Nauka podstaw sterowania silnikiem
2023-08-15
Silniki elektryczne są szeroko stosowane w kilku aplikacjach elektronicznych, do tego stopnia, że można powiedzieć, że są wszędzie.W naszych domach mamy wiele przykładów, takich jak wentylatory, suszarki do włosów, termowentylatory, urządzenia kuchenne i wiele innych.Jeśli weźmiemy pod uwagę samochód, możemy szybko odkryć, że wewnątrz pojazdu znajdują się różne rodzaje silników elektrycznych: układ ogrzewania, wentylatory chłodnicy, elektryczne szyby, elektryczne lusterka, sterowanie siedzeniami i wiele innych.
Ten artykuł, oparty na eBooku z serii „Dla opornych” opublikowanej przez Qorvo [1], przedstawi podstawowe pojęcia, które każdy projektant, twórca lub uczeń musi opanować, aby stawić czoła aplikacji sterowania silnikiem.
Silniki szczotkowe vs bezszczotkoweNa rynku dostępne są różne typy silników, które projektant musi wybrać w oparciu o wymagania techniczne i ekonomiczne konkretnego zastosowania.Główne kategorie silników to: szczotkowe, bezszczotkowe (z kolei z podziałem na BLDC i PMSM), indukcyjne oraz krokowe.
Rysunek 1 przedstawia cztery wymienione powyżej typy silników elektrycznych wraz z podsumowaniem głównych zalet i wad każdego z nich.
TREŚCI PARTNERSKIE3 Rzeczywiste problemy związane z produkcją elektroniki rozwiązane dzięki oprogramowaniu MRP3 Rzeczywiste problemy związane z produkcją elektroniki rozwiązane dzięki oprogramowaniu MRP08.10.2023Elektryfikacja pojazdów terenowychElektryfikacja pojazdów terenowych08.10.2023Popyt na inteligentne aplikacje medyczne stwarza nowe możliwości biznesowe dla układów pamięciPopyt na inteligentne aplikacje medyczne stwarza nowe możliwości biznesowe dla układów pamięci08.09.2023Rysunek 1: Cztery główne typy silników elektrycznych (Źródło: [1])Rysunek 1: Cztery główne typy silników elektrycznych (Źródło: [1])W różnych zastosowaniach zyskały na popularności silniki BLDC i PMSM, dwa rodzaje silników bezszczotkowych, które są ze sobą blisko spokrewnione.Silniki te nie wymagają szczotek ani komutatora, dzięki czemu są bardziej wydajne niż silniki szczotkowe i znacznie wydłużają żywotność silnika.
Interfejs szczotka/komutator w silniku szczotkowym tworzy komutację, która jest procesem przełączania przepływu prądu w fazach w celu wytworzenia wirującego pola magnetycznego, które powoduje ruch.Ta interakcja powoduje zarówno tarcie, jak i wyładowania łukowe, które są niepożądane.
Silniki BLDC i PMSM wykorzystują generowane elektronicznie wirujące pole magnetyczne, aby pozbyć się szczotek i komutatora.Napięcia i prądy dostarczane do faz są modulowane za pomocą zewnętrznych obwodów specjalnie zaprojektowanych do realizacji tego zadania.
Silniki BLDC i PMSM, choć bardziej złożone, oferują znaczną przewagę nad konwencjonalnymi silnikami szczotkowymi.Ich elektroniczne techniki komutacji są bardziej niezawodne, mniejsze, lżejsze i cichsze niż silniki szczotkowe pracujące z tą samą prędkością, zwiększając efektywność energetyczną o 20% do 30%.
O ile w silnikach szczotkowych uzwojenia znajdują się na wirniku (który się obraca), o tyle w silnikach bezszczotkowych znajdują się one na stojanie (który jest nieruchomy).Szczotki nie są konieczne ze względu na rozmieszczenie magnesów trwałych i uzwojeń w silniku elektrycznym.Sterownik elektroniczny jest wymagany do sterowania prądem płynącym do cewek stojana silników BLDC lub PMSM.
W porównaniu z silnikami indukcyjnymi AC, silniki BLDC i PMSM umożliwiają precyzyjną kontrolę prędkości, są bardziej odpowiednie do zastosowań ze zmienną prędkością i mają lepszą charakterystykę prędkości w stosunku do momentu obrotowego.
Zobacz więcej
