Брушени ДЦ мотор: И даље веома одржива опција

ДЦ и корачни мотори без четкица могу добити више пажње од класичног брушеног ДЦ мотора, али овај други може бити бољи избор у неким апликацијама.

Већина дизајнера који желе да изаберу мали једносмерни мотор – типично јединицу под- или фракционих коњских снага – обично у почетку гледају на само две опције: ДЦ (БЛДЦ) мотор без четкица или корачни мотор.Коју да изаберете је засновано на апликацији, пошто је БДЛЦ генерално бољи за континуирано кретање, док је корачни мотор бољи за позиционирање, напред-назад и заустављање/покретање кретања.Сваки тип мотора може да пружи потребне перформансе са правим контролером, који може бити ИЦ или модул у зависности од величине и специфичности мотора.Ови мотори се могу покретати помоћу „паметних“ уграђених у наменске ИЦ-ове за контролу покрета или процесора са уграђеним фирмвером.

Али погледајте мало ближе понуде продаваца ових БЛДЦ мотора и видећете да готово увек нуде и брушене ДЦ (БДЦ) моторе, који постоје „заувек“.Овај распоред мотора има дуго и утврђено место у историји електромоторне снаге, јер је то био први дизајн електромотора било које врсте.Десетине милиона ових брушених мотора се користи сваке године за озбиљне, нетривијалне апликације као што су аутомобили.

Прве сирове верзије брушених мотора осмишљене су почетком 1800-их, али напајање чак и малог корисног мотора било је изазов.Генератори потребни за њихово напајање још нису били развијени, а доступне батерије су имале ограничен капацитет, велике величине и још увек су се морале некако „допунити“.На крају, ови проблеми су превазиђени.До касних 1800-их, инсталирани су брушени ДЦ мотори од десетина и стотина коњских снага који су били у општој употреби;многи се и данас користе.

Основни брушени ДЦ мотор не захтева никакву „електронику“ да би функционисао, јер је уређај који само-комутира.Принцип рада је једноставан, што је једна од његових врлина.Брушени ДЦ мотор користи механичку комутацију за пребацивање поларитета магнетног поља ротора (који се назива и арматура) у односу на статор.Насупрот томе, магнетно поље статора развијају или електромагнетни калемови (историјски) или модерни, моћни трајни магнети (за многе данашње имплементације) (слика 1).


Слика 1: Традиционални брушени ДЦ мотор се ослања на механичку комутацију преко брушеног да би се променио поларитет магнетног поља ротора, изазивајући тако континуирано ротационо кретање.(Слика:ХПИ Рацинг А/С)

Интеракција и понављано преокрет магнетног поља између намотаја ротора на арматури и фиксног поља статора изазивају континуирано ротационо кретање.Акција комутације која преокреће поље ротора се остварује преко физичких контаката (названих четкица), који додирују и доводе снагу до калемова арматуре.Ротација мотора не само да обезбеђује жељено механичко кретање, већ и пребацивање поларитета роторског намотаја потребног да изазове привлачење/одбијање у односу на фиксно поље статора – опет, није потребна никаква електроника, пошто се ДЦ напајање примењује директно на намотаји намотаја статора (ако их има) и четке.

Основна контрола брзине се постиже подешавањем примењеног напона, али то указује на један од недостатака брушеног мотора: нижи напон смањује брзину (што је била намера) и драматично смањује обртни момент, што је обично нежељена последица.Коришћење брушеног мотора који се напаја директно са ДЦ шина је генерално прихватљиво само у ограниченим или некритичним апликацијама као што су рад са малим играчкама и анимираним екранима, посебно ако је потребна контрола брзине.

Насупрот томе, мотор без четкица има низ електромагнетних намотаја (полова) фиксираних на месту око унутрашњости кућишта, а трајни магнети високе чврстоће су причвршћени за ротирајућу осовину (ротор) (слика 2).Како контролна електроника напаја полове у низу (електронска комутација – ЕЦ), магнетно поље које окружује ротор ротира и тако привлачи/одбија ротор својим фиксним магнетима, који је приморан да прати поље.


Слика 2: ДЦ мотор без четкица користи електронску комутацију за промену поларитета полова који окружују ротор.(Слика:ХПИ Рацинг А/С)

Струја која покреће полове БЛДЦ мотора може бити квадратни талас, али то је неефикасно и индукује вибрације, тако да већина дизајна користи таласни облик са обликом прилагођеним жељеној комбинацији електричне ефикасности и прецизности кретања.Даље, контролер може фино подесити таласну форму покретања енергије за брза, али глатка стартовања и заустављања без прекорачења и оштар одговор на механичке транзијенте оптерећења.Доступни су различити контролни профили и трајекторије које одговарају позицији мотора и брзини према потребама апликације.

 

Уредила Лиса


Време поста: 12.11.2021