Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Бесколлекторный двигатель технические характеристики

Сравнение коллекторного и бесколлекторного двигателя: описание и характеристики

Современный мир не обходится без приборов с механизмами разного рода действий. Игрушки для детей, техника для дома или офиса, машины на предприятиях составляют неполный список устройств механического происхождения.

В основе конструкций лежат двигатели разного рода питания. Основную часть составляют коллекторные и бесколлекторные. Преимущества и недостатки каждого вида рассмотрим в статье.

Три основные топологии двигателя

Три часто используемые конфигурации маломощных DC-двигателей – коллекторные, бесколлекторные (BLDC) и шаговые. Каждый из них работает благодаря взаимодействию между токами в катушках (или обмотках) и постоянными магнитами (в большинстве конструкций), что приводит к притяжению/отталкиванию магнитного поля, вызывающему вращение. Все три вида двигателей имеют некоторые сходства, но отличаются методом управления переключением тока, протекающего через обмотки ротора и статора.

Они также отличаются возможностью выполнения определенных задач, качеством этого выполнения и гибкостью управления.

  • Исторически первым был двигатель коллекторного типа. По мере вращения ротора контактные щетки, представляющие собой сплошные контакты, состоящие, как правило, из графита, касаются соответствующих областей на роторе (рисунок 1). По мере вращения ротора изменение точек контакта щетки вызывает изменение направления потока тока и, следовательно, магнитного поля. Затем взаимодействие магнитного поля между ротором и статором меняется на противоположное, что вынуждает ротор продолжать движение.

Рис. 1. Коллекторный двигатель постоянного тока

Данная механическая схема концептуально проста. Однако ее недостаток в том, что щетки изнашиваются и нуждаются в замене, реализация интеллектуального управления сложна, потому что переключить данный двигатель довольно трудно, к тому же, щетки создают электромагнитные помехи (EMI), также известные как радиочастотные помехи (RFI).

В простейшем варианте коллекторный двигатель не нуждается в электронном управлении – он просто работает в зависимости от токовой и механической нагрузок. В других вариантах силовая шина двигателя включается и выключается при помощи транзисторной схемы, что является простейшим вариантом управления. Также возможно использование микросхемы-драйвера для повышения производительности и обеспечения контроля над скоростью и вращательным моментом.

  • В двигателе BLDC механическая коммутация заменена электрической с использованием транзисторов. Чаще всего используются МОП-транзисторы (MOSFET), которые управляются драйвером затвора (в некоторых конструкциях используются биполярные транзисторы с изолированным затвором – IGBT). Отдельный контроллер управляет точным переключением катушки в момент, необходимый для поддержания вращения двигателя на желаемой скорости (рисунок 2).

Рис. 2. Бесколлекторный двигатель постоянного тока

Примечание: двигатели BLDC иногда называют электронно-коммутируемыми (EC) двигателями, что является более точным определением.

В BLDC магнитное поле ротора присутствует всегда, оно генерируется постоянными магнитами. Когда ток направляется от одной фазы двигателя к другой, магнитные поля объединяются, генерируя изменяющееся поле статора.

Управление двигателем производится не только при помощи электроники. Вместо этого переключение может быть сформировано в драйвере затвора с контролируемым временем нарастания и спада для уменьшения EMI/RFI. Основная проблема заключается в том, что более мягкое переключение приводит к потере мощности и снижению КПД двигателя, и в этой ситуации разработчику необходимо найти максимально компромиссное решение. Некоторые новые драйверы затвора используют множество сложных и тонких трюков, чтобы облегчить эту задачу.

  • Шаговый двигатель использует концепцию двигателя BLDC, включая в себя большое количество катушек (или полюсов), расположенных по периферии двигателя (рисунок 3). Путем поочередного включения и выключения этих полюсов индуцируется шаг и вращение ротора в прямом или обратном направлении.

Рис. 3. Шаговый двигатель

Полюсов может быть и 16, и 128 (или более), в зависимости от требуемой точности вращения, прямо пропорциональной их количеству. Шаговые двигатели доступны в однополярных двухфазных и биполярных двух-, трех- и пятифазных конфигурациях. Самый распространенный из них – биполярный двухфазный двигатель.

В шаговом двигателе магнитное поле ротора генерируется постоянным магнитом, а магнитное поле статора – током, протекающим в определенной фазе. В результате ротор будет выравниваться в соответствии с магнитным полем статора, чтобы достичь заданного положения.

Шаговый двигатель хорошо подходит для задач, где необходимы быстрые остановка/запуск, позиционирование или движение назад/вперед, однако он не подойдет для долговременной непрерывной работы. Он часто используется в принтерах и приборах с поэтапным позиционированием (это только два из его многочисленных применений). Несмотря на то, что точность позиционирования зависит от числа полюсов, использование усовершенствованного метода, в котором смежные полюсы включаются частично (так называемый «микрошаг»), позволяет более точно управлять переключением и позиционированием.

Обычно бесколлекторный двигатель представляет собой синхронный электродвигатель, через который проходит постоянный ток и контролируется через контроллер. У бесколлекторного двигателя коллекторно-щеточный узел заменен бесконтактным полупроводниковым коммутатором, управляемым датчиком положения ротора

Покупка двигателя может быть непростой задачей, так как на рынке есть огромный выбор двигателей.

Какой двигатель предлагает лучшие характеристики по разумным ценам?
Мы составили список бесколлекторных (бесщеточных) двигателей, которые определенно помогут вам выбрать подходящий вариант для ваших задач.

Бесколлекторный двигатель Crazepony EMAX RS2205 2300KV

Первый в списке мотор Crazepony. Этот бренд предлагает лучшие услуги для клиентов по доступным ценам. Он считается одним из лучшим, потому что это один из самых продаваемых бесколлекторных двигателей.

По сравнению с другими в списке, это недавно разработанный высококачественный бесщеточный двигатель, который обеспечивает высокую производительность.

Читать еще:  График работы двигателя внутреннего сгорания

Этот двигатель состоит из винтов CW и CCW, адаптеров, системы всасывания воздуха и механизма быстрого охлаждения. Что уменьшает нагрев на 30% и позволяет ему дольше работать.

Направление вращения двигателя отмечено направляющей стрелкой, чтобы вы легко определили двигатели CW и CCW (направление вращения). Эти гоночные двигатели идеально подойдут для радиоуправляемого вертолета, квадрокоптера, FPV, мультикоптера, дрона.

Характеристики бесколлекторного двигателя Crazepony EMAX RS2205 2300KV

  • Провод AWG — 20 AWG
  • Диаметр статора 22мм
  • Высота статора 5мм
  • Диаметр вала 3мм
  • Конфигурация 12N14P
  • Диаметр мотора 27,9 мм
  • Высота мотора 31,7 мм
  • Резьба вала адаптера M5
  • Входное напряжение 12,6-16,8 В

Плюсы:

  • Время работы.
  • Высокая эффективность.
  • Лучшая скорость разгона.
  • Механизм быстрого охлаждения.

Минусы:

  • Более высокая стоимость.

HOBBYSKY 2300KV 2204 Бесщеточный двигатель

Следующий в списке от HOBBYSKY. Этот бренд известен разработкой аппаратных устройств, таких как коптеры, роботы и многое другое. Они продают продукты на международном уровне и стремятся предоставлять все лучшее для своих клиентов.

Это один из лучших бесщеточных моторов, доступных на рынке, потому что у него очень конкурентная цена и он имеет одни из лучших летных характеристик.

Эти двигатели специально разработаны для квадрокоптеров.

Спецификации:

  • 440G максимальной тяги
  • Аккумулятор 2 / 3S
  • 12N14P рамки
  • Пропеллеры 5-6 дюймов
  • Длина 32,2 мм
  • 9 мм в диаметре
  • 3 мм вала

Плюсы:

  • Стоимость.
  • Хорошие летные характеристики.
  • Большая продолжительность полета.

Минусы:

  • Возможны минимальные вибрации.

Бесщеточный мотор GoolRC

Номер 3 в списке бесщеточный мотор GoolRC. С небольшими затратами вы получаете отличные функции, такие как всасывание воздуха, система охлаждения и высокоскоростные подшипники. Защитный слой бесщеточных двигателей выполнен из термостойкой магнитной стали.

В целом, этот двигатель обеспечивает очень эффективные результаты при установке на квадрокоптеры и вертолеты. Он также имеет сильную защиту от перегрузки и высокий крутящий момент. С другой стороны, недостатком этого продукта является то, что он производит некоторый шум из-за помех электромагнитного сигнала.

95% его функций могут работать без радиаторов, поддерживая следующие технические характеристики:

  • 4 полюса, 5200 кВ
  • Размеры 36 * 50 мм
  • Мощность 900 Вт
  • Максимальное напряжение Бесколлекторный двигатель DLFPV 4-х частей DL2205 2300KV

Когда дело доходит до бесщеточных двигателей, DLFPV предлагает одни из лучших бесщеточных двигателей на рынке. Они специализируется на разработке гоночных самолетов FPV RC, квадрокоптеров, камер, мониторов, передатчиков и приемников.

Эти бесщеточные моторы специально разработаны для тех, кто любит создавать интересные проекты. Обеспечивая 100% качество благодаря материалам, используемым при изготовлении бесщеточных двигателей.

Этот комплект оснащен подшипником NMB, системой всасывания воздуха, быстрым охлаждением, держателем винта и крышкой двигателя.

Бесщеточный электродвигатель DLFPV — это продукт среднего класса, имеющий отличные характеристики, включая систему всасывания воздуха и механизм охлаждения. Цена ниже по сравнению с конкурентами. Но единственным недостатком этого продукта является то, что он производит шум и может быть несовместим с другими аппаратными устройствами.

Спецификаций бесщеточных двигателей DLFPV:

  • Конфигурация 12N4P
  • Вес 28 грамм
  • Максимальная мощность 270 Вт
  • Внутреннее сопротивление 65 мОм
  • Максимальный ток 24А
  • Максимальный ток эффективности> 80 %

Плюсы:

  • Высокая эффективность.
  • Большая продолжительность полета.

Минусы:

  • Более слабая конструкция.
  • Шум.

Бесколлекторный двигатель Hobbymate FPV

Номер 5 в списке от Hobbymate. Название продукта — двигатель hobbymate FPV Quadcopter и идеально подходит для беспилотных летательных аппаратов небольшого размера. Хотя он не является экономичным для многих пользователей, он вошел в список лучших из-за его высокой производительности и надежности.

По сравнению с другими двигателями вы можете легко реализовать его на устройствах без каких-либо помех. И чтобы двигатель работал, вам нужно подать питание 5 В на контроллер полета, используя понижающий регулятор напряжения.

В целом это неплохой двигатель с хорошей системой всасывания воздуха, строгим контролем качества и медной обмоткой. ESC поддерживает сверхскоростное управление с двунаправленным вращением. Двигатель дает стабильные характеристики при различных напряжениях и тепловых условиях.

Модернизированная модель имеет защиту, которая основана на защите от низкого напряжения и перегреве. Производительность этого бесщеточного мотора впечатляет, и он эффективно работает при входной (2 / 4S) или 15 / 25A импульсной мощности.

  • Максимальная тяга 440G
  • Количество ячеек 2-3S
  • Вес 25г
  • 12N14P рамки
  • 3 мм вал
  • Пропеллеры 5-6 дюймов
  • Диаметр 9 мм

Особенности мотора QuobbyCopter HobbyMate:

  • 2-4S Липо вход
  • 15 ампер тока
  • 25 ампер взрыв
  • 70 мм моторных проводов
  • Длина сигнального провода 120мм
  • N-канальный МОП-транзистор

Плюсы:

  • Высокое время работы.
  • Высокая эффективность.

Минусы:

  • Высокая стоимость.

Заключение

Crazepony Motor является нашим главным нашим выбором, потому что он имеет тонкую конструкцию из прочных материалов с высокой надежностью.

Этот бесколлекторный двигатель оснащен системой быстрого охлаждения для увеличения срока службы и высокой производительности.

Несмотря на то, что он стоит немного дороже, его легкий вес и портативная конструкция позволяют вашему квадрокоптеру, самолету или вертолету снизить вес за счет двигателей. Один недостаток этих двигателей, что их сложно найти в наших магазинах.

Еще статьи в рубрике Производители современного оборудования и инструмента, рассказывают о своей продукции в статьях и полезных советах:

  • Аренда вибропогружателей Movax: выгодные условия, оптимальное решение

Аренда вибропогружателей Movax – оптимальное решение в случае, когда необходима специальная техника .

Промышленные градирни

Современные системы охлаждения применяются во многих промышленных сферах для снижения температуры технологической воды в системах оборотного водоснабжения. Наиболее распространенная и простая .

Модернизация действующего бетонного завода

Оптимальным решением в плане эффективности технологического процесса и, конечно же, минимизации материальных средств, выступает не столько покупка, сколько реконструкция, усовершенствование и .

    Какие бывают замки для опалубочных конструкций

    Все самые различные многоэтажные постройки и не только, так или иначе, делаются с использованием опалубок. .

    Учет тепловой энергии на производстве

    Популярность качественных приборов учета тепла, жидкостей, газов неукоснительно возрастает из года в год. Можно с уверенностью сказать, что эта тенденция сохранится .

    Покупка строительного вибратора от официального дистрибьютора

    От качества уплотнения залитого бетона будет зависеть прочность, надёжность и срок службы объекта. Поэтому важно использовать специальное оборудование, которое обеспечит максимальную .

    Недостатки бесколлекторных двигателей постоянного тока

    Очень высокая сложность управления

    Бесколлекторные двигатели постоянного тока для правильной работы требуют специализированных контроллеров и сложных алгоритмов управления.

    Высокая цена

    Стоимость самих двигателей не слишком высока, но когда добавляется стоимость контроллера, общая стоимость использования бесколлекторного двигателя постоянного тока в проекте становится относительно высокой.

    Необходимость специализированных передач

    В таких приложениях, как вакуумные пылесосы Dyson, бесколлекторные двигатели постоянного тока должны быть снабжены передачей для преобразования высоких скоростей до нужной скорости.

    Коллекторный и бесколлекторный двигатель

    Чем отличаются коллекторные двигатели от бесколлекторных, главные преимущества и недостатки обоих типов.

    В инженерном деле не существует идеальных решений, возможно, найти только оптимальное решение для конкретной прикладной задачи. Возможные технические решения для управления движением широко варьируются в зависимости от задач — от устройств для исследования космоса, где стоимость является несущественной и требуется абсолютная надежность работы, до скоростных упаковочных линий, которые работают в круглосуточном режиме без выходных. К счастью, команды разработчиков имеют множество вариантов для выбора. Одно из ключевых решений, которое нужно принять — использовать коллекторный или бесщеточный электродвигатель постоянного тока. Для этого нужно понять чем отличаются коллекторные двигатели от бесколлекторного аналога.

    Щеточные электродвигатели постоянного тока

    Прежде чем перейти к рассмотрению за и против, давайте рассмотрим конструкцию электродвигателя. Электродвигатель состоит из ротора (также называемого якорем) и статора. Хотя также существуют некоторые вариации, когда двигатели со стационарным ротором и вращающимся статором, для целей этой статьи давайте ограничимся обсуждением двигателя со стационарным статором, окружающим центральный вращающийся ротор. Статор состоит из пары постоянных магнитов с противоположным расположением полюсов, а ротор — из перекладины, обмотанной проволокой в противоположных направлениях с каждой стороны (см. Рис. 1). Когда обе катушки подключены к источнику питания, они действуют как электромагниты с противоположными полярностями.

    Электродвигатели работают за счет сил Лоренца, которые возникают при прохождении электрического тока через обмотки, расположенные в магнитном поле. Воздействие этих сил заставляет ротор поворачиваться вокруг своей оси. Крутящий момент, создаваемый силой Лоренца, является векторным произведением, что означает, что когда полюса электромагнитов, образованных обмотками ротора, выровнены с противоположными полюсами магнитов статора, сила падает до нуля, а ротор прекращает вращение.

    Однако изменение направления тока в обмотках приведет к изменению полярности электромагнитов. Сила будет восстановлена и ротор возобновит движение. Если это изменение будет происходить каждый раз, при прохождении вертикали статора, ротор будет продолжать вращаться и выполнять полезную работу.
    Для изменения направления тока с контролируемой частотой, щеточным двигателям постоянного тока требуют коллектор. Коллектор — это разделенное на сегменты кольцо соответствующим образом подключенное к каждой из обмоток ротора. Когда ротор вращается — тоже происходит и с коллектором. Для того чтобы подвести ток к коллектору к нему с противоположных сторон прижимается пара неподвижных щеток (см. Рис. 2). Когда коллектор/ротор поворачивается, каждый сегмент коллектора последовательно контактирует сначала с одной щеткой/источником тока, а затем с другой. В результате ток в роторных катушках меняется каждый раз при повороте ротора на 180°, поддерживая вращение двигателя.

    Это очень простая модель, представленная для примера. Как поясняется в учебном пособии, из практических соображений — щеточные двигатели постоянного тока обычно имеют три или более фаз.
    Щетки могут быть изготовлены из различных материалов: сплавы на основе углерода, такие как графит-медь или графит-серебро, драгоценные металлы — золото, серебро или платина. Выбор подходящего материала щеток – зависит от конкретной прикладной задачи.

    Графитовые щетки изготавливают из цельных кусков графита. Щетки из графита являются самосмазывающимися и достаточно прочными. Они подходят для больших двигателей, работающих на высокой скорости (выше 1000 об/мин). Недостатком графитовых щеток является то, что они со временем образовывают мусор, который может загрязнить коллектор и привести к сбоям в работе двигателя. Очень важно, чтобы такие щетки использовались при достаточно высоких скоростях для очистки от загрязнений.
    Щетки из драгоценных металлов состоят из отдельных нитей, что делает их более хрупкими, чем щетки на основе графита. В тоже время щетки из драгоценных металлов обеспечивают лучшую производительность при более низком электрическом шуме и звуковом загрязнении. Они более компактны и эффективны в приложениях с низким рабочим циклом. Они также хорошо подходят для низковольтных систем, потому что падение напряжения между коллектором и щеткой имеет тенденцию быть низким. С другой стороны, они не обладают эффектом самосмазывания, что приводит к большему износу и необходимости использования внешних смазочных материалов.

    Бесщеточные или коллекторные двигатели — За и против

    Чтобы в полной мере понять чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного, стоит взвесить все преимущества и недостатки обоих типов. Щеточные электродвигатели постоянного тока являются лучшим решением в области управления движением. Они экономичны и просты в использовании. Поскольку им не требуется встроенная электроника, они могут выдерживать экстремальные условия. При условии, что щетки выбраны правильно и своевременно обслуживаются, щеточные двигатели постоянного тока могут служить длительное время. Они хорошо подходят для применения в устройствах с умеренными и низкими скоростями.

    Щеточные двигатели требуют квалифицированной эксплуатации. Прохождение определенной плотности тока, к примеру, приводит к выгоранию щеток. При избыточной скорости щетки могут слетать с коллектора. Для применения щеточных двигателей на высоте может потребоваться специальное обслуживание – как-то применение таких присадок, как дисульфид молибдена или карбонат лития.

    Необходимость в коллекторе и щетках увеличивает размер двигателя. Щетки требуют регулярного обслуживания, поэтому двигатели должны находиться в доступном месте. Поскольку ротор с обмотками находится внутри (статора), щеточные двигатели могут рассеивать тепло только через воздушный зазор, что усложняет задачу теплообмена. Падение напряжения на щетках снижает эффективность щеточных двигателей.

    Наконец, трение щеток о контакты коллектора дополнительно снижает эффективность и создает слышимый шум. Трение приводит к уменьшению крутящего момента на высоких скоростях. Кроме выше приведенных недостатков трение щеток о коллектор также может вызвать появление дуги и увеличение электромагнитных помех (EMI); а в худшем случае, могут генерироваться искры, что делает щеточные электродвигатели постоянного тока непригодными для использования во взрывоопасных средах.

    Бесколлекторные двигатели постоянного тока (Вентильные двигатели)

    Альтернативой являются бесколлекторные двигатели постоянного тока (BLDC) (Вентильные двигатели (ВД)) или двигатели с электронным коммутатором (ECM). Двигатели BLDC представляют собой синхронные двигатели с постоянными магнитами. Они могут работать как серводвигатели, а также как шаговые двигатели. Это определение также включает двигатели с переключением сопротивлением. С целью сравнения рассмотрим конструкцию двигателя BLDC, которая представляет собой коллекторный двигатель постоянного тока, вывернутый наизнанку. Постоянные магниты установлены на роторе, а статор состоит из ламинированной рамы с катушками. В результате ротор не нуждается в какой-либо проводке, и двигатель не нуждается в коллекторе и щетках.

    Хотя двигатели BLDC классифицируются как двигатели постоянного тока и запитываются от источника постоянного тока, они имеют много общего с двигателями переменного тока. Чтобы поддерживать поворот ротора, обмотки статора должны запитываться последовательно; принципиально, это выглядит как импульсный источник тока, как правило, с синусоидальной формой сигнала, когда используется для сервомоторного управления. Для согласования распределения магнитного поля, генерируемое обмотками статора, с распределением магнитного поля ротора, в BLDC двигателях контролируеться угловое положение ротора, как правило, при помощи датчиков Холла. Эта обратная связь используется для управления переключением тока на обмотках.

    Поскольку в двигателях BLDC не применяются щетки и коллекторы, они более компактны, чем коллекторные двигатели. Они обеспечивают более высокую производительность в одном типоразмере. Отсутствие щеток снижает необходимость обслуживания и позволяет ротору вращаться на более высоких скоростях. Отсутствие трения выравнивает кривую скорость/крутящий момент, устраняет вероятность искрения и снижает электромагнитное помехи (EMI). Перемещение теплогенерирующих обмоток наружу упрощает теплоотвод. Этот подход также снижает инерционность ротора, позволяя сервомоторам BLDC обеспечивать лучший динамический отклик. Отсутствие падения напряжения на щетках также повышает эффективность BLDC двигателей.

    С другой стороны, двигатели BLDC сложнее, чем их коллекторные аналоги. Использование встроенной электроники значительно увеличивает их стоимость.

    Как обсуждалось в начале этой статьи, выбор типа двигателя обуславливается требованиями, которые к нему выставляются. Проект с ограниченным бюджетом и с умеренными требованиями к характеристикам двигателя может отлично быть реализован с использованием коллекторного двигателя постоянного тока. Если для проекта более важными являются производительность и рабочий цикл BLDC двигатель может быть лучшим решением. Оригинальный производитель оборудования и конечные пользователи должны учитывать не только возможности двигателя, но и возможности своего персонала по инсталляции и обслуживанию оборудование. Эффективное техническое решение может быть принято только при обоснованном выборе оборудования.

    бытовая и медицинская техника,

    авиамоделирование и авиастроение,

    трубозапорные приводы газо- и нефтепроводов,

    робототехника,

    судостроение,

    станки с ЧПУ,

    в компьютерном приводе,

    Примечание: © Фото https://www.pexels.com

    бесколлекторный двигатель постоянного тока купить обороты своими руками
    схема работа устройство мощность подключение характеристики принцип работы драйвер контроллер регулятор расчет скорости оборотов бесколлекторного двигателя своими руками
    схема управление бесколлекторным двигателем постоянного тока
    подключаем мощный трехфазный ардуино коллекторный и бесколлекторный двигатель разница для радиоуправляемой модели с датчиками стиральной машины
    авиамодельные бесколлекторные двигатели для моделей авиамоделей алиэкспресс
    квадрокоптер с бесколлекторными двигателями arduino
    отличия бесколлекторных двигателей
    регулятор перемотка ротор настройка регулятора бесколлекторного двигателя схема
    бесколлекторный асинхронный двигатель
    управление бесколлекторным двигателем arduino
    мощный бесколлекторный электродвигатель постоянного тока купить трехфазный
    коллекторный и бесколлекторный электродвигатель для авиамоделей своими руками
    устройство бесколлекторного электродвигателя
    управление бесколлекторными электродвигателями

    голоса
    Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector