The motor body of the brushless DC motor is similar in structure to the permanent magnet synchronous motor, except that there is no cage winding and its starting device. Its stator winding can be simple single-phase or more than three-phase structure. The connection methods of armature windings mainly include star and delta connection. Electronic commutation circuits generally have bridge and non-bridge types. , they can be composed of many variations. The following is a simple analysis of the working principle of the most common two-two-three-phase star six-state permanent magnet brushless DC motor.
Struktur motor DC brushless dua kutub tiga fase
A, B, dan C adalah belitan stator tiga fase, yang masing-masing dihubungkan dengan perangkat sakelar daya V1, V2, V3 dalam rangkaian sakelar elektronik, dan rotor pelacak dari sensor posisi ditempatkan pada poros putar motor. . VP1, VP2 dan VP3 didistribusikan secara merata di salah satu ujung motor DC brushless dengan perbedaan 120 derajat dalam hasil bagi spasial. Melalui aksi pelat pelindung yang berputar pada poros motor, posisi kutub magnet rotor ditentukan menurut apakah perangkat optoelektronik tertentu diterangi oleh cahaya.
Jika belitan stator fase A diberi energi pada momen tertentu, arus berinteraksi dengan medan magnet utama yang dihasilkan oleh magnet permanen pada rotor untuk menghasilkan torsi elektromagnetik, sehingga rotor berputar, dan posisi magnet rotor menjadi sinyal listrik melalui sensor posisi. , dan kemudian mengontrol rangkaian sakelar elektronik, sehingga setiap belitan fase stator akan dihidupkan secara bergantian, dan arus fase stator akan berubah fase dalam urutan tertentu dengan perubahan posisi rotor. Dengan cara ini, urutan konduksi dari rangkaian sakelar elektronik dapat disinkronkan dengan sudut rotasi rotor untuk mencapai efek pergantian mekanis.
Model Matematika Motor DC Brushless
Motor DC brushless dua kutub tiga fase, struktur rotor bagian dalam, koneksi belitan stator berbentuk bintang, dan tiga elemen Hall didistribusikan secara merata dengan perbedaan ruang 120 derajat. Pada saat yang sama, diasumsikan bahwa motor memiliki karakteristik sebagai berikut:
(1) Sirkuit magnetik motor tidak jenuh, dan efek arus eddy, kehilangan histeresis dan reaksi jangkar diabaikan;
(2) Kurang dari pengaruh torsi cogging;
(3) Perangkat daya di sirkuit kontrol semuanya adalah perangkat switching yang ideal.
Persamaan Torsi
Ketika motor DC dalam keadaan kerja normal, torsi elektromagnetik mengacu pada torsi yang dihasilkan oleh interaksi antara konduktor dan magnet permanen setelah belitan jangkar diberi energi. Ketika motor bekerja secara normal, dua fase belitan dijaga pada saat yang sama, sehingga daya elektromagnetik Pm adalah:
Pm=2EpIp
Mengabaikan pengaruh pergantian arus, torsi elektromagnetik Te motor adalah:
Te= Pm/Wi/Np =2npEpIp/W1=2npψp Ip
Dalam rumus, Ep adalah nilai puncak gaya gerak listrik motor DC brushless;
Ip adalah nilai puncak motor saat ini
p adalah nilai puncak dari hubungan fluks elektromagnetik motor
Dapat dilihat dari rumus bahwa torsi elektromagnetik motor sebanding dengan arus puncak
persamaan gerak
Secara umum, persamaan gerak sistem adalah
Te – TL – Zw=J*dw/dt
Dalam rumus, Te dan TL adalah torsi elektromagnetik dan torsi beban motor
W adalah kecepatan sudut motor;
Z adalah koefisien gesekan kental
J adalah momen inersia rotor motor
Analisis Karakteristik Motor DC Brushless
Karakteristik awal
Saat start, karena EMF belakang adalah nol, arus jangkar adalah:
Saya=Ud -2△U/2R
Dalam rumus, Ud adalah tegangan saluran dari belitan dua fase yang dihidupkan oleh motor;
U adalah penurunan daya di sirkuit kontrol;
R adalah resistansi internal belitan stator motor
Karena resistansi internal yang kecil, arus jangkar meningkat dengan cepat saat memulai, sehingga torsi elektromagnetik awal besar, yang dapat dimulai dengan cepat, dan juga dapat dimulai langsung di bawah beban. Ketika kecepatan meningkat, tolakan jangkar membuat gaya gerak listrik yang diinduksi meningkat, torsi motor berkurang, dan kecepatan akselerasi juga berkurang, dan akhirnya memasuki kondisi kerja normal, dan kecepatan dan arus jangkar stabil saat ini.
Ketika motor distarter tanpa beban, kurva kecepatan dan arus jangkar terhadap waktu ditunjukkan pada gambar
Peralatan mekanis
Karakteristik mekanik mengacu pada hubungan antara kecepatan motor dan torsi elektromagnetik ketika tegangan DC Ud konstan. Persamaan karakteristik mekanik motor DC brushless adalah:
n=15/ BlπR′Wфkuadrat(U-RI-L dI/dt)
Setelah selesai, Anda bisa mendapatkan:
n=30/π* Kt Ud – 2RTe/Ke Kt
Dalam rumus, Kt adalah koefisien torsi motor
Ke adalah koefisien gaya gerak listrik induksi motor
Ud adalah tegangan saluran
Dapat dilihat bahwa ada hubungan linier antara kecepatan putar dan torsi elektromagnetik. Namun, dalam proses operasi yang sebenarnya, ketika torsi elektromagnetik menjadi lebih besar, reaksi jangkar akan menghasilkan efek demagnetisasi tertentu. Pada saat yang sama, dengan mempertimbangkan ketidaklinieran perangkat daya yang menggerakkan rangkaian kontrol, ujung kurva karakteristik mekanis motor akan menekuk ke bawah. .
Kurva karakteristik mekanis motor DC brushless ditunjukkan pada gambar
Karakteristik penyesuaian
Karakteristik regulasi mengacu pada perubahan hubungan antara kecepatan motor dan tegangan yang diberikan ketika torsi elektromagnetik motor konstan. Ketika motor DC brushless dalam keadaan stabil, mengabaikan hilangnya perangkat daya yang menggerakkan rangkaian kontrol, ada hubungan berikut
Ud=raI ditambah /30*Ken
KTI-TL=π/30Zn
Maka hubungan antara kecepatan dan tegangan adalah
N=30/30 KTKe plus raZ*(KT Ud –ra –TL)
Dengan demikian, kurva kecepatan motor DC brushless berubah dengan Ud di bawah torsi elektromagnetik yang berbeda Te dapat diperoleh, Te1<><><>
Motor DC brushless memiliki kinerja kontrol yang baik, tetapi ketika Ud kecil, torsi elektromagnetik juga kecil, torsi elektromagnetik juga kecil, torsi beban tidak dapat ditahan, dan motor tidak dapat dimulai, sehingga kecepatan motor adalah nol, dan ketika Ud meningkat Ketika melebihi tegangan saluran gerbang, motor mulai hidup dan secara bertahap berjalan ke keadaan tunak. Ketika Ud lebih besar, kecepatannya juga lebih besar. Pada saat yang sama, karena adanya gesekan, karakteristik penyesuaian tidak melewati titik asal.
