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Bürstenlose Gleichstrommotorantriebe

Definition: Der selbstgesteuerte FrequenzumrichterDer Einsatz eines sinusförmigen PMAC-Motors (Permanent Magnet Alternating Current) wird als bürstenloser DC-Motorantrieb bezeichnet. Der bürstenlose Gleichstrommotorantrieb hat einige Vorteile, da er praktisch wartungsfrei ist und eine lange Lebensdauer hat. Sie haben auch niedrige Frequenzen, geringe Trägheit und Reibung sowie niedrige Funkfrequenzstörungen und -rauschen. Der einzige Nachteil des Antriebs besteht darin, dass er hohe Kosten und ein geringes Anlaufmoment hat.

Der bürstenlose Gleichstrommotorantrieb wird in Aufzeichnung verwendetAbspielgeräte, das Bandlaufwerk für Recorder, Spindellaufwerk in Festplatten für Computer und Laufwerke mit geringer Leistung in Peripheriegeräten und Steuerungssystemen für Computer. Sie finden auch Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, in der Biomedizin und beim Antrieb von Kühlgebläsen usw.

Der Querschnitt eines dreiphasigen zweipoligenDer trapezförmige PMAC-Motor ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Dieser Antrieb verfügt über einen Permanentmagnetrotor mit breitem Polbogen. Der Stator des Antriebs hat eine Wicklung mit drei Polen, die um 120 ° versetzt ist, und jede Phasenwicklung erstreckt sich auf jeder Seite um 60 °.

Querschnitt-pmac-Motor

Die in drei Phasen induzierte Spannung ist in dargestelltdie Abbildung unten. Der Grund für das Erhalten der trapezförmigen Wellenform besteht darin, dass bei Drehung des Rotors gegen den Uhrzeigersinn bis zu 120 ° Drehung von der Position aus der obere Leiter der Phase A den Südpol und den gesamten unteren Teil der Phase A verbindet der Nordpol.

Spannungswellenformen

Die Spannung, die in Phase A induziert wird, ist gleichwährend 120º-Drehungen und über den 120º hinaus einige Leiter im oberen Nordpol der Verbindung und andere der Südpol. In ähnlicher Weise wird die Spannung in den unteren Leitern induziert. Die Wellenspannung induziert die Phase A in der nächsten 60º-Drehung linear umgekehrt. In ähnlicher Weise induziert die Spannung in den Phasen B und C.

Der bürstenlose Gleichstrommotorantrieb verwendet eine SpannungsquelleWechselrichter und trapezförmiger PMAC-Motor (siehe Abbildung unten). Die Statorwicklungen sind sternförmig verbunden. Die Phasenspannungskurve für einen trapezförmigen PMAC-Motor ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Brushless-Gleichstrommotor-Antriebsdiagramm-1

Die Statorwicklung wird mit einem Stromimpuls gespeist.und jeder der Impulse hatte eine Dauer von 120º und befand sich in dem Bereich, in dem die induzierte Spannung konstant und maximal ist. Die Polarität des Stromimpulses ist dieselbe wie die der induzierten Spannung. Der Luftspaltfluss ist konstant und die induzierte Spannung ist proportional zur Drehzahl des Rotors.

bürstenlose Gleichstrommotor-Antriebsgleichung-1

Während jedes internen 60º der Strom in eine Phase eintritt und aus einer anderen Phase austritt, wird die dem Motor in jedem solchen Intervall zugeführte Leistung als ausgedrückt

bürstenlose Gleichstrommotor-Antriebsgleichung-2

Das vom Motor entwickelte Drehmoment

bürstenlose Gleichstrommotor-Antriebsgleichung-3

Die Wellenform des Drehmoments ist in der Abbildung angegebenunten gezeigt. Das Drehmoment ist proportional zu den Stromflüssen in den DC-Stromkreisen. Das regenerative Bremsen des Antriebs wird durch Umkehren des Phasenstroms und damit der Stromquelle I erhaltend wird auch umkehren. Die Leistung fließt von der Maschine zum Umrichter und vom Umrichter zur Gleichstromquelle.

Drehmoment-Wellenform

Wenn die Fahrgeschwindigkeit die Polarität von umkehrteinduziert die Spannungsumkehr und der Antrieb führt einen regenerativen Bremsvorgang aus, und wenn die Stromrichtung umgekehrt wird, wird der Motorbetrieb erhalten. Die aktuellen Kurven sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Stromwellenform

Typen des bürstenlosen Gleichstrommotorantriebs

Der bürstenlose Gleichstrommotorantrieb wird hauptsächlich in zwei Typen klassifiziert, d. H. Der kostengünstige bürstenlose Gleichstrommotorantrieb und der einphasige bürstenlose Gleichstrommotorantrieb.

Kostengünstiger bürstenloser DC-Motorantrieb

Dieses Laufwerk hat nur drei Transistoren und dreiDiodenwandler, der dem Dreiphasenmotor nur positiven Strom oder Spannung zuführen kann. Die induzierte Spannung und der induzierte Strom werden dem Motor für den Motor- und Bremsbetrieb zugeführt. Wenn dem Motor 120º positive Stromimpulse zugeführt werden, wird die Motorbewegung gegen den Uhrzeigersinn erzielt. Wenn diese Impulse auf 180º verschoben werden, wird die Bremswirkung erhalten

kostengünstiger dreiphasiger bürstenloser DC-Motorantrieb
Der Strom der Phase A wird vom Thyristor T gesteuertr1 und die Diode D1. Wenn Tr1 ist auf der Quelle Vd ist über die Wicklung A und die Änderungsrate von I geschaltetEIN ist positiv. Wenn Tr1 ist Strom abgeschaltet iEIN Freiläufe durch Diode D1 und Änderungsrate von iEIN ist negativ. Während des Zeitraums von 0 bis 120º ist Tr1 kann abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden. Also das aktuelle ichEIN wird gemacht, um einem rechteckigen Referenzstrom i zu folgenEIN innerhalb eines Hysteresebandes.

Einphasiger bürstenloser DC-Motorantrieb

Der einphasige bürstenlose Gleichstrommotorantrieb istin der Abbildung unten dargestellt. Nehmen wir an, der Motor wird von dem Halbbrücken-Einphasenwandler mit einer rechteckigen Stromwellenform versorgt, wie in der Abbildung gezeigt.

Einphasen-Brushless-DC-Motorantrieb

Das vom Motor erzeugte Drehmoment ist großWelligkeit Wenn der Motor mit hoher Drehzahl läuft, wird das geriffelte Drehmoment durch die Trägheit des Motorlastsystems herausgefiltert, was eine gleichmäßige Drehzahl ergibt.

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