Khi lái một động cơ DC không chổi than, thông số nào kiểm soát tốc độ. Nó là dòng điện trong cuộn dây, điện áp, hoặc cả hai? Điều gì quyết định tốc độ tối đa? Nếu bạn lái các cuộn dây với PWM, điều khiển dòng điện cuộn dây, đúng không?
Câu trả lời:
Trước tiên, hãy xem xét chỉ là một động cơ DC chải thông thường. Phần cứng cơ học đảm bảo rằng các cuộn dây được chuyển đổi (giao hoán) sao cho từ trường luôn cố gắng kéo động cơ theo. Cường độ từ trường tỷ lệ thuận với dòng điện, do đó mô-men xoắn tỷ lệ với dòng điện. Vì vậy, ở mức độ rất cơ bản, tốc độ là bất cứ điều gì dẫn đến sức cản cơ học đủ để làm tăng mô-men xoắn. Tuy nhiên, điều đó không hữu ích trong hầu hết các trường hợp vì không rõ hiện tại là gì.
Đối với một động cơ bị đình trệ, dòng điện là điện áp được chia cho điện trở của bất kỳ cuộn dây nào được bật. Tuy nhiên, khi động cơ quay, nó cũng hoạt động như một máy phát. Điện áp mà máy phát tạo ra tỷ lệ thuận với tốc độ và áp dụng điện áp ngoài. Ở một tốc độ nào đó, nó bằng với điện áp bên ngoài, trong trường hợp đó điện áp hiệu dụng điều khiển động cơ bằng 0 và dòng điện động cơ bằng không. Điều đó cũng có nghĩa là mô-men xoắn bằng không, vì vậy một động cơ không tải không thể quay nhanh như vậy vì luôn có một số ma sát. Điều gì xảy ra là động cơ quay với tốc độ thấp hơn một chút. Lượng nó quay chậm hơn chỉ đủ để tạo ra một chút điện áp hiệu quả trên động cơ, đây là lượng tạo ra dòng điện vừa đủ để tạo ra mô-men xoắn để tạo ra ma sát nhỏ trong hệ thống.
Đây là lý do tại sao tốc độ của một động cơ không tải không chỉ tăng cho đến khi nó bay ra. Tốc độ không tải tỷ lệ khá nhiều với điện áp bên ngoài, và ngay dưới tốc độ mà động cơ bên trong tạo ra điện áp đó. Điều này cũng giải thích tại sao một động cơ quay nhanh lấy ít dòng điện hơn một động cơ bị đình trệ ở cùng một điện áp bên ngoài. Đối với động cơ bị đình trệ, dòng điện được đặt vào điện áp chia cho điện trở. Đối với động cơ kéo sợi, dòng điện được đặt vào điện áp trừ đi điện áp máy phát chia cho điện trở.
Bây giờ đến câu hỏi của bạn về một động cơ DC không chổi than. Sự khác biệt duy nhất là cuộn dây không được tự động chuyển đổi vào và ra theo góc quay của động cơ. Nếu bạn chuyển đổi chúng một cách tối ưu vì hệ thống bàn chải trong động cơ DC được chải dự định sẽ làm, thì bạn sẽ nhận được điều tương tự. Trong trường hợp đó, dòng không tải sẽ còn thấp hơn vì không có ma sát từ bàn chải để khắc phục. Điều đó cho phép ít dòng điện hơn để điều khiển động cơ ở một tốc độ cụ thể, nó sẽ gần với nơi điện áp máy phát phù hợp với điện áp được áp dụng bên ngoài.
Với một động cơ không chổi than, bạn có các tùy chọn khác. Gần đây tôi đã làm một dự án mà khách hàng cần tốc độ động cơ rất chính xác. Trong trường hợp đó, tôi bắt đầu cuộn dây với tốc độ chính xác mong muốn có được từ một bộ dao động tinh thể. Tôi chỉ sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí hiệu ứng Hall để cắt từ trường được áp dụng trong phạm vi ± 90 ° của vị trí. Điều này hoạt động tốt miễn là tải trên trục nhỏ hơn mô-men xoắn được áp dụng khi từ trường ở 90 °.
Tuy nhiên, thông thường, bạn tối ưu hóa một động cơ DC không chổi than, giống như các bàn chải cơ học sẽ cố gắng làm. Điều này có nghĩa là giữ cho từ trường ở 90 ° từ vị trí hiện tại theo hướng quay mong muốn. Điện áp ứng dụng tổng thể sau đó được điều chỉnh để điều chỉnh tốc độ. Điều này là hiệu quả vì chỉ có điện áp tối thiểu được sử dụng để làm cho động cơ quay với tốc độ mong muốn.
Có, PWM hoạt động tốt để lái các cuộn dây. Sau một vài 100 Hz hoặc lâu hơn cho hầu hết các động cơ, các cuộn dây chỉ "nhìn thấy" điện áp trung bình được áp dụng, chứ không phải các xung riêng lẻ. Hệ thống cơ khí không thể đáp ứng bất cứ nơi nào gần nhanh như vậy. Tuy nhiên, những cuộn dây này tạo ra từ trường có tác dụng lực. Có một chút lực trên mỗi vòng dây. Trong khi động cơ có thể hoạt động tốt ở một vài xung 100 Hz, các vòng dây riêng lẻ có thể hơi lỏng và rung ở tần số đó. Điều này không tốt vì hai lý do. Đầu tiên, chuyển động cơ học của dây dẫn cuối cùng có thể làm cho lớp cách điện bị bong ra, mặc dù đó là một cú đánh dài. Thứ hai, và điều này là khá thật, các rung động cơ học nhỏ trở thành âm thanh có thể khá khó chịu. Do đó, cuộn dây động cơ thường được điều khiển với PWM ngay trên phạm vi âm thanh,
Tốc độ của động cơ DC không chổi than phụ thuộc vào các thông số tương tự như trong động cơ DC được chải. Tốc độ tỷ lệ thuận với điện áp được áp dụng cho các pha (ví dụ A, B, C trong động cơ 3 pha). Tốc độ của động cơ bldc tỷ lệ nghịch với mô-men xoắn trên trục rô-to khi nó được thiết lập cho công suất không đổi. . Dòng điện chạy qua cuộn dây tỷ lệ thuận với mô-men xoắn. Do đó một cách đơn giản, tốc độ của động cơ không chổi than tăng lên khi tăng điện áp HOẶC giảm dòng điện cuộn dây (giả sử một trong các tham số này là một hằng số).
Điện áp ứng dụng ở đây đề cập đến điện áp "trung bình" của các pha. Đến lượt nó được quyết định bởi độ rộng của các xung PWM được áp dụng cho các FET (trong trường hợp trình điều khiển cầu) điều khiển các pha.
Trong động cơ bước bạn có thể kiểm soát tốc độ rất dễ dàng. http://www.youtube.com/watch?v=MHdz3c6KLrg
Khi nói đến các động cơ bước, mô-men xoắn động rất ít, và mô-men tĩnh rất cao.
Trong các động cơ không có bước, có lẽ có một cách để nhận phản hồi từ động cơ, vì vậy bộ vi xử lý / trình điều khiển có thể kiểm soát tốc độ của nó như mong muốn.
Hệ thống vi xử lý có thể điều khiển nó bằng phương pháp chu trình nhiệm vụ đơn giản. một cuộn dây phản hồi có thể dễ dàng được sử dụng như một cơ chế servo phản hồi.
Điều gì quyết định tốc độ tối đa?
Trong các hệ thống không phản hồi: Có một thứ gọi là mô-men xoắn. Và có một mô-men xoắn chống lại nó, và mô-men xoắn kháng cự đó sẽ phát triển nhanh chóng với tốc độ. Vì vậy, nó sẽ ổn định khi mô-men xoắn tải của bạn bằng mô-men xoắn.
chỉ đơn giản: mô-men xoắn = BIAcos (Omega xt)