Tanım

Fırçasız bir DC motor, çok fazlı armatür sargıları şeklinde kalıcı bir mıknatıs ve stator şeklinde bir rotordan oluşur. Fırça içermemesi ve komütasyonun stator sargılarını beslemek için elektronik bir sürücü kullanılarak elektrikle yapılmasıyla geleneksel dc motordan farklıdır.

Temel olarak bir BLDC motoru iki şekilde inşa edilebilir - rotoru çekirdeğin dışına ve sargıları çekirdeğe yerleştirerek ve diğeri sargıları çekirdeğin dışına yerleştirerek. Önceki düzenlemede, rotor mıknatısları bir yalıtkan görevi görür ve motordan ısı yayılma oranını düşürür ve düşük akımda çalışır. Genellikle fanlarda kullanılır. İkinci düzenlemede, motor daha fazla ısı yayarak torkunda bir artışa neden olur. Sabit disk sürücülerinde kullanılır.

BLDC

4 Kutuplu 2 Fazlı Motor Çalışması

Fırçasız DC motor, rotor döndükçe stator sargıları arasındaki besleme voltajını değiştiren elektronik bir sürücü tarafından çalıştırılır. Rotor pozisyonu, elektronik kontrolöre bilgi sağlayan transdüser (optik veya manyetik) tarafından izlenir ve bu pozisyona göre enerjilendirilecek stator sargısı belirlenir. Bu elektronik sürücü, bir mikro işlemci aracılığıyla çalıştırılan transistörlerden (her faz için 2 adet) oluşur.

BLDC-DC

Kalıcı mıknatıslar tarafından üretilen manyetik alan, stator sargılarındaki akımın neden olduğu alanla etkileşime girerek mekanik bir tork oluşturur. Elektronik anahtarlama devresi veya sürücü, etkileşim alanları arasında 0 ila 90 derecelik sabit bir açıyı koruyacak şekilde besleme akımını statora anahtarlar. Hall Sensörleri çoğunlukla stator veya rotor üzerine monte edilir. Rotor, Kuzey veya Güney Kutbu'na bağlı olarak salon sensöründen geçtiğinde, yüksek veya düşük bir sinyal üretir. Bu sinyallerin kombinasyonuna dayanarak, enerjilendirilecek sargı tanımlanır. Motorun çalışır durumda kalması için, rotor stator alanına yetişmek için hareket ettikçe sargıların ürettiği manyetik alan pozisyon değiştirmelidir.

Devre

4 kutuplu, 2 fazlı fırçasız bir dc motorda, stator üzerine gömülü tek bir hall sensör kullanılır. Rotor döndükçe, hall sensörü konumu algılar ve mıknatısın kutbuna (Kuzey veya Güney) bağlı olarak yüksek veya düşük bir sinyal geliştirir. Hall sensörü bir direnç üzerinden transistörlere bağlanır. Sensörün çıkışında yüksek voltaj sinyali oluştuğunda, bobin A'ya bağlı transistör iletken olmaya başlar, akımın akması için yol sağlar ve böylece bobin A'ya enerji verir. Kapasitör tam besleme voltajına kadar şarj etmeye başlar. Hall sensörü, rotorun polaritesinde bir değişiklik algıladığında, çıkışında düşük voltajlı bir sinyal geliştirir ve transistör 1 herhangi bir besleme alamadığı için kesme durumundadır. Kondansatörün etrafında gelişen voltaj, Vcc'dir, bu da 2'ye besleme voltajıdır.^ndtransistör ve bobin B, içinden akım geçerken artık enerjilendirilir.

BLDC motorlar, akımı hareketli armatüre bağlama sorunlarını ortadan kaldıran dönen sabit mıknatıslara ve sabit bir armatüre sahiptir. Ve muhtemelen rotorda stator veya relüktans motorlarından daha fazla kutup. Sonuncusu kalıcı mıknatıslar olmadan olabilir, sadece rotor üzerinde indüklenen kutuplar daha sonra zaman ayarlı stator sargıları tarafından bir düzenlemeye çekilir. Bir elektronik kontrolör, motorun dönmesini sağlamak için fazı sürekli olarak sargılara geçiren fırçalanmış DC motorun fırça / komütatör tertibatının yerini alır. Kontrolör, fırça / komütatör sistemi yerine bir katı hal devresi kullanarak karşılaştırmalı zamanlı güç dağıtımını gerçekleştirir.

BLDC Motor

Fırçasız DC Motorların 7 Avantajı

Tork özelliklerine karşı daha iyi hız
Yüksek dinamik yanıt
Yüksek verim
Elektrik ve sürtünme kayıplarının olmaması nedeniyle uzun çalışma ömrü
Gürültüsüz operasyon
Daha yüksek hız aralıkları

Uygulamalar:

Fırçasız DC Motorun maliyeti, malzeme ve tasarımdaki ilerlemeler nedeniyle sunumundan bu yana düştü. Brush DC Motor üzerinde sahip olduğu çok sayıda odak noktasıyla birlikte maliyetteki bu düşüş, Brushless DC Motor'u çok sayıda farklı uygulamada popüler bir bileşen haline getirir. BLDC Motor kullanan uygulamalar şunları içerir, ancak bunlarla sınırlı değildir:

Tüketici elektroniği
Ulaşım
Isıtma ve havalandırma
Endüstri Mühendisliği
Model mühendisliği

Çalışma Prensibi

BLDC motorların çalışma prensipleri fırçalanmış bir DC motorla aynıdır, yani dahili şaft konumu geri bildirimi. Fırçalanmış bir DC motor olması durumunda, geri bildirim, mekanik bir komütatör ve fırçalar kullanılarak gerçekleştirilir. BLDC motor içinde, çoklu geri besleme sensörleri kullanılarak elde edilir. BLDC motorlarda çoğunlukla bir Hall etkisi sensörü kullanırız, rotor manyetik kutupları salon sensörünün yakınından geçtiğinde, şaftın konumunu belirlemek için kullanılabilecek YÜKSEK veya DÜŞÜK seviye bir sinyal üretirler. Manyetik alanın yönü tersine çevrilirse, oluşan voltaj da tersine döner.

BLDC Motorunu Kontrol Etme

Kontrol ünitesi mikroelektronik tarafından uygulanmaktadır ve birçok yüksek teknoloji seçeneğine sahiptir. Bu, bir mikro denetleyici, özel bir mikro denetleyici, fiziksel bağlantılı bir mikroelektronik birim, bir PLC veya benzeri başka bir birim kullanılarak gerçekleştirilebilir.

Analog kontrolör hala kullanıyor, ancak geri bildirim mesajlarını işleyemiyor ve buna göre kontrol edemiyor. Bu tip kontrol devreleri ile, tümü motorun elektromanyetik durumu ile ilgili olan vektör kontrolü, alan odaklı kontrol, yüksek hızlı kontrol gibi yüksek performanslı kontrol algoritmaları uygulamak mümkündür. Ayrıca kayan motor kontrolleri, uyarlamalı kontrol, öngörülü kontrol ... vb. Gibi çeşitli dinamik gereksinimleri için dış döngü kontrolü de geleneksel olarak uygulanmaktadır.

Tüm bunların yanı sıra, yüksek performanslı PIC (Güç Entegre Devre), ASIC (Uygulamaya Özel Tümleşik Devreler) ... vb. bu, hem kontrolün hem de güç elektroniği ünitesinin yapısını büyük ölçüde basitleştirebilir. Örneğin, bugün bazı sistemlerde tüm kontrol biriminin yerini alabilen tek bir IC'de eksiksiz PWM (Darbe Genişliği Modülasyonu) regülatörüne sahibiz. Bileşik sürücü IC, üç fazlı bir dönüştürücüdeki altı güç anahtarının tümünü sürmek için eksiksiz bir çözüm sağlayabilir. Her geçen gün daha fazla eklenen çok sayıda benzer entegre devre vardır. Günün sonunda, sistem montajı muhtemelen tüm donanımların doğru şekle ve forma sahip olduğu bir parça kontrol yazılımı içerecektir.

PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) dalgası, motorun hızını kontrol etmek için kullanılabilir. Burada ortalama voltaj verilir veya motordan akan ortalama akım, motorun hızını kontrol eden darbelerin AÇIK ve KAPALI süresine bağlı olarak değişecektir, yani dalganın görev döngüsü hızını kontrol eder. Görev döngüsünü değiştirirken (ON zamanı), hızı değiştirebiliriz. Çıkış bağlantı noktalarını değiştirerek, motorun yönünü etkili bir şekilde değiştirecektir.

Hız kontrolü

BLDC motorun hız kontrolü, motorun istenen hızda çalışmasını sağlamak için gereklidir. Fırçasız bir dc motorun hızı, giriş dc voltajı kontrol edilerek kontrol edilebilir. Voltaj ne kadar yüksekse, hız o kadar fazla olur. Motor normal modda çalışırken veya nominal hızın altında çalıştığında, armatürün giriş voltajı PWM modeli aracılığıyla değiştirilir. Bir motor nominal hızın üzerinde çalıştırıldığında, çıkış akımının ilerletilmesiyle akı zayıflatılır.

Hız kontrolü, kapalı döngü veya açık döngü hız kontrolü olabilir.

Açık Döngü Hız Kontrolü - DC voltajını keserek motor terminallerine uygulanan dc voltajını kontrol etmeyi içerir. Ancak bu, bir tür akım sınırlamasıyla sonuçlanır.

Kapalı Döngü Hız kontrolü - Motordan gelen hız geri beslemesi aracılığıyla giriş besleme voltajının kontrol edilmesini içerir. Böylelikle besleme gerilimi hata sinyaline bağlı olarak kontrol edilir.

“ac'den dc'ye dönüştürücü şeması ”

Kapalı döngü hız kontrolü üç temel bileşenden oluşur.

Gerekli PWM darbelerini üretmek için bir PWM devresi. Bir mikro denetleyici veya bir zamanlayıcı IC olabilir.
Gerçek motor hızını algılamak için bir algılama cihazı. Hall etkisi sensörü, kızılötesi sensör veya optik kodlayıcı olabilir.
Motorun çalışmasını kontrol etmek için bir motor sürücüsü.

Besleme gerilimini hata sinyaline göre değiştirmenin bu tekniği, pid kontrol tekniği veya bulanık mantık kullanılarak olabilir.

Fırçasız DC Motorun Hız Kontrolüne Uygulama

BLDC DC Motor Kontrolü

Motorun çalışması, bir optokuplör ve MOSFET düzenlemesi kullanılarak kontrol edilir; burada giriş DC gücü, mikrodenetleyiciden PWM tekniği ile kontrol edilir. Motor dönerken şaftında bulunan kızılötesi led, şaftında beyaz bir nokta bulunması nedeniyle beyaz ışıkla aydınlatılır ve kızılötesi ışığı yansıtır. Fotodiyot bu kızılötesi ışığı alır ve direncinde bir değişikliğe uğrar, böylece bağlı transistöre besleme voltajında bir değişikliğe neden olur ve mikro denetleyiciye dakika başına dönüş sayısını üretmek için bir darbe verilir. Bu hız LCD'de görüntülenir.

Gerekli hız, Mikroişlemci ile arayüzlenen tuş takımına girilir. Algılanan hız ile istenen hız arasındaki fark hata sinyalidir ve mikrodenetleyici, motora dc güç girişini vermek için bulanık mantığa dayalı olarak hata sinyaline göre PWM sinyalini üretir.

Böylece kapalı devre kontrolü kullanılarak fırçasız dc motorun hızı kontrol edilebilir ve istenilen hızda dönmesi sağlanabilir.

Fotoğraf kredisi: