Motores para ventiladores EC
Los motores de CC sin escobillas utilizan dispositivos de conmutación de semiconductores para lograr la conmutación electrónica, es decir, los dispositivos de conmutación electrónicos reemplazan a los conmutadores de contacto y las escobillas tradicionales. Tiene las ventajas de una alta confiabilidad, sin chispas de conmutación y bajo ruido mecánico. Se utiliza ampliamente en reproductores de audio de alta gama, grabadoras de vídeo, instrumentos electrónicos y equipos de oficina automatizados.
El motor CC sin escobillas está compuesto por un rotor de imán permanente, un estator de bobinado multipolar y un sensor de posición. La detección de posición realiza el intercambio de corriente en el devanado del estator en una secuencia determinada de acuerdo con los cambios en la posición del rotor (es decir, detecta la posición del polo magnético del rotor con respecto al devanado del estator y genera una señal de detección de posición en la posición determinada, y el circuito de conversión de señal controla la fuente de alimentación. Un circuito de conmutación conmuta la corriente del devanado de acuerdo con una determinada relación lógica). El voltaje de operación para los devanados del estator lo proporciona un circuito de conmutación electrónico controlado por la salida del sensor de posición.
Existen tres tipos de sensores de posición: sensores magnéticos, sensores fotoeléctricos y sensores electromagnéticos.
El motor CC sin escobillas con sensor de posición magnético tiene un dispositivo sensor magnético (como un elemento Hall, un diodo magnético, un osciloscopio magnético, una resistencia magnética o un circuito integrado especial, etc.) instalado en el conjunto del estator Se utiliza para detectar cambios en el campo magnético generado cuando el imán permanente y el rotor giran.
El motor de CC sin escobillas utiliza un sensor de posición fotoeléctrico. El conjunto del estator está equipado con un sensor fotoeléctrico en una posición determinada. El rotor está equipado con un protector de luz. una pequeña bombilla. Cuando el rotor gira, debido al efecto de la pantalla de luz, el elemento fotosensible del estator emitirá señales de pulso intermitentes de una determinada frecuencia.
El motor de CC sin escobillas con sensor de posición electromagnético instala componentes de sensor electromagnético (como transformador de acoplamiento, interruptor de proximidad, circuito resonante LC, etc.) en el conjunto del estator cuando cambia la posición del rotor del imán permanente. el electromagnético El efecto hace que el sensor electromagnético produzca una señal modulada de alta frecuencia (cuya amplitud cambia con el cambio de la posición del rotor). Los motores de CC tienen las ventajas de una velocidad de respuesta rápida, un par de arranque elevado y pueden proporcionar un par nominal desde cero hasta la velocidad nominal. Sin embargo, la ventaja de un motor de CC es también su desventaja, porque para que un motor de CC produzca un par constante con carga nominal, los campos magnéticos del inducido y del rotor deben permanecer a 90° constantes, lo que se logra mediante el uso de escobillas de carbón y rectificadores. Las escobillas de carbón y los rectificadores producen chispas y polvo de carbón cuando el motor gira, por lo que además de dañar los componentes, también limita el rango de aplicaciones. Los motores de CA no tienen escobillas de carbón ni rectificadores, no requieren mantenimiento, son duraderos y se utilizan ampliamente. Sin embargo, para lograr el mismo rendimiento que un motor de CC, se deben utilizar técnicas de control complejas. Hoy en día, los semiconductores se están desarrollando rápidamente y la frecuencia de conmutación de los componentes de potencia se ha acelerado enormemente, mejorando así el rendimiento del motor de accionamiento. La velocidad de los microprocesadores también es cada vez más rápida, lo que se puede lograr colocando el control del motor de CA en el sistema de coordenadas ortogonales directas de doble eje giratorio, controlando adecuadamente los componentes de corriente de doble eje en el motor de CA y logrando un control similar al el motor de CC. Y tiene un rendimiento comparable al de los motores de CC.
Además, ahora existen muchos microprocesadores que tienen en sus chips las funciones necesarias para controlar motores, y sus tamaños son cada vez más pequeños, como los convertidores analógicos a digitales (adc), de ancho de pulso; modulador (pwm)...etc. Los motores de CC sin escobillas son una aplicación que controla electrónicamente los cambios de fase de un motor de CA para lograr características similares a las de un motor de CC sin la mecánica de un motor de CC. El motor de CC sin escobillas es un motor síncrono, lo que significa que la velocidad del rotor del motor se ve afectada por la velocidad del campo magnético giratorio del estator del motor y el número de polos del rotor (p). Si el número de polos del rotor es fijo, la velocidad del rotor se puede cambiar cambiando la frecuencia del campo magnético giratorio del estator. El motor de CC sin escobillas es un motor síncrono con control electrónico (driver), que controla la frecuencia del campo magnético giratorio del estator y devuelve la velocidad del rotor del motor al centro de control para correcciones repetidas para lograr características cercanas a las de un motor de CC. En otras palabras, cuando la carga cambia dentro del rango de carga nominal, el motor de CC sin escobillas puede mantener una cierta velocidad de rotación del rotor del motor.
La fuente de alimentación puede ingresar directamente energía CC (generalmente 24 V) o energía CA (110 V/220 V). Si la entrada es energía CA, se debe convertir a energía CC a través de un convertidor. Ya sea entrada de CC o entrada de CA, el voltaje de CC debe transmitirse primero a la bobina del motor y luego el convertidor (inversor) convierte el voltaje de CC en un voltaje trifásico para accionar el motor. El inversor generalmente se compone de 6 transistores de potencia (q1 a q6), divididos en brazo superior (q1, q3, q5)/brazo inferior (q2, q4, q6), que se conectan al motor como un interruptor para controlar la corriente. que fluye a través de la bobina del motor. La sección de control proporciona pwm (modulación de ancho de pulso) para determinar la frecuencia de conmutación de los transistores de potencia y el tiempo de cambio de fase del inversor. Los motores de CC sin escobillas generalmente esperan que cuando la carga cambia durante el uso, la velocidad se pueda estabilizar en el valor establecido sin cambiar demasiado. Por lo tanto, se instala en el motor un sensor Hall que puede inducir un campo magnético como sensor de velocidad. El control de bucle también se puede utilizar como base para el control de secuencia de fases. Pero esto sólo puede usarse para control de velocidad, no para control de posicionamiento. Para hacer girar el motor, primero el departamento de control debe determinar el orden de encendido (o apagado) de los transistores de potencia en el inversor (inversor) en función de la posición actual del rotor del motor detectada por el sensor Hall, y luego en función de el devanado del estator, como se muestra a continuación (Figura 2) ah, bh, ch (estos se llaman transistores de potencia del brazo superior) y al, bl en el inversor. cl (se denominan brazos inferiores del transistor de potencia) y al, cl (se denominan brazos inferiores del transistor de potencia), cl (se denominan brazos inferiores del transistor de potencia), lo que hace que la corriente fluya a través de la bobina del motor en secuencia para producir un campo magnético giratorio en el sentido de las agujas del reloj (o en el sentido contrario a las agujas del reloj) e interactúa con el imán del rotor para permitir que el motor gire en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj. Cuando el rotor del motor gira a la posición donde el sensor Hall detecta otro conjunto de señales, el departamento de control enciende el siguiente conjunto de transistores de potencia, y así sucesivamente. El motor puede continuar girando en la misma dirección hasta que el departamento de control determine eso. el rotor del motor se ha detenido y luego apaga el transistor de potencia (o solo se enciende el transistor de potencia del brazo inferior cuando el rotor del motor está invertido, los transistores de potencia se encienden en orden inverso);
Cuando el motor gira, el departamento de control comparará la instrucción que consiste en la velocidad y la tasa de aceleración y desaceleración establecidas por el conductor con la velocidad de cambio de la señal del sensor Hall (o calculada por software), y luego decida usar el siguiente grupo (ah, bl o ah, cl o bh, cl o...), si el rotor del motor se detiene, apague el transistor de potencia (o solo encienda el transistor de potencia del brazo inferior si el motor); El rotor se invierte, presione el botón opuesto. Encienda secuencialmente los transistores de potencia. ...) está conectado y el tiempo que está conectado. Si la velocidad no es suficiente, el interruptor estará encendido durante mucho tiempo; si la velocidad es demasiado alta, el interruptor estará apagado por un corto tiempo y esta parte del trabajo la realizará el pwm. PWM es la forma de determinar la velocidad del motor. Cómo generar dicho PWM es el núcleo del control de velocidad para lograr un control de velocidad más preciso. Para el control de alta velocidad, es necesario considerar si la resolución del reloj del sistema es suficiente para captar el tiempo de procesamiento de las instrucciones del software. El método de acceso a los datos de los cambios de señal del sensor Hall también afectará el rendimiento del procesador y afectará la precisión. y ejecución de la sentencia en tiempo real. En cuanto a la regulación de velocidad a baja velocidad, especialmente al arrancar a baja velocidad, dado que el cambio de retorno de la señal del sensor Hall se vuelve más lento, es muy importante capturar la señal, procesar el tiempo y configurar adecuadamente los valores de los parámetros de control de acuerdo con a las características del motor. Además, el método de retorno de velocidad también se puede cambiar, utilizando el cambio del codificador como referencia, lo que puede mejorar la resolución de la señal y lograr mejores efectos de control. El motor funciona sin problemas y responde bien, y no se puede ignorar si el control p.i.d. Como se mencionó anteriormente, el motor de CC sin escobillas se controla en un circuito cerrado, por lo que la señal de retorno equivale a indicarle al departamento de control qué tan lejos está la velocidad del motor de la velocidad objetivo. Este es el error. Una vez conocido el error, es natural compensarlo, lo que lleva al control de ingeniería tradicional, como el control p.i.d. Sin embargo, el estado y el entorno del control son en realidad complejos y cambiantes. Si se considera la robustez de los factores de control, es posible que el control de ingeniería tradicional no pueda comprenderlo por completo. Por lo tanto, también se incluirán el control difuso, los sistemas expertos y las redes neuronales. en la importante teoría del control inteligente p.i.d.