Harjadeta alalisvoolumootori juhtimise põhimõte

Pealkiri: Harjadeta alalisvoolumootori juhtimise põhimõte

Sissejuhatus: Mootori juhtimise valdkonnas on mootorite pöörlemissageduse ja kiiruse täpse reguleerimise võimalus ülimalt oluline. Seda juhtimist hõlbustavad mootoriajamisüsteemid, mida nimetatakse ka elektroonilisteks kiirusregulaatoriteks (ESC). ESC-d liigitatakse harjatud ja harjadeta tüüpidesse, olenevalt mootori tüübist, millega need on seotud.

Harjatud alalisvoolumootoritel on statsionaarne püsimagnet, mille mähised on keritud ümber rootori. Pöörlemine saavutatakse magnetvälja suuna vahelduva muutmisega harja ja kommutaatori kontakti kaudu. Seevastu harjadeta alalisvoolumootoritel puuduvad harjad ja kommutaatorid; nende rootorid koosnevad püsimagnetitest, samal ajal kui mähised jäävad paigale. Harjadeta alalisvoolumootorite pöörlemise võimaldamiseks on vaja elektroonilist kiiruse regulaatorit, mis muudaks pidevalt fikseeritud mähiste voolu suunda, tagades pöörlemise säilitamiseks mähiste ja püsimagnetite vahelise tõrjumise.

Kuigi harjatud mootorid võivad töötada ilma ESC-ta, toiteallikaga otse, puudub neil kiiruse reguleerimine. Teisest küljest on harjadeta alalisvoolumootorite jaoks vaja ESC-d. ESC muudab alalisvoolu kolmefaasiliseks vahelduvvooluks, et juhtida harjadeta alalisvoolumootoreid.

Varastel ESC-del oli peamiselt harjatud mootori juhtimine. Erinevus harjatud ja harjadeta ESC-de vahel seisneb nende ühilduvuses vastavate mootoritüüpidega. Harjatud mootorid kasutavad süsinikharju, eristades neid harjadeta mootoritest, mille rootor koosneb magnetplokkidest ja staator jääb paigale. Harjatud ja harjadeta ESC-de nomenklatuur tuleneb nendest mootorite eristustest. Tehnilises mõttes annavad harjatud ESC-d alalisvoolu, harjadeta ESC-d aga kolmefaasilist vahelduvvoolu. Positiivse ja negatiivse klemmiga akudes leiduv alalisvoolutoide on kontrastiks vahelduvvooluga, mis võngub ühe juhtme vahel positiivse ja negatiivse vahel. Nende erinevuste mõistmine paneb aluse kolmefaasilise vahelduvvoolu ja alalisvoolu mõistmisele.

Harjadeta ESC-d saavad alalisvoolu sisendit, stabiliseerivad pinget filtreeriva kondensaatoriga ja jagavad toite kaheks haruks: üks ESC aku eemaldamise ahela (BEC) jaoks ja teine ​​​​MOSFET-i kasutamiseks. Aktiveerimisel käivitab ESC mikrokontroller MOSFET-i võnkumise, tekitades harjadeta mootorile iseloomuliku heli. Mõnel ESC-l on gaasihoovastiku kalibreerimise funktsioon, et tagada gaasihoovastiku õige asend enne ooterežiimi sisenemist. ESC-s olev mikrokontroller reguleerib PWM-signaalide põhjal pinget, sagedust ja ajami suunda, et juhtida mootori kiirust ja suunda. Mootori töötamise ajal töötavad ESC-s kolm MOSFET-i komplekti koos, et genereerida 8000 Hz sagedust, jäljendades tõhusalt inverterit või kiiruse regulaatorit, mida kasutatakse tööstuslikes mootorites.

Harjadeta ESC-d vajavad alalisvoolu sisendit, mida tavaliselt varustavad liitiumakud. Nende väljund koosneb kolmefaasilisest vahelduvvoolust, mis on võimeline otseselt mootoreid juhtima. Õhumudelite (nt kvadrokopterite) jaoks on kolme signaalisisendiliiniga spetsiaalsed ESC-d PWM-i juhtimiseks hädavajalikud. Nelikkopteritel on neli propellerit, mis on paigutatud ristkonfiguratsiooniga, et neutraliseerida loomupäraseid pöörlemissuundumusi. Iga sõukruvi väike läbimõõt hajutab tsentrifugaaljõude, erinevalt traditsioonilistest rootorlennuki propelleritest, mis koondavad inertsiaalseid tsentrifugaaljõude. Seetõttu vajavad nelikkopterid kiireks reageerimiseks hoiakumuutustele kiireid ESC-sid, kuna tavapärased ligikaudu 50 Hz uuendussagedusega PPM ESC-d ei ole neljakopteri lennujuhtimisel vajalike kiirete reguleerimiste jaoks piisavad.

Kokkuvõte: Harjadeta alalisvoolumootori juhtimise põhimõte hõlmab elektrooniliste kiirusregulaatorite kasutamist alalisvoolu muundamiseks harjadeta mootorite juhtimiseks kolmefaasiliseks vahelduvvooluks. ESC toimimise keerukuse mõistmine, alates gaasihoova kalibreerimisest kuni PWM-signaali töötlemiseni, on mootori jõudluse optimeerimiseks erinevates rakendustes ülioluline, sealhulgas õhumudelites, näiteks neljakopterites. Spetsiaalsed kiirete sideliidestega ESC-d mängivad stabiilse lennudünaamika ja kiire reageerimisvõime tagamisel olulist rolli, muutes need tänapäevaste mootorijuhtimissüsteemide asendamatuteks komponentideks.