Kuidas arvutada BLDC mootori tagasi EMF?

Mis on BLDC mootor?

Harjadeta alalisvoolumootor (BLDC) on elektrimootor, mis töötab alalisvooluga (DC), kuid ei vaja kommuteerimiseks mehaanilisi harju. Selle asemel kasutab see elektroonilist kommutatsiooni, et juhtida mootori mähistes voolu, muutes selle tõhusamaks, vastupidavamaks ja töökindlamaks kui tavalised harjatud mootorid.

BLDC mootori põhistruktuur

A BLDC mootor  koosneb kahest põhikomponendist:

• Staator: statsionaarne osa, mis sisaldab vaskmähiseid. Kui need mähised pingestatakse järjestikku, loovad nad pöörleva magnetvälja.

• Rootor: pöörlev osa, mis sisaldab püsimagneteid. Staatori magnetvälja ja rootori magnetite vaheline koostoime tekitab pöördemomendi, mis põhjustab rootori pöörlemise.

• 
  

BLDC mootorite tööpõhimõte

BLDC mootorid töötavad elektromagnetilise induktsiooni põhimõttel. Staatori mähised pingestatakse kindlas järjestuses, tekitades pöörleva magnetvälja. See väli interakteerub rootori magnetitega, pannes rootori järgima pöörlevat välja ja tekitama pidevat liikumist.

Elektrooniline kommutatsioon

Voolu lülitamist mähistes juhib elektrooniline kiiruskontroller (ESC). Halli andurid või asendikooderid annavad kontrollerile reaalajas rootori asendi tagasisidet, mis tagab õigete mähiste õigel ajal pingestamise, võimaldades sujuvat ja tõhusat pöörlemist.

BLDC mootorite tüübid

1. Anduripõhised BLDC mootorid

Need mootorid kasutavad rootori asendi tuvastamiseks ja kommutatsiooni vastavalt reguleerimiseks Halli andureid.

2. Andurita BLDC mootorid

Anduriteta mootorid tuginevad rootori liikumisel genereeritud tagumisele EMF-ile (elektromotive jõud), mis määrab selle asukoha, välistades vajaduse Halli andurite järele.

Mis on tagumine EMF BLDC mootoris?

Tagasi elektromotoorjõud (Back EMF) on pinge, mis tekib rootori liikumisel läbi staatori magnetvälja harjadeta alalisvoolu (BLDC) mootoris. See pinge on vastupidine rakendatavale pingele ja on otseselt võrdeline mootori kiirusega. Mootori kontrollerite kavandamisel ja mootori jõudluse optimeerimisel on oluline mõista, kuidas EMF-i tagasi arvutada.

Tagasi EMF-i valem BLDC mootoris

Tagumine EMF a BLDC mootorit  saab arvutada järgmise valemi abil:

Kus:

• Eb = tagumine EMF (voldid)

• Ke = tagumine EMF-konstant (volti radiaani kohta sekundis või volti pöörde kohta minutis)

• ω = rootori nurkkiirus (radiaani sekundis või RPM)

• 
  

Teisendus RPM-i ja radiaanide vahel sekundis

Kui mootori kiirus on antud pöörete arvuga minutis (RPM), tuleb see teisendada radiaanideks sekundis (rad/s), kasutades valemit:

Kus:

• N = rootori kiirus p/min

• 2π = radiaanideks teisendustegur

• 
  

Tagasi EMF-i samm-sammult arvutamine

1. samm: määrake mootori kiirus (rpm või radiaanid sekundis)

Kui mootori kiirus on antud rpm-des, teisendage see radiaanideks sekundis:

Näiteks kui mootor töötab 3000 p/min:

2. samm: leidke tagumine EMF-konstant (Ke)

Tagumine EMF-konstant on sageli esitatud mootori andmelehtedel. Seda saab täpsustada järgmiselt:

• Volti pöörete kohta

• Volti radiaani kohta sekundis

Kui väärtus on antud Voltides pöörete kohta minutis, tuleb see teisendada voltideks radiaani kohta sekundis:

Kus:

• Kv on mootori pöörlemiskiiruse konstant (rpm ühe volti kohta)

• 
  

3. samm: arvutage tagasi EMF

Kasutades valemit:

Tagumise EMF-i leidmiseks asendage väärtused.

Arvutamise näide

Kaaluge a BLDC mootor  koos:

• Kiirus N = 3000 RPMN

• Tagasi EMF konstant Ke=0,02 volti rad/s kohta

Alternatiivne valem, kasutades rida-realt tagasi EMF-i

Kui mootori tagumine EMF on antud ridadevahelise väärtusena, on valem järgmine:

Kus:

• VLL = Line-to-line tagasi EMF pinge

• N = rootori kiirus p/min

• 
  

Tagasi EMF-i arvutamise tähtsus

Mootori kontrolleri disain

Täpne tagumine EMF-arvutus aitab kujundada mootorikontrollereid, mis suudavad tõhusalt reguleerida mootori kiirust ja pöördemomenti.

Ülepingekaitse

Kuna tagumine EMF suureneb koos kiirusega, aitab maksimaalse genereeritud pinge teadmine kaitsta süsteemi ülepinge tingimuste eest.

Tõhususe optimeerimine

EMF-i tagasiarvutamine võimaldab mootori parameetreid peenhäälestada, et saavutada maksimaalne efektiivsus erinevatel koormustingimustel.

BLDC mootorite eelised

• Kõrgem kasutegur: hõõrdumise ja kuumuse tõttu läheb kaotsi vähem energiat.

• Pikem eluiga: harjade puudumine tähendab vähem kulumist.

• Täpne juhtimine: sobib rakendustele, mis nõuavad kiiruse ja pöördemomendi reguleerimist.

• Alumine hooldus: pole vaja perioodilist harja vahetada.

• 
  

BLDC mootorite rakendused

BLDC mootoreid kasutatakse nende tõhususe ja töökindluse tõttu laialdaselt erinevates tööstusharudes. Levinud rakendused hõlmavad järgmist:

• Elektrisõidukid (EV) ja hübriidautod

• Droonid ja robootika

• Kodumasinad (ventilaatorid, pesumasinad, kliimaseadmed)

• Tööstusautomaatika ja CNC-masinad

• HVAC süsteemid

• 
  

Järeldus

The BLDC mootor  on muutnud elektrimootoritööstuses revolutsiooni, pakkudes suuremat tõhusust, pikemat eluiga ning suuremat kontrolli kiiruse ja pöördemomendi üle. Selle rakendused ulatuvad igapäevastest kodumasinatest kuni keerukate tööstussüsteemideni, mistõttu on see kaasaegses tehnoloogias eelistatud valik.

BLDC-mootori tagumise EMF-i arvutamine on mootori tõhusa juhtimise ja kaitse jaoks hädavajalik. Kasutades sobivat valemit ja ühikuid õigesti teisendades, on võimalik saada täpsed EMF-i tagasiväärtused, mis tagab mootori optimaalse jõudluse ja pikaealisuse.