Motores elétricos sem escovas são usados em equipamentos médicos, modelagem de aeronaves, acionamentos de fechamento de tubos de oleodutos, bem como em muitas outras indústrias. Mas eles têm suas desvantagens, recursos e vantagens, que às vezes desempenham um papel fundamental no design de vários dispositivos. Seja como for, esses motores elétricos ocupam um nicho relativamente pequeno quando comparados com máquinas CA assíncronas.
Características dos motores elétricos
Uma das razões pelas quais os projetistas estão interessados em motores brushless é a necessidade de motores de alta velocidade com pequenas dimensões. Além disso, esses motores têm um posicionamento muito preciso. O projeto tem um rotor móvel e um estator fixo. No rotor há um ímã permanente ou vários, dispostos em uma determinada sequência. No estator existem bobinas que criamcampo magnético.
Mais uma característica deve ser observada - os motores brushless podem ter uma âncora localizada tanto dentro como fora. Portanto, os dois tipos de construção podem ter aplicações específicas em diferentes áreas. Quando a armadura está localizada no interior, ela atinge uma velocidade de rotação muito alta, de modo que esses motores funcionam muito bem no projeto de sistemas de refrigeração. Se um acionamento externo do rotor for instalado, pode-se obter um posicionamento muito preciso, bem como uma alta resistência à sobrecarga. Muitas vezes, esses motores são usados em robótica, equipamentos médicos, em máquinas-ferramentas com controle de programa de frequência.
Como funcionam os motores
Para acionar o rotor de um motor CC sem escovas, você deve usar um microcontrolador especial. Não pode ser iniciado da mesma forma que uma máquina síncrona ou assíncrona. Com a ajuda de um microcontrolador, ele liga os enrolamentos do motor para que a direção dos vetores do campo magnético no estator e na armadura sejam ortogonais.
Em outras palavras, com a ajuda de um driver, é possível regular o torque que atua no rotor de um motor brushless. Para mover a armadura, é necessário realizar a comutação correta nos enrolamentos do estator. Infelizmente, não é possível fornecer um controle de rotação suave. No entanto, pode ser aumentado muito rapidamente.velocidade do rotor do motor.
Diferenças entre motores escovados e sem escovas
A principal diferença é que os motores brushless para os modelos não possuem enrolamento no rotor. No caso de motores elétricos coletores, existem enrolamentos em seus rotores. Mas os ímãs permanentes são instalados na parte estacionária do motor. Além disso, um coletor de design especial é instalado no rotor, ao qual as escovas de grafite são conectadas. Com a ajuda deles, a tensão é aplicada ao enrolamento do rotor. O princípio de operação de um motor sem escovas também é significativamente diferente.
Como funciona a máquina coletora
Para dar partida no motor do coletor, você precisará aplicar tensão no enrolamento de campo, que está localizado diretamente na armadura. Nesse caso, é formado um campo magnético constante, que interage com os ímãs no estator, como resultado do giro da armadura e do coletor fixado nele. Neste caso, a energia é fornecida ao próximo enrolamento, o ciclo é repetido.
A velocidade de rotação do rotor depende diretamente da intensidade do campo magnético, e a última característica depende diretamente da magnitude da tensão. Portanto, para aumentar ou diminuir a velocidade, é necessário alterar a tensão de alimentação.
Para implementar o inverso, basta alterar a polaridade da conexão do motor. Para tal controle, não é necessário o uso de microcontroladores especiais,você pode alterar a velocidade de rotação usando um resistor variável convencional.
Recursos de máquinas sem escova
Mas o controle de um motor brushless é impossível sem o uso de controladores especiais. Com base nisso, podemos concluir que motores desse tipo não podem ser usados como gerador. Para um controle eficiente, a posição do rotor pode ser monitorada usando vários sensores Hall. Com a ajuda de dispositivos tão simples, é possível melhorar significativamente o desempenho, mas o custo do motor elétrico aumentará várias vezes.
Partida de motores brushless
Não faz sentido fazer microcontroladores por conta própria, uma opção muito melhor seria comprar pronto, ainda que chinês. Mas você deve seguir as seguintes recomendações ao escolher:
- Lembre-se da corrente máxima permitida. Este parâmetro será útil para vários tipos de operação do inversor. A característica é frequentemente indicada pelos fabricantes diretamente no nome do modelo. Muito raramente, são indicados valores típicos de modos de pico, nos quais o microcontrolador não pode operar por muito tempo.
- Para operação contínua, a tensão máxima de alimentação também deve ser levada em consideração.
- Certifique-se de considerar a resistência de todos os circuitos internos do microcontrolador.
- Certifique-se de levar em consideração o número máximo de revoluções que é típico para a operação deste microcontrolador. Por favor, note que ele não époderá aumentar a velocidade máxima, pois a limitação é feita no nível do software.
- Modelos baratos de dispositivos microcontroladores têm uma frequência de pulsos gerados na faixa de 7…8 kHz. Cópias caras podem ser reprogramadas, e este parâmetro aumenta de 2 a 4 vezes.
Tente selecionar microcontroladores em todos os aspectos, pois eles afetam a potência que o motor elétrico pode desenvolver.
Como é administrado
A unidade de controle eletrônico permite a comutação dos enrolamentos de acionamento. Para determinar o momento de comutação usando o driver, a posição do rotor é monitorada pelo sensor Hall instalado no drive.
Caso não existam tais dispositivos, é necessário ler a tensão reversa. É gerado nas bobinas do estator que não estão conectadas no momento. O controlador é um complexo de hardware-software, ele permite que você acompanhe todas as alterações e defina a ordem de comutação com a maior precisão possível.
Motores trifásicos sem escovas
Muitos motores elétricos sem escovas para aeromodelos são alimentados por corrente contínua. Mas também existem instâncias trifásicas em que os conversores são instalados. Eles permitem que você faça pulsos trifásicos a partir de uma tensão constante.
O trabalho é o seguinte:
- Bobina "A" recebe pulsos devalor positivo. Na bobina "B" - com valor negativo. Como resultado disso, a âncora começará a se mover. Os sensores fixam o deslocamento e um sinal é enviado ao controlador para a próxima comutação.
- Bobina "A" é desligada, enquanto um pulso positivo é enviado para o enrolamento "C". A comutação do enrolamento "B" não muda.
- Pulso positivo é aplicado na bobina "C" e pulso negativo é enviado para "A".
- Então o par "A" e "B" entram em jogo. Valores positivos e negativos de pulsos são alimentados a eles, respectivamente.
- Então o pulso positivo novamente vai para a bobina "B" e o negativo para a bobina "C".
- No último estágio, a bobina "A" é ligada, que recebe um pulso positivo, e um negativo vai para C.
E depois disso todo o ciclo se repete.
Benefícios do uso
É difícil fazer um motor elétrico sem escovas com as próprias mãos, e é quase impossível implementar o controle por microcontrolador. Portanto, é melhor usar desenhos industriais prontos. Mas certifique-se de considerar os benefícios que o inversor obtém ao usar motores sem escova:
- Recurso significativamente mais longo que as máquinas coletoras.
- Alto nível de eficiência.
- Mais potente que motores escovados.
- A velocidade de rotação aumenta muito mais rápido.
- Sem faíscas durante a operação, para que possam ser usados em ambientes com alto risco de incêndio.
- Operação do drive muito fácil.
- Não há necessidade de usar componentes de refrigeração adicionais durante a operação.
Entre as deficiências, pode-se destacar um custo muito alto, se levarmos em conta também o preço do controlador. Mesmo por um curto período de tempo, ligar esse motor elétrico para verificar o desempenho não funcionará. Além disso, reparar esses motores é muito mais difícil devido às suas características de design.
