Матавы рухавік пастаяннага току: усё яшчэ вельмі жыццяздольны варыянт

Бесщеточным рухавікам пастаяннага току і крокавым рухавікам можа быць больш увагі, чым класічным матавым рухавікам пастаяннага току, але апошні можа быць лепшым выбарам у некаторых выпадках.

Большасць дызайнераў, якія жадаюць выбраць невялікі рухавік пастаяннага току - як правіла, меншую або дробную магутнасць - звычайна спачатку разглядаюць толькі два варыянты: бесщеточный рухавік пастаяннага току (BLDC) або крокавы рухавік.Які з іх выбраць, залежыць ад прымянення, бо BDLC звычайна лепш падыходзіць для бесперапыннага руху, у той час як крокавы рухавік лепш падыходзіць для пазіцыянавання, руху наперад-назад і прыпынку/пуску.Кожны тып рухавіка можа забяспечыць неабходную прадукцыйнасць з правільным кантролерам, які можа быць мікрасхемай або модулем у залежнасці ад памеру і спецыфікі рухавіка.Гэтымі рухавікамі можна кіраваць з дапамогай «разумных», убудаваных у спецыяльныя мікрасхемы кіравання рухам, або працэсара з убудаванай прашыўкай.

Але паглядзіце крыху больш уважліва на прапановы пастаўшчыкоў гэтых рухавікоў BLDC, і вы ўбачыце, што яны амаль заўсёды прапануюць матавыя рухавікі пастаяннага току (BDC), якія існуюць «вечна».Гэтая сістэма рухавіка займае даўняе месца ў гісторыі электрычнага рухавіка, бо гэта была першая канструкцыя электрычнага рухавіка любога роду.Дзесяткі мільёнаў гэтых шчотачных рухавікоў штогод выкарыстоўваюцца ў сур'ёзных, нетрывіяльных прымяненнях, такіх як аўтамабілі.

Першыя грубыя версіі шчотачных рухавікоў былі распрацаваны ў пачатку 1800-х гадоў, але прывесці ў дзеянне нават невялікі карысны рухавік было складана.Генератары, неабходныя для іх харчавання, яшчэ не былі распрацаваны, а даступныя акумулятары мелі абмежаваную ёмістасць, вялікія памеры, і іх усё роўна трэба было неяк «папаўняць».У рэшце рэшт гэтыя праблемы былі пераадолены.Да канца 1800-х гадоў былі ўсталяваны і шырока выкарыстоўваліся матавыя рухавікі пастаяннага току магутнасцю ў дзесяткі і сотні конскіх сіл;многія з іх выкарыстоўваюцца і сёння.

Базавы матавы рухавік пастаяннага току не патрабуе «электронікі», каб функцыянаваць, бо гэта самакамутатарская прылада.Прынцып працы просты, што з'яўляецца адным з яго вартасцяў.Матавы рухавік пастаяннага току выкарыстоўвае механічную камутацыю для пераключэння палярнасці магнітнага поля ротара (таксама званага якарам) у параўнанні са статарам.У адрозненне ад гэтага, магнітнае поле статара ствараецца альбо электрамагнітнымі шпулькамі (гістарычна), альбо сучаснымі магутнымі пастаяннымі магнітамі (для многіх сучасных рэалізацый) (малюнак 1).


Малюнак 1: Традыцыйны шчотачны рухавік пастаяннага току абапіраецца на механічную камутацыю з дапамогай шчоткі для пераключэння палярнасці магнітнага поля ротара, выклікаючы такім чынам бесперапынны вярчальны рух.(Выява:HPI Racing A/S)

Узаемадзеянне і паўторнае змяненне магнітнага поля паміж шпулькамі ротара на якары і нерухомым полем статара выклікаюць бесперапынны вярчальны рух.Дзеянне камутацыі, якое змяняе поле ротара, ажыццяўляецца з дапамогай фізічных кантактаў (званых шчоткамі), якія датыкаюцца і перадаюць энергію шпулькам якара.Кручэнне рухавіка забяспечвае не толькі жаданае механічнае рух, але і пераключэнне палярнасці шпулькі ротара, неабходнае для выклікання прыцягнення/адштурхвання адносна фіксаванага поля статара - зноў жа, электроніка не патрэбна, бо сілкаванне пастаяннага току падаецца непасрэдна на абмоткі статара (калі ёсць) і шчоткі.

Асноўны кантроль хуткасці ажыццяўляецца шляхам рэгулявання прыкладзенага напружання, але гэта паказвае на адзін з недахопаў шчотачнага рухавіка: больш нізкае напружанне зніжае хуткасць (што і было мэтай) і рэзка зніжае крутоўны момант, што звычайна з'яўляецца непажаданым наступствам.Выкарыстанне шчотачнага рухавіка, які сілкуецца непасрэдна ад рэек пастаяннага току, звычайна прымальна толькі ў абмежаваных або некрытычных прылажэннях, такіх як кіраванне невялікімі цацкамі і аніміраванымі дысплеямі, асабліва калі неабходна рэгуляванне хуткасці.

Наадварот, бесщеточный рухавік мае шэраг электрамагнітных шпулек (полюсоў), замацаваных вакол унутранай часткі корпуса, а высакатрывалыя пастаянныя магніты прымацаваны да верціцца вала (ротара) (малюнак 2).Калі на полюсы паслядоўна падаецца напруга з дапамогай кіруючай электронікі (электронная камутацыя - EC), магнітнае поле, якое атачае ротар, круціцца і такім чынам прыцягвае/адштурхвае ротар з яго нерухомымі магнітамі, які вымушаны ісці за полем.


Малюнак 2: Бесщеточный рухавік пастаяннага току выкарыстоўвае электронную камутацыю для пераключэння палярнасці полюсаў, навакольных ротар.(Выява:HPI Racing A/S)

Ток, які рухае полюсы рухавіка BLDC, можа быць квадратным, але гэта неэфектыўна і выклікае вібрацыю, таму ў большасці канструкцый выкарыстоўваецца нарастаючая форма сігналу з формай, прыстасаванай для патрэбнага спалучэння электрычнай эфектыўнасці і дакладнасці руху.Акрамя таго, кантролер можа дакладна наладжваць форму сігналу энергіі для хуткага, але плыўнага запуску і прыпынку без перавышэння і дакладнай рэакцыі на пераходныя працэсы механічнай нагрузкі.Даступныя розныя профілі кіравання і траекторыі, якія супадаюць з становішчам і хуткасцю рухавіка ў адпаведнасці з патрэбамі прыкладання.

 

Пад рэдакцыяй Лізы


Час публікацыі: 12 лістапада 2021 г