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Azionamenti motore DC senza spazzole

Definizione: Il convertitore di frequenza a regolazione automaticaimpiegando un motore sinusoidale PMAC (Permanent Magnet Alternating Current) si chiama motore brushless DC drive. Il motore a corrente continua senza spazzole presenta alcuni vantaggi, in quanto praticamente non richiedono manutenzione e hanno una lunga durata. Hanno anche bassa frequenza, bassa inerzia e attrito, bassa interferenza e rumore a radiofrequenza. L'unico svantaggio dell'azionamento è che hanno costi elevati e una coppia iniziale bassa.

L'azionamento del motore CC senza spazzole viene utilizzato in registrazionelettori, unità nastro per registratori, unità mandrino in dischi rigidi per computer e unità a bassa potenza in periferiche per computer e sistemi di controllo. Hanno anche applicazioni nel settore aerospaziale, biomedico e nella guida di ventole di raffreddamento, ecc.

La sezione trasversale di un bipolare trifaseil motore PMAC trapezoidale è mostrato nella figura seguente. Questa unità ha un rotore a magnete permanente con arco polare largo. Lo statore della trasmissione ha un avvolgimento a tre poli che è spostato di 120º e ciascun avvolgimento di fase si estende per 60º su ciascun lato.

sezione trasversale pmac motore

La tensione induce in tre fasi sono mostrate inla figura qui sotto. La ragione per ottenere la forma d'onda trapezoidale è che quando il rotore gira in senso antiorario, quindi fino a 120º di rotazione dalla posizione, tutto il conduttore superiore della fase A collegherà il polo sud e tutto il fondo della fase A collegherà il polo Nord.

tensione-forme d'onda

La tensione induttiva nella fase A sarà la stessadurante le rotazioni di 120º e oltre i 120º alcuni conduttori nel polo nord di collegamento superiore e altri il polo sud. Allo stesso modo, la tensione induce nei conduttori inferiori. La tensione d'onda induce nella fase A in senso inverso nella rotazione successiva di 60º. Allo stesso modo, la tensione induce nelle fasi B e C.

Il convertitore di frequenza DC brushless utilizza la sorgente di tensionemotore PMAC inverter e trapezoidale mostrato nella figura sottostante. Gli avvolgimenti dello statore sono collegati a stella. La forma d'onda della tensione di fase per un motore PMAC trapezoidale è mostrata nella figura seguente.

brushless DC-Motore-drive-diagramma-1

L'avvolgimento dello statore è alimentato con un impulso di corrente,e ciascuno degli impulsi aveva una durata di 120 ° e situato nella regione in cui la tensione indotta è costante e massima. La polarità dell'impulso attuale è uguale a quella della tensione indotta. Il flusso del traferro è costante e la tensione indotta è proporzionale alla velocità del rotore.

brushless DC-Motore-drive-equazione-1

Durante ogni 60º interno la corrente entra in una fase e esce da un'altra fase, quindi la potenza fornita al motore in ciascun intervallo viene espressa come

brushless DC-Motore-drive-equazione-2

La coppia sviluppata dal motore

brushless DC-Motore-drive-equazione-3

La forma d'onda della coppia è data dalla figuramostrato sotto. La coppia è proporzionale ai flussi di corrente nei collegamenti di potenza CC. La rottura rigenerativa dell'azionamento si ottiene invertendo la corrente di fase e quindi la sorgente di corrente Id invertirà anche. La potenza passa dalla macchina all'inverter e dall'inverter alla sorgente DC.

coppia forma d'onda

Quando la velocità del convertitore ha invertito la polarità diinduce le tensioni invertite e il convertitore di frequenza attiva l'operazione di frenatura rigenerativa, e quando viene invertita la direzione corrente, si ottiene l'operazione di guida. Le forme d'onda correnti sono mostrate nella figura seguente.

corrente di forma d'onda

Tipi di azionamento motore CC senza spazzole

L'azionamento del motore a corrente continua senza spazzole è principalmente classificato in due tipi, vale a dire, il motore a corrente continua senza spazzole a basso costo e il motore a corrente continua senza spazzole monofase. I loro tipi sono spiegati di seguito in dettaglio.

Azionamento a motore senza spazzole a basso costo

Questa unità ha solo tre transistor e treconvertitore diodi che può fornire solo corrente o tensione positiva al motore trifase. La tensione e la corrente indotte fornite al motore per l'azionamento e la frenatura. Quando al motore vengono forniti impulsi di corrente positiva di 120 °, l'azione di motorizzazione viene ottenuta in senso antiorario. Quando questi impulsi vengono spostati a 180º, si ottiene l'azione di frenatura

basso costo trifase brushless dc-a motore
La corrente della fase A è controllata dal tiristore Tr1 e il diodo D1. Quando Tr1 è sulla fonte Vd è collegato attraverso l'avvolgimento A e il tasso di variazione di IUN è positivo Quando Tr1 è spento corrente iUN ruote libere attraverso il diodo D1 e tasso di variazione di iUN è negativo Pertanto, durante il periodo da 0 a 120º, Tr1 può alternativamente accendersi e spegnersi. Quindi quell'attuale IUN è fatto per seguire una corrente di riferimento rettangolare iUN all'interno di una banda di isteresi.

Motor Drive DC monofase senza spazzole

Il motore a corrente continua senza spazzole monofase èmostrato nella figura sottostante. Consideriamo che il motore è alimentato dal convertitore monofase half bridge con una forma d'onda a corrente rettangolare come mostrato in figura.

monofase-brushless dc-a motore

La coppia prodotta dal motore ha un grandeondulazione. Quando il motore funziona a grande velocità, la coppia increspata verrà filtrata dall'inerzia del sistema di carico del motore che sta dando una velocità uniforme.

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