Bešepetiniai elektros varikliai naudojami medicinos įrangoje, orlaivių modeliavime, naftotiekių vamzdžių uždarymo pavarose, taip pat daugelyje kitų pramonės šakų. Tačiau jie turi savo trūkumų, savybių ir privalumų, kurie kartais atlieka pagrindinį vaidmenį kuriant įvairius įrenginius. Kad ir kaip būtų, tokie elektros varikliai, palyginti su asinchroniniais kintamosios srovės įrenginiais, užima palyginti nedidelę nišą.
Elektros variklių ypatybės
Viena iš priežasčių, kodėl dizaineriai domisi varikliais be šepetėlių, yra didelio greičio mažų matmenų variklių poreikis. Be to, šie varikliai turi labai tikslią padėtį. Konstrukcija turi judantį rotorių ir fiksuotą statorių. Ant rotoriaus yra vienas nuolatinis magnetas arba keli, išdėstyti tam tikra seka. Ant statoriaus yra ritės, kurios sukuriamagnetinis laukas.
Reikia atkreipti dėmesį į dar vieną savybę – varikliai be šepetėlių gali turėti inkarą, esantį tiek viduje, tiek išorėje. Todėl dviejų tipų konstrukcijos gali turėti specifinį pritaikymą skirtingose srityse. Kai armatūra yra viduje, pasirodo, kad pasiekiamas labai didelis sukimosi greitis, todėl tokie varikliai labai gerai dirba projektuojant aušinimo sistemas. Jei sumontuota išorinė rotoriaus pavara, galima pasiekti labai tikslų padėties nustatymą, taip pat didelį atsparumą perkrovai. Labai dažnai tokie varikliai naudojami robotikoje, medicinos įrangoje, staklėse su dažnių programų valdymu.
Kaip veikia varikliai
Norėdami varyti bešepetinio nuolatinės srovės variklio rotorių, turite naudoti specialų mikrovaldiklį. Jo negalima paleisti taip pat kaip sinchroninio ar asinchroninio įrenginio. Mikrovaldiklio pagalba pasirodo, kad variklio apvijos įjungiamos taip, kad statoriaus ir armatūros magnetinio lauko vektorių kryptis būtų statmena.
Kitaip tariant, vairuotojo pagalba galima reguliuoti sukimo momentą, kuris veikia bešepetėlio variklio rotorių. Norint perkelti armatūrą, būtina tinkamai perjungti statoriaus apvijas. Deja, neįmanoma užtikrinti sklandaus sukimosi valdymo. Tačiau jį galima labai greitai padidinti.variklio rotoriaus greitis.
Skirtumai tarp variklių su šepečiu ir be šepetėlių
Pagrindinis skirtumas yra tas, kad modelių varikliai be šepetėlių neturi rotoriaus apvijos. Kolektorių elektros variklių atveju ant jų rotorių yra apvijos. Tačiau nuolatiniai magnetai yra sumontuoti ant stacionarios variklio dalies. Be to, ant rotoriaus sumontuotas specialios konstrukcijos kolektorius, prie kurio prijungiami grafito šepečiai. Su jų pagalba rotoriaus apvijai tiekiama įtampa. Bešepetėlio variklio veikimo principas taip pat labai skiriasi.
Kaip veikia kolektoriaus mašina
Norėdami paleisti kolektoriaus variklį, turėsite įjungti įtampą lauko apvijai, kuri yra tiesiai ant armatūros. Tokiu atveju susidaro pastovus magnetinis laukas, kuris sąveikauja su statoriaus magnetais, dėl ko sukasi armatūra ir ant jo pritvirtintas kolektorius. Tokiu atveju maitinimas tiekiamas kitai apvijai, ciklas kartojamas.
Rotoriaus sukimosi greitis tiesiogiai priklauso nuo magnetinio lauko intensyvumo, o paskutinė charakteristika tiesiogiai priklauso nuo įtampos dydžio. Todėl norint padidinti arba sumažinti greitį, būtina keisti maitinimo įtampą.
Norėdami įgyvendinti atvirkščiai, tereikia pakeisti variklio jungties poliškumą. Tokiam valdymui nebūtina naudoti specialių mikrovaldiklių,sukimosi greitį galite keisti naudodami įprastą kintamąjį rezistorių.
Bešepetėlių mašinų ypatybės
Tačiau bešepetėlio variklio valdyti neįmanoma be specialių valdiklių. Remdamiesi tuo, galime daryti išvadą, kad tokio tipo varikliai negali būti naudojami kaip generatorius. Siekiant efektyvaus valdymo, rotoriaus padėtį galima stebėti naudojant kelis Hall jutiklius. Naudojant tokius paprastus įrenginius galima žymiai pagerinti našumą, tačiau elektros variklio kaina padidės kelis kartus.
Bešepetėlių variklių paleidimas
Nėra prasmės gaminti mikrovaldiklius patiems, daug geresnis pasirinkimas būtų pirkti gatavus, nors ir kiniškus. Tačiau rinkdamiesi turite laikytis šių rekomendacijų:
- Prisiminkite didžiausią leistiną srovę. Šis parametras bus naudingas įvairių tipų pavaroms. Charakteristika dažnai nurodoma gamintojų tiesiogiai modelio pavadinime. Labai retai nurodomos reikšmės, būdingos piko režimams, kai mikrovaldiklis negali veikti ilgą laiką.
- Nepertraukiamam veikimui taip pat reikia atsižvelgti į maksimalią maitinimo įtampą.
- Būtinai atsižvelkite į visų vidinių mikrovaldiklio grandinių varžą.
- Būtinai atsižvelkite į maksimalų šio mikrovaldiklio veikimui būdingą apsisukimų skaičių. Atkreipkite dėmesį, kad jis nėragalės padidinti maksimalų greitį, nes apribojimas yra programinės įrangos lygiu.
- Pigių modelių mikrovaldiklių įrenginių generuojamų impulsų dažnis yra 7…8 kHz diapazone. Brangias kopijas galima perprogramuoti ir šis parametras padidėja 2–4 kartus.
Pabandykite pasirinkti mikrovaldiklius visais atžvilgiais, nes jie turi įtakos galiai, kurią gali išvystyti elektros variklis.
Kaip tai valdoma
Elektroninis valdymo blokas leidžia perjungti pavaros apvijas. Norint nustatyti perjungimo momentą naudojant tvarkyklę, rotoriaus padėtis stebima pavaroje sumontuotu Holo jutikliu.
Jei tokių įrenginių nėra, būtina nuskaityti atvirkštinę įtampą. Jis susidaro statoriaus ritėse, kurios šiuo metu nėra prijungtos. Valdiklis yra aparatinės ir programinės įrangos kompleksas, leidžiantis sekti visus pakeitimus ir kuo tiksliau nustatyti perjungimo tvarką.
Trifaziai varikliai be šepetėlių
Daugelis bešepetėlių elektros variklių, skirtų lėktuvų modeliams, maitinami nuolatine srove. Tačiau yra ir trifazių atvejų, kai įrengiami keitikliai. Jie leidžia gauti trifazius impulsus iš pastovios įtampos.
Darbas yra toks:
- Ritė "A" gauna impulsus išteigiama vertė. Ant ritės "B" - su neigiama verte. Dėl to inkaras pradės judėti. Jutikliai fiksuoja poslinkį ir į valdiklį siunčiamas signalas kitam perjungimui.
- Ritė "A" yra išjungta, o teigiamas impulsas siunčiamas į "C" apviją. Perjungimo apvija "B" nesikeičia.
- Teigiamas impulsas taikomas ritei „C“, o neigiamas impulsas siunčiamas į „A“.
- Tada įsijungia pora „A“ir „B“. Jiems atitinkamai tiekiamos teigiamos ir neigiamos impulsų reikšmės.
- Tada teigiamas impulsas vėl patenka į „B“ritę, o neigiamas – į „C“.
- Paskutiniame etape įjungiama ritė "A", kuri gauna teigiamą impulsą, o neigiamas - į C.
Ir po to visas ciklas kartojasi.
Naudojimo pranašumai
Sunku savo rankomis pasigaminti bešepetį elektros variklį, o valdyti mikrovaldikliu beveik neįmanoma. Todėl geriausia naudoti paruoštus pramoninius dizainus. Tačiau būtinai atsižvelkite į naudą, kurią suteikia pavara naudojant variklius be šepetėlių:
- Žymiai ilgesnis išteklius nei kolektorių mašinos.
- Aukštas efektyvumo lygis.
- Galingesnis nei varikliai su šepečiu.
- Sukimosi greitis didėja daug greičiau.
- Veikimo metu nekyla kibirkščių, todėl jas galima naudoti aplinkoje, kurioje yra didelis gaisro pavojus.
- Labai lengva vairuoti.
- Darbo metu nereikia naudoti papildomų aušinimo komponentų.
Iš trūkumų galima išskirti labai didelę kainą, jei dar atsižvelgsime ir į valdiklio kainą. Net trumpam įjungti tokį elektros variklį, norint patikrinti jo veikimą, nepavyks. Be to, remontuoti tokius variklius yra daug sunkiau dėl jų konstrukcijos ypatybių.
