Motoare BLDC
(1)Motoarele electrice, inclusiv cele din ce în ce mai populare, BLDC (din engleză Brushless Direct-Current Motor), cunoscute și sub denumirea de motoare fără perii sau motoare sincrone DC (din engleză Direct Current), sunt dispozitive utilizate pentru a transforma energia electrică în energie mecanică, de obicei sub formă de mișcare de rotație. Motoarele BLDC sunt unul dintre numeroasele grupuri de motoare electrice care, datorită avantajelor lor incontestabile, sunt utilizate într-un număr tot mai mare de dispozitive, de la componente de calculatoare, cum ar fi unitățile optice și ventilatoarele de răcire, până la scule electrice portabile, jucării și vehicule cu telecomandă, cum ar fi dronele, aparate de uz casnic și mașini și echipamente de transport și deplasare, inclusiv scutere, biciclete și mașini electrice.
Construirea motoarelor BLDC
Motoarele fără perii, în comparație cu motoarele cu comutator, se caracterizează printr-o construcție diferită. Cea mai mare diferență dintre cele două tipuri de acționări este lipsa unui comutator care să comute înfășurările succesive ale rotorului în cazul motoarelor BLDC. În schimb, acestea dispun de așa-numita comutație electronică - un controler special adaptat pentru utilizarea motoarelor BLDC gestionează și comută alimentarea cu energie pe înfășurările succesive ale statorului astfel încât să creeze o mișcare de rotație lină a câmpului electromagnetic, care este urmată de un rotor pe care sunt plasați magneți permanenți (adesea sub forma unor magneți puternici de neodim). Comutarea înfășurărilor succesive se face cu ajutorul unor elemente semiconductoare, cum ar fi tranzistorii. Dacă vectorul câmpului electromagnetic generat de înfășurare este deplasat unghiular față de vectorul câmpului magnetic generat de magneții rotorului, apare un cuplu care pune în mișcare rotorul.
Motoarele trifazate pot avea înfășurările conectate în triunghi, în care capătul fiecărei înfășurări este conectat la începutul următoarei, puterea fiind aplicată în fiecare dintre cele trei puncte astfel formate. Înfășurările pot fi, de asemenea, conectate în stea, unde un capăt al înfășurărilor este conectat la un punct central comun, în timp ce puterea este aplicată la capetele libere ale fiecărei înfășurări. Aranjamentul de conectare în triunghi oferă un cuplu mai mic la viteze mici, dar permite o viteză maximă mai mare decât o conexiune în stea. În practică, conexiunea în stea este cea mai frecventă pentru motoarele BLDC, deoarece este mai eficientă în aplicațiile tipice.
Motoarele fără perii pot avea trei variante, în care rotorul este înconjurat de stator (în engleză inrunners), statorul este înconjurat de rotor (în engleză outrunners) sau rotorul și statorul sunt plane și paralele (în engleză axial). În fiecare caz, rotorul cu magnet permanent este cel care se deplasează în raport cu partea staționară cu înfășurări. În mod obișnuit, motoarele BLDC cu un rotor care înconjoară statorul (așa-numitele motoare de tip outrunner) au valori mai mari ale cuplului la viteze mici. Deoarece statorul este fix și face parte integrantă din carcasă, răcirea poate avea loc în principal prin inducție și nu este necesară o circulație forțată suplimentară a aerului pentru a răci motorul. Puterea maximă a unui motor fără perii este, în practică, limitată doar de cantitatea de căldură degajată, a cărei cantitate în exces poate arde izolația înfășurărilor și, în consecință, o poate distruge.
Controlul motorului fără perii
Sistemul de control al motorului se prezintă foarte des sub forma unui control cu retroacțiune. Un senzor electronic, de obicei sub forma unui senzor Hall, verifică poziția unghiulară curentă a rotorului, care furnizează controlerului informații privind modul de comutare a înfășurărilor succesive pentru a obține o rotație cât mai lină și mai stabilă a arborelui. Prin reglarea fazei (de fapt, a frecvenței de comutare a înfășurărilor statorului) și a amplitudinii impulsurilor de curent continuu, controlerul poate controla viteza de rotație și cuplul care apare pe arbore. Există, de asemenea, soluții fără senzori de unghi al rotorului. Se utilizează apoi semnalul „Back EMF” (din engleză Back Electromotive Force), care este generat de magneții rotativi (câmp magnetic) fixați pe rotor. Tensiunea indusă pe fiecare bobină este comparată cu tensiunea centrală, care apare în punctul în care sunt conectate toate cele trei înfășurări (dacă acestea sunt conectate în stea). Aceste semnale sunt amplificate și trimise la sistemul de detectare a poziției rotorului, iar formele lor de undă sunt decalate cu 120° una față de cealaltă. Problema în cazul utilizării unei astfel de soluții este momentul de pornire, adică pornirea motorului, deoarece aceste semnale nu sunt încă generate și nu se cunoaște poziția rotorului.
Este important de știut că motoarele BLDC pot avea un număr diferit de faze. Se face o distincție între motoarele BLDC monofazate, bifazate și trifazate. Cu cât numărul de faze este mai mare, cu atât mai mari sunt puterea și randamentul motorului și cu atât acesta este mai silențios, ca urmare a unei comutări mai ușoare a înfășurărilor, care provoacă mai puține vibrații în structură.
Avantajele motoarelor BLDC
Comutația electronică în motoarele BLDC, așa-numitele ECM (din engleză Electronically Commutative Motors) și, prin urmare, absența unui comutator și a periilor de carbon care alunecă, prezintă numeroase avantaje. În primul rând, nu există scântei, care este o problemă frecventă în cazul motoarelor cu colector, astfel încât acestea pot fi utilizate în zone în care ar putea exista riscul de incendiu sau explozie. De asemenea, nu există pierderi de energie, deoarece nu există frecare între periile de carbon și colector, ceea ce poate duce la defecțiuni în sistemele microelectronice din apropiere din cauza zgomotului electronic generat. Durata de viață a unui motor BLDC este definită aproape exclusiv de durata de viață și fiabilitatea rulmenților utilizați în construcția sa. Absența periilor și a colectorului înseamnă, de asemenea, că motoarele BLDC sunt mai ușoare, mai eficiente (în comparație cu motoarele electrice tradiționale de curent continuu) și mai silențioase. De asemenea, pot atinge viteze mari, dar se pot stabili cu ușurință limite pentru acest parametru și pot fi controlate și la viteze mici.
Atunci când alegeți un motor BLDC, acordați atenție tensiunii de alimentare pentru care este proiectat. Aceasta va rezulta în general din parametrii sursei de alimentare care va fi utilizată cu controlerul pentru a acționa motorul respectiv. De asemenea, pot fi luate în considerare diametrul arborelui și configurația rotorului.
Depozit:
