miniatura|Motor BLDC amb 3x3 bobines d'estator al centre, retallat d'una placa de circuit. La magnetització del rotor en forma de campana amb els seus 6 parells de pols està ressaltada en negre a la part superior de la imatge. Motor de corrent continu sense escombretes ( (abreujat BLDC) és un terme emprat per a motors trifàsics que obtenen el corrent altern necessari per al seu funcionament d'un circuit electrònic alimentat per corrent continu . A diferència d'un simple motor de corrent continu amb escombretes de carbó, és un motor síncron trifàsic amb excitació d'imant permanent . El debanat trifàsic (sovint trifàsic) està controlat per un circuit adequat per generar un camp magnètic mòbil, que acciona el rotor d'imant permanent. El comportament de control és en gran manera similar al d'un motor shunt de corrent continu.
Els motors BLDC es van utilitzar originalment en unitats per a discs durs, ventiladors de PC, multicòpters i aeromodels . Un camp d'aplicació més ampli també és la tecnologia d'automatització, particularment per a actuadors en forma de servomotors, en les articulacions de robots industrials i fins i tot en sistemes d'accionament per a màquines-eina com ara torns .
En el camp de les eines manuals amb bateria, com ara trepants sense fil, serres circulars i discs de tall, des de principis dels anys 2020 s'ha iniciat un canvi de màquines amb raspalls a màquines sense raspalls ( BL ). Els avantatges de les eines sense raspalls inclouen un funcionament sense manteniment, un disseny més compacte, una millor eficiència energètica i una major densitat de potència. A partir del 2021, les eines sense raspalls encara eren una mica o significativament més cares, però les diferències de preu van començar a estabilitzar-se. Les eines amb raspalls encara estan disponibles en alguns casos, però els principals fabricants les estan eliminant gradualment.
Com funciona miniatura|Motor BLDC desmuntat a la unitat de disquet i rotor amb anell d' imants permanents En els motors BLDC, el rotor està equipat amb imants permanents i l'estator estacionari conté les bobines . A part dels dissenys de rotor intern, també hi ha dissenys de rotor extern , i també es pot implementar un disseny especial d'un rotor de disc pla . El bobinatge sol estar dissenyat com un sistema trifàsic i, depenent del rang de velocitat, fins un nombre molt alt de pols . Els sistemes amb només una fase i un sensor també són coneguts per a petits ventiladors axials
El circuit equivalent en estrella correspon al d'una màquina síncrona, però hi ha diferències en les peces polars i la configuració del bobinatge. Idealment, un motor BLDC genera una tensió de generador trapezoïdal (EMF inversa) quan gira. També hi ha motors BLDC amb una tensió de generador sinusoidal que presenten fluctuacions durant la commutació de blocs a parells més alts. Es commuten amb una oscil·lació sinusoidal generada per modulació d'amplada de pols i després presenten un funcionament suau.
Igual que amb la màquina de CC, s'aplica el següent: La tensió del generador El valor del motor és proporcional a la velocitat del motor. , i l'actual El parell de sortida del motor és proporcional al parell subministrat. .
En la commutació de blocs controlada per sensors, el motor BLDC també conté tres sensors magnètics (sensor Hall) per detectar la posició del rotor.
Per implementar la commutació per blocs, es requereix un circuit de pont per al motor BLDC, que en el cas d'un motor BLDC trifàsic consisteix en un circuit de pont amb tres etapes push-pull.
Commutació miniatura|Circuit de pont trifàsic al motor BLDC Una característica del motor BLDC és la seva commutació, que, en un motor trifàsic, consta de sis blocs per cicle de camp giratori (revolucions del motor), cadascun diferent de l'estat de commutació del circuit del pont. Una característica particularment sorprenent a la taula de blocs de commutació és que només dues etapes push-pull del pont estan actives en un moment donat, mentre que una roman " ". La tensió en aquest punt del pont flotant es defineix per la xarxa de circuits segons el diagrama del circuit equivalent en estrella. El control del pont garanteix que la fase del motor que actualment està canviant de polaritat (puntejada al diagrama de tensió), donada una tensió inversa trapezoïdal, sempre estigui flotant. miniatura|Groc : Fase versus massa Blau : Tensió mitjana del punt mitjà Vermell : Fase mitjana relativa a la tensió mitjana del punt mitjà +Blocs de commutació 1 2 3 4 5 6 V1/V2 0 z +1 +1 z 0 V3/V4 +1 +1 z 0 0 z V5/V6 z 0 0 z +1 +1 miniatura|PWM unipolar a BLDC Com que el circuit del pont, similar al commutador d'un motor de corrent continu, commuta automàticament, el camp de l'estator sempre es troba al bloc amb el canvi òptim de flux magnètic (tensió màxima del generador). El motor gira fins que la tensió del generador coincideix amb la tensió d'alimentació. El control de velocitat no requereix necessàriament canviar la tensió d'alimentació; en canvi, el circuit del pont realitza la modulació per amplada d'impuls ( PWM). Es fa una distinció entre PWM unipolar i bipolar.
En la PWM unipolar, l'etapa push-pull, que està connectada a la tensió d'alimentació, canvia repetidament i breument a terra, fent que la tensió mitjana al motor canviï. El terminal flotant del motor es connecta temporalment negativament i es connecta a terra mitjançant díodes de protecció de transistors, cosa que és ineficient però acceptable.
En la PWM bipolar, les dues etapes de sortida push-pull actives alternen el seu estat de commutació. L'avantatge aquí és que és possible un parell de frenada elevat fins i tot a baixes velocitats, fins i tot a l'aturada. Això és important, per exemple, per a un braç robòtic que necessita mantenir la seva posició.
A causa de la magnetització i desmagnetització de les fases del motor a cada pas de commutació i a causa de la tensió del generador trapezoïdal no ideal, el BLDC presenta ondulacions de parell més o menys pronunciades a cada pas de commutació.
Commutació controlada per sensors miniatura|Motor EC com accionament del cub de roda d'una bicicleta. En aquest cas, els sensors detecten la posició actual del rotor i aquesta informació s'utilitza per controlar la commutació. S'utilitzen sensors Hall, que determinen la posició actual del rotor detectant el flux magnètic. A partir d'aquesta informació de posició, l'electrònica de control activa els controladors de potència i els debanaments que generen parell al rotor. L'avantatge és que la commutació controlada per sensors també funciona a velocitats molt baixes o quan està parat. Normalment, no totes les fases s'energitzen simultàniament durant aquest procés de commutació. En els motors trifàsics, una fase sol estar desenergitzada en un moment donat.
Commutació sense sensors n la commutació sense sensors, no s'utilitzen sensors dedicats per detectar la posició actual del rotor. En canvi, la informació s'obté indirectament mesurant paràmetres elèctrics a les bobines. Hi ha diversos mètodes disponibles per a això, com ara detectar la posició del rotor a través de la força contraelectromotriu generada a les bobines de l'estator, que s'avalua mitjançant el circuit de control electrònic. Tanmateix, es requereix una certa velocitat mínima de rotació per avaluar la força electromotriu inversa, i fins que s'assoleix aquesta velocitat mínima, cal una commutació cega. Això utilitza la connexió estrella o triangle del motor, en la qual poden fluir exactament sis corrents diferents. S'utilitza un corrent per a l'accionament, i un petit corrent de 60° el. aigües amunt i aigües avall del corrent d'accionament està influenciat per l'imant del rotor. La commutació, és a dir, la commutació de 60° el. cap endavant, es produeix sempre que l'eix de l'imant coincideix amb l'eix del corrent d'accionament (° el. denota l'angle en la representació vectorial espacial . Correspon a la posició angular mecànica del rotor multiplicada pel nombre de parells d'impulsos ). Això es pot mesurar perquè la diferència entre els dos corrents de mesura més baixos arriba a un màxim allà.
Per evitar els desavantatges de la commutació cega a baixes velocitats, existeixen mètodes sense sensors més complexos que mesuren la posició del rotor mesurant la inductància del corrent. La inductància depèn, entre altres coses, de la posició actual del rotor, però també de diversos altres factors com el disseny del motor, cosa que fa que sigui més difícil d'analitzar. Normalment, això requereix que l'electrònica de control estigui calibrada per al motor EC específic. En aquests mètodes, l'electrònica de control envia impulsos de corrent curts a través dels debanaments individuals per mesurar la inductància, permetent així determinar la posició del rotor fins i tot quan està parat i a velocitats molt baixes. Aquests impulsos de corrent es trien perquè siguin tan curts en intensitat i durada que no provoquin cap moviment del rotor. L'avaluació i l'adquisició de la posició del rotor es realitza normalment mitjançant el processament de senyals digitals, adaptat al tipus específic de motor EC.
Control vectorial Els motors BLDC també es poden fer funcionar amb control vectorial, que s'utilitza en aplicacions de tecnologia d'accionament exigents. En aquest sistema, la transició al següent bloc de commutació s'avança o es retarda. Això compensa el temps necessari per remagnetitzar les fases del motor i depèn de la velocitat i el parell.
Sistemes multifàsics En un sistema multifàsic, diverses cadenes juntes formen un pol. És a dir, les cadenes adjacents tenen la mateixa magnetització i formen un pol parcial. Per girar el camp magnètic, només es commuta una de les cadenes del pol alhora, i no tot el pol. Això resulta en més passos de commutació per rotació i, per tant, discontinuïtats de parell més baixes. +Blocs de commutació 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V1/V2 0 z +1 +1 +1 +1 z 0 0 0 V3/V4 0 0 0 z +1 +1 +1 +1 z 0 V5/V6 z 0 0 0 0 z +1 +1 +1 +1 V7/V8 +1 +1 z 0 0 0 0 z +1 +1 V9/V10 +1 +1 +1 +1 z 0 0 0 0 z
Altres màquines sense escombretes A part del motor EC amb commutació electrònica, hi ha diverses màquines sense escombretes, com ara la màquina asíncrona (rotor de gàbia d'esquirol), la màquina síncrona (màquina de pol intern amb excitació sense escombretes o amb imant permanent) o la màquina en cascada . Aquestes màquines poden funcionar com a motors o generadors i s'alimenten amb corrent altern multifàsic.
Referències
Bibliografia
Enllaços externs
Categoria:Motors elèctrics