Princípio do controle do motor DC sem escova

Título: Princípio do Controle do Motor DC sem escova

Introdução: No reino do controle do motor, a capacidade de regular com precisão a rotação e a velocidade dos motores é fundamental. Esse controle é facilitado por sistemas de acionamento de motor, também conhecido como controladores de velocidade eletrônica (ESCs). As ESCs são categorizadas em tipos escovados e sem escova, dependendo do tipo de motor em que são emparelhados.

Os motores CC escovados apresentam um ímã permanente estacionário com bobinas enroladas ao redor do rotor. A rotação é alcançada alterando intermitentemente a direção do campo magnético através de um contato de escova e comutador. Por outro lado, os motores CC sem escova não possuem pincéis e comutadores; Seus rotores consistem em ímãs permanentes enquanto as bobinas permanecem estacionárias. Para ativar a rotação em motores CC sem escova, é necessário um controlador de velocidade eletrônico para alterar continuamente a direção da corrente nas bobinas fixas, garantindo a repulsão entre as bobinas e os ímãs permanentes para sustentar a rotação.

Enquanto os motores escovados podem operar sem um ESC fornecendo diretamente a energia, eles não têm controle de velocidade. Por outro lado, os motores CC sem escova requerem um ESC para operação. O ESC converte a energia CC em energia CA trifásica para acionar motores CC sem escova.

As ESCs iniciais apresentavam principalmente controle de motor escovado. A distinção entre ESCs escovados e sem escova está em sua compatibilidade com os respectivos tipos de motores. Os motores escovados utilizam escovas de carbono, distinguindo -os de motores sem escova, onde o rotor é composto de blocos magnéticos e o estator permanece estacionário. A nomenclatura de ESCs escovadas e escovas é derivada dessas distinções motoras. Em termos técnicos, a saída de saída do ESCs escovada CC, enquanto o ESCS sem escova Santa energia CA trifásica. A potência de CC, encontrada em baterias com terminais positivos e negativos, contrasta com a potência CA, que oscila entre positivo e negativo ao longo de um único fio. A compreensão dessas distinções estabelece as bases para compreender a potência de CA trifásica e a energia CC.

As ESCs sem escova recebem entrada CC, estabilizam a tensão com um capacitor de filtragem e dividem a energia em dois ramos: um para o circuito do eliminador de bateria do ESC (BEC) e outro para uso do MOSFET. Após a ativação, o microcontrolador do ESC inicia a oscilação do MOSFET, produzindo o som característico da operação do motor sem escova. Alguns ESCs apresentam funcionalidade de calibração do acelerador para garantir o posicionamento adequado do acelerador antes de inserir o modo de espera. O microcontrolador dentro do ESC ajusta a saída de tensão, frequência e direção da unidade com base nos sinais PWM para controlar a velocidade e a direção do motor. Durante a operação do motor, três conjuntos de MOSFETs dentro do trabalho ESC em conjunto para gerar uma frequência de 8000Hz, imitando efetivamente um inversor ou controlador de velocidade usado em aplicações de motores industriais.

As ESCs sem escova requerem entrada de CC normalmente fornecida por baterias de lítio. Sua saída consiste em energia CA trifásica capaz de dirigir diretamente os motores. Para modelos aéreos, como quadcopters, ESCs especializados com três linhas de entrada de sinal para controle de PWM são essenciais. Os quadcopters apresentam quatro hélices organizadas em uma configuração cruzada para combater as tendências de rotação inerentes. O pequeno diâmetro de cada hélice dispersa as forças centrífugas, diferentemente das hélices tradicionais do rotor que concentram as forças centrífugas inerciais. Como resultado, os quadcopters requerem Escs de alta velocidade para resposta rápida às mudanças de atitude, pois as ESCs convencionais de PPM com aproximadamente 50Hz taxas de atualização são inadequadas para os ajustes rápidos necessários no controle de vôo quadcopter.

Conclusão: Em resumo, o princípio do controle do motor DC sem escova envolve o uso de controladores de velocidade eletrônica para converter a energia CC em energia CA trifásica para acionar motores sem escova. Compreender os meandros da operação ESC, da calibração do acelerador ao processamento de sinal PWM, é crucial para otimizar o desempenho do motor em várias aplicações, incluindo modelos aéreos como quadcopters. ESCs especializadas com interfaces de comunicação de alta velocidade desempenham um papel crítico para garantir a dinâmica de voo estável e os recursos rápidos de resposta, tornando-os componentes indispensáveis ​​nos modernos sistemas de controle de motores.