1 Тема от Ali4A

  • Ali4A
  • Ali4A
  • Administrator
  • Неактивен
  • Откуда: респ.Крым г.Ялта
  • Зарегистрирован: 2016-10-01
  • Сообщений: 754

Тема: БК моторы, обзор и выбор

Принцип работы трёхфазного вентильного двигателя
Вентильный электродвигатель — это синхронный двигатель, основанный на принципе частотного регулирования с самосинхронизацией, суть которого заключается в управлении вектором магнитного поля статора в зависимости от положения ротора. Вентильные двигатели (в англоязычной литературе BLDC или PMSM) ещё называют бесколлекторными двигателями постоянного тока, потому что коллектор такого двигателя обычно питается от постоянного напряжения.

http://forum.rcsubmarine.ru/uploads/images/2019/03/04/izobrazhenie.png

Этот тип двигателя создан с целью улучшения свойств электродвигателей постоянного тока. Высокие требования к исполнительным механизмам (в частности, высокооборотных микроприводов точного позиционирования) обусловили применение специфических двигателей постоянного тока: бесконтактных трехфазных двигателей постоянного тока (БДПТ или BLDC). Конструктивно они напоминают синхронные двигатели переменного тока: магнитный ротор вращается в шихтованом статоре с трехфазными обмотками. Но обороты являются функцией от нагрузки и напряжения на статоре. Эта функция реализована с помощью переключения обмоток статора в зависимости от координат ротора. БДПТ существуют в исполнении с отдельными датчиками на роторе и без отдельных датчиков. В качестве отдельных датчиков применяются датчики Холла. Если выполнение без отдельных датчиков, то в качестве фиксирующего элемента выступают обмотки статора. При вращении магнита, ротор наводит в обмотках статора ЭДС, в результате чего возникает ток. При выключении одной обмотки измеряется и обрабатывается сигнал, который был в ней наведен. Этот алгоритм требует процессор обработки сигналов. Для торможения и реверса БДПС не нужна мостовая схема реверса питания - достаточно подавать управляющие импульсы на обмотки статора в обратной последовательности.
В вентильном двигателе (ВД) индуктор находится на роторе (в виде постоянных магнитов), якорная обмотка находится на статоре (синхронный двигатель). Напряжение питания обмоток двигателя формируется в зависимости от положения ротора. Если в двигателях постоянного тока для этой цели использовался коллектор, то в вентильном двигателе его функцию выполняет полупроводниковый коммутатор (датчик положения ротора (ДПР) с инвертором).
Основным отличием ВД от синхронного двигателя является его самосинхронизация с помощью ДПР, в результате чего у ВД, частота вращения поля пропорциональна частоте вращения ротора.

2 Ответ от Ali4A

  • Ali4A
  • Ali4A
  • Administrator
  • Неактивен
  • Откуда: респ.Крым г.Ялта
  • Зарегистрирован: 2016-10-01
  • Сообщений: 754

Re: БК моторы, обзор и выбор

Статор бесколлекторного электродвигателя
Статор имеет традиционную конструкцию и похож на статор асинхронной машины. Он состоит из корпуса, сердечника из электротехнической стали и медной обмотки,уложенной в пазы по периметру сердечника. Количество обмоток определяет количество фаз двигателя. Для само запуска и вращения достаточно двух фаз — синусной и косинусной. Обычно ВД трёхфазные, реже- четырёхфазные.

http://forum.rcsubmarine.ru/uploads/images/2019/03/05/izobrazhenie.png

По способу укладки витков в обмотки статора различают двигатели имеющие обратную электродвижущую силу трапецеидальной (BLDC) и синусоидальной (PMSM) формы. По способу питания фазный электрический ток в соответствующих типах двигателя также изменяется трапецеидально или синусоидально.

Ротор
Ротор изготавливается с использованием постоянных магнитов и имеет обычно от двух до восьми пар полюсов с чередованием северного и южного полюсов.
Вначале для изготовления ротора использовались ферритовые магниты. Они распространены и дёшевы, но им присущ недостаток в виде низкого уровня магнитной индукции. Сейчас получают популярность магниты из сплавов редкоземельных элементов, так как они позволяют получить высокий уровень магнитной индукции и уменьшить размер ротора.

Датчик положения ротора
Датчик положения ротора (ДПР) реализует обратную связь по положению ротора. Его работа может быть основана на разных принципах — фотоэлектрический, индуктивный, на эффекте Холла, и т. д. Наибольшую популярность приобрели датчики Холла и фотоэлектрические, так как они практически безинерционны и позволяют избавиться от запаздывания в канале обратной связи по положению ротора.

3 Ответ от Ali4A

  • Ali4A
  • Ali4A
  • Administrator
  • Неактивен
  • Откуда: респ.Крым г.Ялта
  • Зарегистрирован: 2016-10-01
  • Сообщений: 754

Re: БК моторы, обзор и выбор

Принцип работы
Принцип работы ВД основан на том, что контроллер ВД коммутирует обмотки статора так, чтобы вектор магнитного поля статора всегда был ортогонален вектору магнитного поля ротора. С помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) контроллер управляет током, протекающим через обмотки ВД, т.е. вектором магнитного поля статора, и таким образом регулируется момент, действующий на ротор ВД. Знак у угла между векторами определяет направление момента действующего на ротор.
Контроллер ВД регулирует момент, действующий на ротор, меняя величину ШИМ.
В отличие от щёточного электродвигателя постоянного тока, коммутация в ВД осуществляется и контролируется с помощью электроники.
Распространены системы управления, реализующие алгоритмы широтно-импульсного регулирования и широтно-импульсной модуляции при управлении ВД.
Система, обеспечивающая самый широкий диапазон регулирования скорости — у двигателей с векторным управлением. С помощью преобразователя частоты осуществляется регулирование скорости двигателя и поддержание потокосцепления в машине на заданном уровне.

Достоинства и недостатки ВД
В последнее время, этот тип двигателей быстро приобретает популярность, проникая во многие отрасли промышленности. Находит применение в различных сферах использования: от бытовых приборов до рельсового транспорта.
ВД с электронными системами управления часто объединяют в себе лучшие качества бесконтактных двигателей и двигателей постоянного тока.
Достоинства:
•    Широкий диапазон изменения частоты вращения
•    Бесконтактность и отсутствие узлов, требующих техобслуживания — бесколлекторная машина
•    Возможность использования во взрывоопасной и агрессивной среде
•    Большая перегрузочная способность по моменту
•    Высокие энергетические показатели (КПД более 90 %)

•    Большой срок службы, высокая надёжность и повышенный ресурс работы за счёт отсутствия скользящих электрических контактов
Недостатки:
•    Относительно сложная система управления двигателем
•    Высокая стоимость двигателя, обусловленная использованием дорогостоящих постоянных магнитов в конструкции ротора

4 Ответ от Ali4A

  • Ali4A
  • Ali4A
  • Administrator
  • Неактивен
  • Откуда: респ.Крым г.Ялта
  • Зарегистрирован: 2016-10-01
  • Сообщений: 754

Re: БК моторы, обзор и выбор

Конструкция бес коллекторных двигателей состоит из ротора, на котором закреплены магниты и статора на котором располагаются обмотки. По взаиморасположению этих элементов двигатели делятся на inrunner и outrunner.

http://forum.rcsubmarine.ru/uploads/images/2019/03/09/bk-motor-inrunner-outrunner_-_kopiia.png


http://forum.rcsubmarine.ru/uploads/images/2019/03/09/sam_5316.jpg

http://forum.rcsubmarine.ru/uploads/images/2019/03/09/sam_5317.jpg




Выбор БК двигателей для судомоделей

При выборе бес коллекторных двигателей следует обратить внимание на следующие характеристики:

максимальный ток- эта характеристика показывает какой максимальный ток может выдержать обмотка двигателя за небольшой промежуток времени.

максимальное напряжение- показывает какое максимальное напряжение можно подать за небольшой промежуток времени.

KV- количество оборотов двигателя за один вольт. Обычно этот параметр указывается без нагрузки.

сопротивление- от сопротивления обмоток двигателя зависит его КПД. Поэтому чем меньше сопротивление тем  лучше.

5 Ответ от Ali4A

  • Ali4A
  • Ali4A
  • Administrator
  • Неактивен
  • Откуда: респ.Крым г.Ялта
  • Зарегистрирован: 2016-10-01
  • Сообщений: 754

Re: БК моторы, обзор и выбор

Для надводных судомоделей, копий, гоночных катеров и других быстроходных моделей применяют двигатели с внутренним ротором "инраннеры". Для подводных моделей применяют двигатели с внешним ротором "аутраннеры". KV для них выбирают в зависимости от желаемой скорости хода. Зависимость выбора такова: чем крупнее модель, тем KV меньше. Например для модели длиной около метра следует выбрать двигатель с KV около 1000 и ниже.
Из фирм изготовителей следует выделить наилучшие такие как:
Castle Creations, Dynamite, Pulso, Dualsky, Himoto, Hobbywing, HPI, Iron Track, Maverick, SkyRC, E-fly, EMP и другие.