Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как устроен бесщеточный двигатель шуруповерта


Достоинства и недостатки бесщеточного шуруповерта

С появлением аккумуляторной дрели-шуруповерта выполнять работы по сборке мебели, установке панелей из гипсокартона, а особенно монтажу сайдинга на фасадах зданий, стало намного проще и безопаснее. Аккумуляторный инструмент не имеет мешающего работе электрического шнура питания, который при повреждении изоляции представляет для работающего серьезную опасность.

Бесщеточный шуруповерт

Привычные всем аккумуляторные шуруповерты оснащены коллекторными электродвигателями с переключением тока в обмотках якоря при помощи щеток. Бесщеточные шуруповерты, в отличие от них, комплектуются бесколлекторными электродвигателями. Функции коллекторно-щеточного узла (КШУ) выполняются электронным узлом управления. Разница состоит в том, что он переключает ток в обмотках статора, а не ротора. Якорь же не имеет катушек. Для исключения из конструкции скользящих контактов его магнитное поле создается постоянными магнитами. Момент подачи тока в статорные обмотки определяется при помощи датчиков положения ротора (ДПР), которые работают на основе эффекта Холла.

Импульсы ДПР совместно с сигналом регулятора скорости вращения обрабатываются микропроцессором. Результатом обработки является формирование электрических импульсов, модулированных по ширине. Это так называемый сигнал ШИМ. Результирующая последовательность импульсов подается на усилители тока (инверторы). Их выходы связаны с обмотками статора. Инверторы, в соответствии с выходным сигналами микропроцессорного узла, коммутируют ток в катушках статора. Переменное магнитное поле, вызванное импульсами этого тока, взаимодействуя с постоянным магнитным полем ротора, приводит к вращению якоря.

Достоинства и недостатки электроинструмента без щеток

Плюсами шуруповертов без щеток являются следующие качества:

  1. Простота регулировки частоты вращения. Возможность изменения ее в широких пределах.
  2. Отсутствие коллекторно-щеточного узла. Это исключило возникновение связанных с ним неисправностей и упростило техобслуживание инструмента.
  3. Хорошая переносимость кратковременных перегрузок по крутящему моменту.
  4. Экономный расход энергии. КПД бесщеточных двигателей около 90%.
  5. Более длительная наработка на отказ, чем у инструмента с КШУ.
  6. Отсутствие электрического искрения и, как следствие, безопасность работы во взрывоопасных смесях газов.
  7. Небольшие размеры и вес.
  8. У моделей с реверсом – одинаковая мощность в обоих направлениях вращения.
  9. Отсутствие падения скорости вращения при увеличении нагрузки на патрон.

Из минусов этих инструментов замечен только один. Они несколько дороже своих коллекторных конкурентов.

Какой шуруповерт выбрать

Сравним основные характеристики бесщеточных и коллекторных аккумуляторных дрелей:

  • КПД бесщеточных выше почти в 1,5 раза (90 против 60%). Значит, при одинаковой емкости аккумуляторных батарей бесщеточный будет работать без подзарядки значительно дольше.
  • Среднее время безотказной работы бесщеточных двигателей больше, чем коллекторных.
  • Масса и размеры первых меньше, чем вторых.

Проанализировав достоинства и недостатки аккумуляторных шуруповертов, можно с уверенностью сказать, что модели с бесщеточным двигателем – лучше. Если б стоимость сравниваемых шуруповертов была близка, выбирать следовало бы лучший.

Но преимущества бесщеточных довольно дорого стоят. Вопрос состоит в том, нужны ли они вам за эту разницу в цене.

Есть люди, которые работают исключительно дешевым китайским инструментом. Они объясняют это тем, что вечный инструмент еще не придумали. И любой, даже самый дорогой, когда-нибудь выйдет из строя, тогда нужно будет тратить время и деньги на его ремонт.

Недорогой инструмент до выхода из строя обычно успевает отработать деньги, потраченные на его покупку. Поэтому его не жалко выбросить, недорого купить такой же и опять работать новым. Как говорится, сколько людей – столько и мнений. Выбор за вами!

 

Как работают бесщеточный двигатель и ESC

В этом уроке мы узнаем, как работают бесщеточный двигатель и ESC. Эта статья является первой частью следующего видео, где мы изучим принцип работы бесщеточного двигателя постоянного тока и ESC (Electronic Speed ​​Controller), а во второй части мы узнаем, как управлять двигателем BLDC с помощью Arduino.

Принцип работы


Двигатель BLDC состоит из двух основных частей: статора и ротора.Для этой иллюстрации ротор представляет собой постоянный магнит с двумя полюсами, а статор состоит из катушек, расположенных, как показано на рисунке ниже.

Мы все знаем, что если мы подадим ток через катушку, он создаст магнитное поле, а линии магнитного поля или полюса зависят от направления тока.

Таким образом, если мы подадим соответствующий ток, катушка создаст магнитное поле, которое привлечет постоянный магнит ротора.Теперь, если мы активируем каждую катушку одну за другой, ротор будет продолжать вращаться из-за силового взаимодействия между перманентом и электромагнитом.

Чтобы повысить эффективность двигателя, мы можем намотать две противоположные катушки как одну катушку таким образом, чтобы генерировать противоположные полюса к полюсам роторов, таким образом, мы получим двойную силу притяжения.

С помощью этой конфигурации мы можем генерировать шесть полюсов на статоре всего с тремя катушками или фазой.Мы можем еще больше повысить эффективность, запитав две катушки одновременно. Таким образом, одна катушка будет притягивать, а другая катушка будет отталкивать ротор.

Чтобы ротор совершил полный 360-градусный цикл, ему нужно шесть шагов или интервалов.

Если мы посмотрим на форму волны тока, мы можем заметить, что в каждом интервале есть одна фаза с положительным током, одна фаза с отрицательным током и третья фаза выключена. Это дает представление о том, что мы можем соединить свободные конечные точки каждой из трех фаз вместе, и поэтому мы можем разделить ток между ними или использовать один ток для одновременного возбуждения двух фаз.

Вот пример. Если мы поднимаем фазу A High или подключаем его к положительному напряжению постоянного тока, с помощью какого-то переключателя, например, MOSFET, а с другой стороны, подключаем фазу B к земле, то ток будет течь от VCC через фаза А, нейтральная точка и фаза В, на землю. Таким образом, с помощью всего лишь одного потока тока мы создали четыре разных полюса, которые приводят ротор в движение.

В этой конфигурации мы фактически имеем соединение звездой фаз двигателя, где нейтральная точка соединена внутри, а остальные три конца фаз выходят из двигателя, и поэтому у бесщеточного двигателя есть три провода, выходящие из Это.

Итак, чтобы ротор совершил полный цикл, нам просто нужно активировать два правильных МОП-транзистора в каждом из 6 интервалов, и это то, чем на самом деле являются ESC.

Как работает шаговый двигатель

В этом руководстве вы узнаете, как работает шаговый двигатель. Мы рассмотрим основные принципы работы шаговых двигателей, их режимов движения и…

ESC или электронный регулятор скорости контролируют движение или скорость бесщеточного двигателя, активируя соответствующие полевые МОП-транзисторы для создания вращающегося магнитного поля, так что двигатель вращается.Чем выше частота или чем быстрее ESC пройдет через 6 интервалов, тем выше будет скорость двигателя.

Однако здесь возникает важный вопрос, и вот как мы узнаем, когда активировать какую фазу. Ответ заключается в том, что нам нужно знать положение ротора, и для определения положения ротора используются два распространенных метода.

Первый распространенный метод заключается в использовании встроенных в статор датчиков Холла, расположенных на 120 или 60 градусов друг от друга.

По мере вращения постоянных магнитов роторов датчики Холла обнаруживают магнитное поле и генерируют логическую «высокую» для одного магнитного полюса или логическую «низкую» для противоположного полюса. Согласно этой информации ESC знает, когда активировать следующую последовательность коммутации или интервал.

Второй общий метод, используемый для определения положения ротора, заключается в измерении обратной электродвижущей силы или обратной ЭДС. Обратная ЭДС возникает в результате совершенно противоположного процесса генерации магнитного поля или когда движущееся или изменяющееся магнитное поле проходит через катушку, оно индуцирует ток в катушке.

Таким образом, когда движущееся магнитное поле ротора проходит через свободную катушку или неактивное, оно будет вызывать протекание тока в катушке и, как следствие, падение напряжения в этой катушке. ESC фиксирует эти падения напряжения по мере их возникновения и на основании них предсказывает или рассчитывает, когда должен произойти следующий интервал.

Так что это основной принцип работы бесщеточных двигателей постоянного тока и ESC, и он одинаков, даже если мы увеличим количество полюсов как ротора, так и статора.У нас все еще будет трехфазный двигатель, только количество интервалов увеличится, чтобы завершить полный цикл.

Здесь мы также можем упомянуть, что двигатели BLDC могут быть как опережающими, так и опережающими. Бесщеточный двигатель внутреннего хода имеет постоянные магниты внутри электромагнитов, и наоборот, двигатель внешнего запуска имеет постоянные магниты снаружи электромагнитов. Опять же, они используют один и тот же принцип работы, и у каждого из них есть свои сильные и слабые стороны.

Хорошо, хватит теории, так что теперь давайте продемонстрируем и посмотрим в реальной жизни то, что мы объяснили выше.Для этого мы подключим три фазы бесщеточного двигателя к осциллографу. Я подключил 3 резистора в одну точку, чтобы создать виртуальную нейтральную точку, а с другой стороны я подключил их к трем фазам двигателя BLDC.

Первое, что мы можем здесь заметить, - это три синусоиды. Эти синусоидальные волны на самом деле являются обратной EFM, генерируемой в фазах, когда они не активны.

Мы можем видеть, что при изменении частоты вращения двигателя частота синусоидальных колебаний изменяется, а также их амплитуда.Чем выше число оборотов в минуту, тем выше частота и амплитуда синусоидальных волн обратной ЭДС. Тем не менее, двигателем являются именно эти пики, которые являются активными фазами, которые генерируют изменяющееся магнитное поле.

Мы можем заметить, что на каждом интервале присутствуют две активные и одна неактивная фаза. Например, здесь у нас активны фазы A и B, а фаза C неактивна. Тогда у нас активны фазы A и C, а фаза B неактивна и так далее.

Здесь я хотел бы дать привет Banggood.ком за предоставление мне этого осциллографа. Это Rigol DS1054Z, и это один из лучших осциллографов начального уровня по своей цене. Он имеет четыре входных канала, полосу пропускания 50 МГц, которая может быть взломана до 100 МГц, имеет частоту дискретизации 1 ГГц / с и относительно большую глубину памяти 24 Мбит / с.

Дисплей 7 дюймов, и он действительно красивый и яркий. Он имеет различные математические функции, фильтры низких и высоких частот, декодирование SPI и I2C и многое другое. Итак, еще раз, большое спасибо Banggood.com и убедитесь, что вы проверите этот осциллограф в их магазине.

Тем не менее, это основной принцип работы бесщеточного двигателя. Если вам нужны более реальные примеры из жизни и вы научитесь управлять моторами, используя Arduino, вы должны проверить вторую часть этого урока.

Я надеюсь, вам понравился этот урок и вы узнали что-то новое. Не стесняйтесь задавать любые вопросы в разделе комментариев ниже и не забудьте проверить мою коллекцию проектов Arduino.

Как работает бесщеточный электродвигатель?

В статье «Как работают электродвигатели» объясняется, как работают щеточных электродвигателей . В типичном двигателе постоянного тока есть постоянные магнита снаружи и вращающаяся якоря внутри. Постоянные магниты являются стационарными, поэтому их называют , статор . Якорь вращается, поэтому он называется ротором и .

Якорь содержит электромагнит .Когда вы запускаете электричество в этот электромагнит, он создает магнитное поле в якоре, которое притягивает и отталкивает магниты в статоре. Таким образом, арматура вращается на 180 градусов. Чтобы он вращался, вы должны изменить полюса электромагнита. Щетки справляются с этим изменением полярности. Они вступают в контакт с двумя вращающимися электродами, прикрепленными к якорю, и изменяют магнитную полярность электромагнита при его вращении.

Эта установка работает, ее просто и дешево изготовить, но у нее много проблем:

  • Щетки со временем изнашиваются.
  • Поскольку щетки создают / разрывают соединения, вы получаете искрение и электрический шум.
  • Щетки ограничивают максимальную скорость двигателя.
  • Наличие электромагнита в центре двигателя затрудняет его охлаждение.
  • Использование щеток ограничивает количество полюсов арматуры.

С появлением дешевых компьютеров и силовых транзисторов стало возможным «вывернуть двигатель наизнанку» и устранить щетки.В бесщеточном двигателе постоянного тока (BLDC) вы надеваете постоянные магниты на ротор и перемещаете электромагниты к статору. Затем вы используете компьютер (подключенный к мощным транзисторам) для зарядки электромагнитов при вращении вала. Эта система имеет все преимущества:

  • Поскольку компьютер управляет двигателем вместо механических щеток, это более точно. Компьютер также может учитывать скорость двигателя в уравнении.Это делает бесщеточные двигатели более эффективными.
  • Нет искрения и гораздо меньше электрических помех.
  • Нет щеток для износа.
  • С помощью электромагнитов на статоре их очень легко охлаждать.
  • Для более точного управления на статоре может быть много электромагнитов.

Единственным недостатком бесщеточного двигателя является его более высокая начальная стоимость, но вы часто можете возместить эту стоимость за счет большей эффективности в течение срока службы двигателя.

Для получения дополнительной информации о бесщеточных двигателях, проверьте ссылки, которые следуют.

Связанные Статьи HowStuffWorks

Больше замечательных ссылок

,

Что такое бесщеточный мотор и как он работает?

EGO Chainsaw: Бесщеточный двигатель увеличивает срок службы аккумулятора.

Что такое бесщеточный мотор и как он работает? Мы ответим на эти вопросы в этой статье.

В нашу современную эпоху электроинструментов и гаджетов неудивительно, что бесколлекторные двигатели становятся все более распространенными в продуктах, которые мы покупаем. Хотя бесщеточный мотор был изобретен в середине 19-го века, только в 1962 году он стал коммерчески жизнеспособным.

Бесщеточные двигатели - это синхронные электродвигатели, которые вращаются электронным способом. Они используют постоянные магниты для перемещения ротора в статоре. Вместо использования щеток и коммутатора, двигатели используют контроллер шагового двигателя. Это создает вращение, которое в свою очередь преобразует электрическую энергию в механическую энергию в отличие от щеточного или обычного двигателя.

История обычного щеточного двигателя

Обычный щеточный двигатель был автоматическим выбором, когда управление крутящим моментом или скоростью было требованием до 1980-х годов.Его история восходит к работам Михаила Фарадея в 1830-х годах. Его работа по определению того, может ли токопроводящий провод создавать круговое магнитное поле вокруг него, была успешной.

Другие ученые, такие как Уильям Стерджон и Джозеф Генри, которые основали работу на экспериментах Фарадея, привели к рождению хорошо разработанной конструкции щеточного двигателя постоянного тока.

Основная область применения обычных двигателей: железнодорожная тяга, стальные прокатные станы, робототехника и принтеры.

Они имеют относительно широкий диапазон мощности от нескольких мегаватт до нескольких ватт, таких как те, которые используются в строительстве игрушек.

Обычный двигатель прост и дешев в изготовлении, но имеет ряд проблем, которые делают его хуже бесщеточного двигателя.

  • Скорость двигателя ограничена из-за щеток.
  • Щетки со временем изнашиваются и, следовательно, требуют периодической замены и обслуживания.
  • Трение, вызванное механическим контактом щеток, приводит к электрическим потерям, износу контактов и накоплению тепла, что значительно снижает производительность двигателя, а также снижает его долговечность.
  • Использование щеток ограничивает число полюсов, которые может иметь арматура.
  • Охлаждать двигатель труднее, так как электромагнит находится в центре двигателя.

Бесщеточные двигатели все чаще заменяют щеточные двигатели из-за их высокой эффективности, плавной подачи крутящего момента, высокой прочности и высокой скорости работы. Их применение в прошлом было сильно ограничено из-за дополнительных затрат на сложный контроллер двигателя, необходимый для работы двигателя.

Бесщеточные моторы и Щеточные моторы.

Основной принцип внутренней работы обоих двигателей в основном аналогичен. Когда обмотки двигателя находятся под напряжением, это создает временное магнитное поле, которое отталкивает или притягивает к постоянным магнитам.

Полученная сила затем преобразуется в вращение вала, которое заставляет двигатель работать. В то время как вал вращается, электрический ток направляется к различным наборам обмоток, таким образом, поддерживая электродвижущее притяжение и отталкивание, которое заставляет ротор вращаться непрерывно.

Бесщеточные двигатели более эффективны в преобразовании электрической энергии в механическую энергию, чем щеточные двигатели. У них нет коммутатора, который позволяет снизить затраты на обслуживание и сложность, а также снизить электромагнитные помехи.

Они могут развивать высокий крутящий момент, хороший отклик на скорость и легко управляются с помощью MCU (блок управления двигателем).

Они также работают в широком диапазоне скоростей, что обеспечивает точное управление движением и удержание крутящего момента в неподвижном состоянии.

Если вы хотите узнать больше, это хороший выбор для расширения ваших знаний.

Итак, что отличает бесщеточные двигатели и щеточные двигатели?

Бесщеточные и щеточные моторы в основном различаются по конструкции.

Щетки в щеточных двигателях используются для подачи тока на обмотки через контакты коммутатора.

Однако бесщеточные двигатели не требуют коммутаторов. Поле в двигателе переключается через усилитель, который запускается коммутирующим устройством.Примером может служить оптический датчик, который измеряет точные движения, так как они не зависят от фаз двигателя.

Обмотки на щеточном двигателе расположены на роторе, а на статоре - на бесщеточном двигателе. Поместив обмотки на статор или неподвижную часть двигателя, можно устранить необходимость в щетках.

В двух словах, основное отличие между бесщеточным двигателем и щеточным двигателем состоит в том, что вместо стационарных магнитов и вращающихся проводов (с щеткой) у бесщеточного двигателя есть стационарные провода и вращающийся магнит.Основным преимуществом является то, что бесщеточный двигатель не имеет трения, поэтому снижает тепло и повышает общую эффективность.

Фантастическая справка по электродвигателям.

Обычное применение бесщеточного двигателя

Бесщеточные двигатели используются вместо различных типов двигателей переменного тока. Это значительно снижает мощность, необходимую для работы устройств. Это увеличивает общую эффективность устройств. В небольших устройствах с батарейным питанием для повышения эффективности привода используются бесщеточные двигатели, что увеличивает срок службы батареи.

В роботизированных пылесосах, где требуется управление скоростью MCU, используется бесщеточный двигатель. Это обеспечивает двунаправленную работу и обеспечивает высокий отклик крутящего момента, а также низкий уровень шума.

Мелкая бытовая техника, как правило, производится в очень больших объемах. Поэтому одним из наиболее важных требований является экономическая эффективность. Поэтому бесщеточный двигатель постоянного тока предпочтительнее, чем щеточный двигатель. Это позволяет снизить цены на устройства, в то же время обеспечивая качество продукции.

Малый вес и высокая выходная мощность бесщеточного двигателя желательны для производства ручных инструментов, таких как снегоуборщики и бензопилы. Они содержат минимальные детали, такие как коммутатор, вращающиеся детали и контактные кольца, которые способствуют увеличению его веса.

Бесщеточные двигатели также доминируют в нескольких областях применения, таких как жесткие диски, насосы, вентиляторы, кофемашины, фены, миксеры и CD / DVD-плееры в приложениях с переменной и регулируемой скоростью.

Сравните производительность для дрелей

Преимущества бесщеточного двигателя:

  • Отсутствие щеток обеспечивает низкое трение во время работы двигателя и снижает выработку тепла, что увеличивает срок службы мотор.
  • Минимальный нагрев и износ двигателя из-за отсутствия механического контакта на двигателе значительно улучшают передачу мощности и электрический КПД, что приводит к повышению производительности и мощности.
  • Повышенная эффективность бесщеточного мотора помогает продлить срок службы батареи до 50% и более.
  • Искрения нет, и двигатель производит меньше электрических помех.
  • Тепловыделение лучше, поскольку статор, в котором расположены обмотки, подключен к корпусу.

Недостатки бесщеточного двигателя:

Первоначальная стоимость двигателя высока из-за необходимости в коммутирующих устройствах, таких как датчик и контроллер или привод.

Почему бесщеточные двигатели являются лучшим выбором?

Бесщеточный двигатель обеспечивает большую надежность и эффективность благодаря своему малому весу и размеру по сравнению с щеточными двигателями.

КПД для бесщеточного двигателя обычно составляет 85-90%, в то время как КПД для щеточного мотора составляет 75-80%. Значительная разница в эффективности означает, что большая часть общей мощности, используемой двигателем, преобразуется в вращающую силу, и, следовательно, меньше энергии теряется в виде тепла.


Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.