Harjadeta elektrimootoreid kasutatakse meditsiiniseadmetes, lennukite modelleerimisel, naftajuhtmete torude sulgemisajamites ja ka paljudes teistes tööstusharudes. Kuid neil on oma puudused, omadused ja eelised, mis mõnikord mängivad erinevate seadmete kujundamisel võtmerolli. Olgu kuidas on, sellised elektrimootorid hõivavad asünkroonsete vahelduvvoolumasinatega võrreldes suhteliselt väikese niši.
Elektrimootorite omadused
Üks põhjusi, miks disainerid on huvitatud harjadeta mootoritest, on vajadus väikeste mõõtmetega kiirete mootorite järele. Pealegi on neil mootoritel väga täpne positsioneerimine. Konstruktsioonil on liikuv rootor ja fikseeritud staator. Rootoril on üks või mitu püsimagnetit, mis on paigutatud kindlas järjekorras. Staatoril on poolid, mis loovadmagnetväli.
Tuleb märkida veel ühte omadust – harjadeta mootoritel võib olla ankur, mis asub nii sees kui ka väljas. Seetõttu võivad kahel konstruktsioonitüübil olla eri valdkondades spetsiifilised rakendused. Kui armatuur asub sees, saavutab see väga suure pöörlemiskiiruse, nii et sellised mootorid töötavad jahutussüsteemide projekteerimisel väga hästi. Kui on paigaldatud väline rootorajam, on võimalik saavutada väga täpne positsioneerimine ja ka kõrge ülekoormustakistus. Väga sageli kasutatakse selliseid mootoreid robootikas, meditsiiniseadmetes, sagedusprogrammi juhtimisega tööpinkides.
Kuidas mootorid töötavad
Harjadeta alalisvoolumootori rootori käitamiseks peate kasutama spetsiaalset mikrokontrollerit. Seda ei saa käivitada samamoodi nagu sünkroonset või asünkroonset masinat. Mikrokontrolleri abil selgub, et mootori mähised lülitatakse sisse nii, et magnetvälja vektorite suund staatoril ja armatuuril on ortogonaalne.
Teisisõnu, draiveri abil on võimalik reguleerida harjadeta mootori rootorile mõjuvat pöördemomenti. Armatuuri liigutamiseks on vaja staatori mähistes õigesti lülitada. Kahjuks ei ole võimalik pakkuda sujuvat pöörlemisjuhtimist. Seda saab aga väga kiiresti suurendada.mootori rootori kiirus.
Erinevused harjade ja harjadeta mootorite vahel
Peamine erinevus seisneb selles, et mudelite harjadeta mootoritel ei ole rootoril mähist. Kollektori elektrimootorite puhul on nende rootoritel mähised. Kuid püsimagnetid on paigaldatud mootori statsionaarsele osale. Lisaks on rootorile paigaldatud spetsiaalse disainiga kollektor, mille külge on ühendatud grafiitharjad. Nende abiga rakendatakse rootori mähisele pinget. Ka harjadeta mootori tööpõhimõte on oluliselt erinev.
Kuidas kogumismasin töötab
Kollektori mootori käivitamiseks peate rakendama pinget väljamähisele, mis asub otse armatuuril. Sel juhul tekib konstantne magnetväli, mis interakteerub staatoril olevate magnetitega, mille tulemusena pöörlevad armatuur ja sellele kinnitatud kollektor. Sel juhul antakse toide järgmisele mähisele, tsüklit korratakse.
Rootori pöörlemiskiirus sõltub otseselt sellest, kui intensiivne on magnetväli ja viimane karakteristik sõltub otseselt pinge suurusest. Seetõttu on kiiruse suurendamiseks või vähendamiseks vaja muuta toitepinget.
Tagurpidi rakendamiseks peate muutma ainult mootoriühenduse polaarsust. Selliseks juhtimiseks ei ole vaja kasutada spetsiaalseid mikrokontrollereid,saate muuta pöörlemiskiirust, kasutades tavalist muutuvat takistit.
Harjadeta masinate omadused
Kuid harjadeta mootori juhtimine on võimatu ilma spetsiaalseid kontrollereid kasutamata. Selle põhjal võime järeldada, et seda tüüpi mootoreid ei saa kasutada generaatorina. Tõhusaks juhtimiseks saab rootori asendit jälgida mitme Halli anduri abil. Selliste lihtsate seadmete abil on võimalik jõudlust oluliselt parandada, kuid elektrimootori maksumus tõuseb kordades.
Harjadeta mootorite käivitamine
Ise mikrokontrollereid pole mõtet teha, palju parem variant oleks osta valmis, kuigi hiinapäraseid. Kuid valimisel peate järgima järgmisi soovitusi:
- Pidage meeles maksimaalset lubatud voolu. See parameeter on kasulik erinevat tüüpi ajamite puhul. Tootjad märgivad omaduse sageli otse mudeli nimetuses. Väga harva näidatakse väärtusi, mis on tüüpilised tipprežiimidele, kus mikrokontroller ei saa pikka aega töötada.
- Pideva töö puhul tuleb arvestada ka maksimaalse toitepingega.
- Arvestage kindlasti kõigi sisemiste mikrokontrolleri ahelate takistusega.
- Võtke kindlasti arvesse selle mikrokontrolleri töö jaoks tüüpilist maksimaalset pöörete arvu. Pange tähele, et ta ei olesuudab maksimaalset kiirust suurendada, kuna piirang on tehtud tarkvara tasemel.
- Odavad mikrokontrolleri seadmete mudelid on genereeritud impulsside sagedus vahemikus 7…8 kHz. Kalleid koopiaid saab ümber programmeerida ja see parameeter suureneb 2–4 korda.
Püüdke valida igas mõttes mikrokontrollereid, kuna need mõjutavad elektrimootori võimsust.
Kuidas seda hallatakse
Elektrooniline juhtseade võimaldab ajami mähiseid ümber lülitada. Lülitusmomendi määramiseks draiveri abil jälgib rootori asendit ajamile paigaldatud Halli andur.
Juhul, kui selliseid seadmeid pole, on vaja lugeda pöördpinget. See tekib staatoripoolides, mis pole hetkel ühendatud. Kontroller on riistvara-tarkvara kompleks, mis võimaldab teil jälgida kõiki muudatusi ja seada lülitusjärjekorra võimalikult täpselt.
Kolmefaasilised harjadeta mootorid
Paljud mudellennukite harjadeta elektrimootorid töötavad alalisvooluga. Kuid on ka kolmefaasilisi juhtumeid, kus muundurid on installitud. Need võimaldavad luua püsivast pingest kolmefaasilisi impulsse.
Töö on järgmine:
- Mähis "A" võtab vastu impulssepositiivne väärtus. Mähisel "B" - negatiivse väärtusega. Selle tulemusena hakkab ankur liikuma. Andurid fikseerivad nihke ja kontrollerile saadetakse signaal järgmiseks lülitamiseks.
- Mähis "A" on välja lülitatud, samal ajal kui "C" mähisele saadetakse positiivne impulss. Lülitusmähis "B" ei muutu.
- Positiivne impulss rakendatakse mähisele "C" ja negatiivne impulss saadetakse "A"-le.
- Siis tulevad mängu paar "A" ja "B". Neile antakse vastav alt impulsside positiivsed ja negatiivsed väärtused.
- Seejärel läheb positiivne impulss jälle mähisele "B" ja negatiivne impulss "C"-le.
- Viimasel etapil lülitatakse sisse mähis "A", mis saab positiivse impulsi ja negatiivne läheb C-sse.
Ja pärast seda kordub kogu tsükkel.
Kasutamise eelised
Harjadeta elektrimootorit on oma kätega keeruline valmistada ja mikrokontrolleri juhtimist on peaaegu võimatu rakendada. Seetõttu on kõige parem kasutada valmis tööstusdisainilahendusi. Kuid võtke kindlasti arvesse eeliseid, mida ajam harjadeta mootorite kasutamisel saab:
- Märkimisväärselt pikem ressurss kui kogumismasinad.
- Kõrge tõhususe tase.
- Võimsam kui harjatud mootorid.
- Pöörlemiskiirus suureneb palju kiiremini.
- Töö ajal ei teki sädemeid, nii et neid saab kasutada suure tuleohuga keskkondades.
- Väga lihtne sõita.
- Töö ajal pole vaja täiendavaid jahutuskomponente kasutada.
Puudude hulgas võib välja tuua väga kõrge kulu, kui arvestada ka kontrolleri hinda. Isegi lühikeseks ajaks ei tööta sellise elektrimootori jõudluse kontrollimiseks sisselülitamine. Lisaks on selliste mootorite parandamine nende disainiomaduste tõttu palju keerulisem.
