Les moteurs électriques sans balais sont utilisés dans les équipements médicaux, la modélisation d'avions, les commandes d'arrêt de conduites d'oléoducs, ainsi que dans de nombreuses autres industries. Mais ils ont leurs inconvénients, leurs caractéristiques et leurs avantages, qui jouent parfois un rôle clé dans la conception de divers appareils. Quoi qu'il en soit, ces moteurs électriques occupent une niche relativement petite par rapport aux machines à courant alternatif asynchrones.
Caractéristiques des moteurs électriques
L'une des raisons pour lesquelles les concepteurs s'intéressent aux moteurs sans balais est le besoin de moteurs à grande vitesse de petites dimensions. De plus, ces moteurs ont un positionnement très précis. La conception a un rotor mobile et un stator fixe. Sur le rotor, il y a un ou plusieurs aimants permanents, disposés dans un certain ordre. Sur le stator, il y a des bobines qui créentchamp magnétique.
Une autre caractéristique doit être notée: les moteurs sans balais peuvent avoir une ancre située à l'intérieur et à l'extérieur. Par conséquent, les deux types de construction peuvent avoir des applications spécifiques dans des domaines différents. Lorsque l'induit est situé à l'intérieur, il s'avère qu'il atteint une vitesse de rotation très élevée, de sorte que de tels moteurs fonctionnent très bien dans la conception de systèmes de refroidissement. Si un entraînement à rotor externe est installé, un positionnement très précis peut être obtenu, ainsi qu'une résistance élevée aux surcharges. Très souvent, ces moteurs sont utilisés dans la robotique, l'équipement médical, dans les machines-outils avec contrôle de programme de fréquence.
Comment fonctionnent les moteurs
Pour entraîner le rotor d'un moteur à courant continu sans balais, vous devez utiliser un microcontrôleur spécial. Il ne peut pas être démarré de la même manière qu'une machine synchrone ou asynchrone. À l'aide d'un microcontrôleur, il s'avère qu'il allume les enroulements du moteur de sorte que la direction des vecteurs de champ magnétique sur le stator et l'induit soit orthogonale.
En d'autres termes, à l'aide d'un driver, il est possible de réguler le couple qui agit sur le rotor d'un moteur brushless. Pour déplacer l'induit, il est nécessaire d'effectuer la commutation correcte dans les enroulements du stator. Malheureusement, il n'est pas possible de fournir un contrôle de rotation en douceur. Cependant, il peut être augmenté très rapidement.vitesse du rotor du moteur.
Différences entre les moteurs brushed et brushless
La principale différence est que les moteurs sans balais des modèles n'ont pas d'enroulement sur le rotor. Dans le cas des moteurs électriques à collecteur, il y a des enroulements sur leurs rotors. Mais des aimants permanents sont installés sur la partie fixe du moteur. De plus, un collecteur de conception spéciale est installé sur le rotor, auquel sont connectés des balais en graphite. Avec leur aide, une tension est appliquée à l'enroulement du rotor. Le principe de fonctionnement d'un moteur sans balais est également très différent.
Comment fonctionne la machine de collecte
Pour démarrer le moteur du collecteur, vous devrez appliquer une tension à l'enroulement de champ, qui est situé directement sur l'induit. Dans ce cas, un champ magnétique constant est formé, qui interagit avec les aimants du stator, à la suite de quoi l'armature et le collecteur fixé dessus tournent. Dans ce cas, l'alimentation est fournie à l'enroulement suivant, le cycle est répété.
La vitesse de rotation du rotor dépend directement de l'intensité du champ magnétique, et la dernière caractéristique dépend directement de l'amplitude de la tension. Par conséquent, pour augmenter ou diminuer la vitesse, il est nécessaire de modifier la tension d'alimentation.
Pour implémenter l'inverse, il vous suffit de changer la polarité de la connexion du moteur. Pour un tel contrôle, il n'est pas nécessaire d'utiliser des microcontrôleurs spéciaux,vous pouvez modifier la vitesse de rotation à l'aide d'une résistance variable conventionnelle.
Caractéristiques des machines brushless
Mais le contrôle d'un moteur brushless est impossible sans l'utilisation de contrôleurs spéciaux. Sur cette base, nous pouvons conclure que les moteurs de ce type ne peuvent pas être utilisés comme générateur. Pour un contrôle efficace, la position du rotor peut être surveillée à l'aide de plusieurs capteurs Hall. Avec l'aide d'appareils aussi simples, il est possible d'améliorer considérablement les performances, mais le coût du moteur électrique augmentera plusieurs fois.
Démarrage des moteurs brushless
Cela n'a aucun sens de fabriquer des microcontrôleurs par vous-même, une bien meilleure option serait d'acheter des microcontrôleurs prêts à l'emploi, bien que chinois. Mais vous devez respecter les recommandations suivantes lors de votre choix:
- N'oubliez pas le courant maximal autorisé. Ce paramètre sera utile pour différents types de fonctionnement du variateur. La caractéristique est souvent indiquée par les fabricants directement dans le nom du modèle. Très rarement, des valeurs sont indiquées qui sont typiques des modes de crête, dans lesquels le microcontrôleur ne peut pas fonctionner pendant une longue période.
- Pour un fonctionnement continu, la tension d'alimentation maximale doit également être prise en compte.
- Assurez-vous de tenir compte de la résistance de tous les circuits internes du microcontrôleur.
- Assurez-vous de prendre en compte le nombre maximal de tours typique pour le fonctionnement de ce microcontrôleur. Veuillez noter qu'il n'est paspourra augmenter la vitesse maximale, puisque la limitation est faite au niveau du logiciel.
- Les modèles bon marché de dispositifs à microcontrôleur ont une fréquence d'impulsions générées dans la plage de 7 à 8 kHz. Les copies coûteuses peuvent être reprogrammées et ce paramètre augmente de 2 à 4 fois.
Essayez de sélectionner les microcontrôleurs à tous égards, car ils affectent la puissance que le moteur électrique peut développer.
Comment est-il géré
L'unité de commande électronique permet de commuter les enroulements d'entraînement. Pour déterminer le moment de la commutation à l'aide du conducteur, la position du rotor est surveillée par le capteur Hall installé sur le lecteur.
Dans le cas où de tels dispositifs n'existent pas, il est nécessaire de lire la tension inverse. Il est généré dans les bobines du stator qui ne sont pas connectées pour le moment. Le contrôleur est un complexe matériel-logiciel, il vous permet de suivre tous les changements et de définir l'ordre de commutation aussi précisément que possible.
Moteurs brushless triphasés
De nombreux moteurs électriques sans balais pour modèles réduits d'avions sont alimentés en courant continu. Mais il existe également des instances triphasées dans lesquelles des convertisseurs sont installés. Ils permettent de réaliser des impulsions triphasées à partir d'une tension constante.
Le travail est le suivant:
- La bobine "A" reçoit des impulsions devaleur positive. Sur la bobine "B" - avec une valeur négative. En conséquence, l'ancre commencera à bouger. Les capteurs fixent le déplacement et un signal est envoyé au contrôleur pour la prochaine commutation.
- La bobine "A" est désactivée, tandis qu'une impulsion positive est envoyée à l'enroulement "C". La commutation de l'enroulement "B" ne change pas.
- L'impulsion positive est appliquée à la bobine "C" et l'impulsion négative est envoyée à "A".
- Puis la paire "A" et "B" entre en jeu. Les valeurs positives et négatives des impulsions leur sont respectivement transmises.
- Ensuite, l'impulsion positive va à nouveau à la bobine "B", et la négative à la bobine "C".
- Au dernier étage, la bobine "A" est allumée, qui reçoit une impulsion positive, et une négative va à C.
Et après cela, tout le cycle se répète.
Avantages de l'utilisation
Il est difficile de fabriquer un moteur électrique sans balai de vos propres mains, et il est presque impossible de mettre en œuvre un contrôle par microcontrôleur. Par conséquent, il est préférable d'utiliser des dessins industriels prêts à l'emploi. Mais assurez-vous de tenir compte des avantages que le variateur obtient lors de l'utilisation de moteurs sans balais:
- Ressource nettement plus longue que les machines de collecte.
- Haut niveau d'efficacité.
- Plus puissant que les moteurs à balais.
- La vitesse de rotation augmente beaucoup plus vite.
- Pas d'étincelles pendant le fonctionnement, ils peuvent donc être utilisés dans des environnements à haut risque d'incendie.
- Fonctionnement très simple du lecteur.
- Il n'est pas nécessaire d'utiliser des composants de refroidissement supplémentaires pendant le fonctionnement.
Parmi les défauts, on peut citer un coût très élevé, si l'on tient également compte du prix de la manette. Même pendant une courte période, allumer un tel moteur électrique pour vérifier les performances ne fonctionnera pas. De plus, la réparation de tels moteurs est beaucoup plus difficile en raison de leurs caractéristiques de conception.
