Þó það sé dálítið skrítið að setja inn svona lítinn fróðleik hérna þá finnst mér hún samt nauðsynleg því mér fannst hún ekki vera auðskilin þegar ég var að læra. Það gæti verið auðveldara að skilja með dæminu um Hall skynjarann hér.
Vélræna hornið er hornið sem mótor snúningurinn snýr í raun.
Sambandið milli rafhorns og vélræns horns er tengt fjölda pólapöra snúningsins.
Vegna þess að segulsviðið sem myndast af spólunni dregur í raun að segulskautum snúningsins. Svo fyrir snúningsstýringu mótorsins er okkur aðeins sama um rafhornið.
Rafmagnshorn=fjöldi skautapöra x vélrænt horn
3.2. Aðferð til að meta stöðu snúnings án skynjara
Þessi gryfja er svolítið stór og þessu svari verður sleppt fyrst.
4. Snúningshraði og snúningsstefna burstalausa DC mótorsins
4.4. Hvernig á að stjórna snúningsstefnu burstalausa DC mótorsins?
Hægt er að breyta röð núverandi samskipta. Láttu segulsviðið sem myndast af spólunni snúast í gagnstæða átt.
4.5. Hvernig á að stjórna hraðanum á burstalausum DC mótor?
Því meiri spenna sem er yfir spóluna, því meiri straumur í gegnum spóluna, því sterkara myndast segulsvið og því hraðar snýst snúningurinn.
Vegna þess að tengt afl er DC, notum við venjulega PWM (Pulse Width Modulation) til að stjórna spennunni yfir spóluna. Einföld regla PWM er sem hér segir.
Þess vegna, þegar burstalausi DC mótorinn er virkjaður, er PWM sem myndast af einflögu örtölvunni notaður til að stjórna stöðugt opnun og lokun FET, þannig að hægt sé að kveikja á spólunni ítrekað og aftengja hana. Ef virkjunartíminn er langur (skyldan er stór) verður jafngild spenna í báðum endum spólunnar stór, styrkur myndaða segulsviðsins verður sterkari og snúningurinn mun snúast hratt; ef virkjunartíminn er stuttur (skyldan er lítil) verður jafngild spenna á báðum endum spólunnar lítil og segulsviðsstyrkurinn sem myndast verður lítill. Því veikari sem hann er, því hægar snýst snúningurinn.
PWM bylgjuformið er tengt við hlið FET til að stjórna opnun og lokun FET. Gerum ráð fyrir að þegar spennan á hliðinu er há, þá er FET lokað og kveikt á honum; þegar spennan á hliðinu er lág er slökkt á FET og ekki spennt.
Að auki verður efri og neðri FET á sama fasa að vera stjórnað af PWM bylgjuformum í gagnstæðum fasa til að koma í veg fyrir að kveikt sé á efri og neðri FET á sama tíma, sem veldur því að straumurinn fer ekki í gegnum mótorinn heldur er sama upp og niður, sem leiðir til skammhlaups. PWM bylgjuformið sem stjórnar FET er sem hér segir.
