Содержание
Трёхфазный бесколлекторный двигатель BLDC
1. Двигатель стиральной машины с прямым приводом
Пожалуй уже каждый слышал о стиральных машинах с прямым приводом барабана. Но до сих пор, даже не все специалисты по ремонту стиральных машин знают как устроен и как работает двигатель в такой машине.
Сама идея конечно не новая, ведь за основу взят шаговый двигатель, который уже давно получил распространение во многих электротехнических устройствах. А вот первое применение его в конструкции стиральной машины в качестве привода барабана, принадлежит корейскому концерну LG. С середины 2005 года, компания LG начала активно продвигать свою продукцию, заявляя о 10-ти летней гарантии на двигатель для стиральных машин с прямым приводом.
Сегодня, помимо LG, компании Samsung, Haier и Whirpool в ряде моделей стиральных машин стали применять подобные двигатели. Забегая вперёд, можно сказать, что компания LG не просчиталась и двигатель для прямого привода барабана действительно довольно надёжный и имеет преимущество по сравнению с более традиционным и распространённым коллекторным двигателем.
2. Устройство двигателя
Двигатель стиральной машины с прямым приводом, представляет собой трёхфазный бесколлекторный двигатель постоянного тока, отчасти похожий на шаговый двигатель, но это не совсем так. В иностранной литературе его ещё часто называют BLDC (Brushless Direct Current Motor — бесщёточный мотор постоянного тока), для удобства мы тоже будем применять эту аббревиатуру.
Такой двигатель состоит из ротора с постоянными магнитами и статора с обмотками. Различают два вида подобных двигателей:
Inrunner, у которых магниты ротора находятся внутри статора с обмотками, и Outrunner, у которых магниты расположены снаружи и вращаются вокруг неподвижного статора с обмотками. В стиральных машинах с прямым приводом применяется Outrunner тип двигателя.
В этой статье мы ознакомим с устройством двигателя от стиральной машины LG.
3. Ротор
Рис.2 Ротор двигателя стиральной машины LG с прямым приводом
Ротор BLDC — вращающаяся часть двигателя (Рис.
2) По форме напоминает чашу, к внутренней стороне которой специальным клеем крепятся магниты прямоугольной формы. Магниты всегда имеют чётное количество и установлены с чередованием полюсов. В нашем случае установлено 12 магнитов, размер которых зависит от геометрии двигателя и характеристик мотора. Чем сильнее применяемые магниты, тем выше момент силы, развиваемый двигателем на валу. В центре ротора есть специальное посадочное отверстие с насечками, что позволяет, при помощи болта или гайки, закрепить ротор напрямую к валу барабана. С внешней стороны ротора, продавлено 10 щелей образующих на обратной его стороне небольшие лопасти для охлаждения обмоток статора.
4. Статор
Рис.3 Статор двигателя стиральной машины LG с прямым приводом
Статор BLDC — неподвижная часть двигателя и крепится к задней части бака стиральной машины (Рис.3) Статор состоит из нескольких листов магнитопроводящей стали заключённый в пластиковый каркас, который служит изолятором.
В целом, каркас статора напоминает круг с прямоугольными зубьями. На каждый зуб статора наматывается катушка.
Обмотка трёхфазного бесколлекторного двигателя изготовлена из медной проволоки толщиной 1 мм. Классическая обмотка выполняется одним проводом для одной фазы, то есть все обмотки на зубьях одной фазы соединены последовательно. В данном случае статор имеет 36 зубьев — это значит по 12 зубьев на одну фазу. Сопротивление обмотки каждой фазы порядка 10 Ом.
Как известно, в трёхфазных двигателях, обмотки соединяют по схеме звезда или треугольник.
В нашем случае, обмотки статора соединены по схеме звезда, т.е. концы фаз имеют общую точку (Рис.4)
Поскольку в каждый момент времени работают только две фазы (при включении звездой), магнитные силы воздействуют на ротор неравномерно по всей окружности (Рис.5).
Силы, воздействующие на ротор, стараются его перекосить, что приводит к увеличению вибраций. Для устранения этого эффекта статор делают с большим количеством зубьев, а обмотку распределяют по зубьям всей окружности статора как можно равномернее (Рис.
6)
|
Рис.4 Соединение обмоток по схеме «звезда» |
Рис.5 Воздействие магнитных сил на ротор |
Рис.6 Распределение магнитных сил в обмотке с несколькими зубьями
|
В двигателе стиральной машины LG, распределение фазных обмоток, а также относительное положение ротора и статора можно увидеть ниже (см. Рис.7). На схеме производителя, фазные обмотки обозначают буквами : V, W, U
Рис.7 Трёхфазный двигатель постоянного тока (BLDC) стиральной машины LG (общий вид)
Для контроля положения ротора применяется датчик работающий на эффекте Холла. Датчик реагирует на магнитное поле и поэтому его располагают на статоре таким образом, чтобы магниты ротора воздействовали на него.
5. Система управления трёхфазным двигателем (BLDC)
Стоит отметить, что система управления двигателем BLDC и схема её реализации аналогична схеме управления трёхфазным асинхронным двигателем описанной в другой нашей статье.
Что бы в точности не повторяться, поясним всё же немного по другому.
Управление двигателем с прямым приводом построено на инверторе напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Инвертор — (от лат. inverto — поворачивать, переворачивать) — элемент вычислительной схемы, осуществляющий определённые преобразования сигнала изменяемой амплитуды и частоты. К примеру, в инверторе, сетевое напряжение 220 вольт с частотой 50 Гц, преобразуется в постоянное напряжение, а параметры питания обмоток статора двигателя могут колебаться от 0 до 120 вольт с частотой до 300 Гц.
Двигатель постоянного тока имеет три вывода (т.е. три фазы), на которые в разный момент времени подаётся «+» и «-» питания. Это реализуется при помощи IGBT (биполярных транзисторов с изолированным затвором) представляющие электронные силовые ключи, включённые по мостовой схеме (Рис.8)
Рис.8 Условная схема силовой части инвертора и обмоток двигателя подключённых по схеме «звезда»
Замыкая ключ SW1 подаётся «+» на фазу V, а замыкая SW6 подаётся «-» на фазу U.
Таким образом, ток потечет от «+» выпрямителя через фазы V и U. Для обеспечения обратного направления, открывается SW5 и SW2. В этом случае ток потечет от «+» выпрямителя через фазы U и V в обратном направлении. При работе двигателя одновременно должен быть открыт только один верхний и один нижний ключ.
При включении ключей, как показано выше, на двигатель подается полное напряжение питания. При этом двигатель развивает максимальные обороты (мощность). Чтобы обеспечить управление двигателем, нужно регулировать напряжение питания двигателя. Изменение действующего напряжения осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Дадим определение этим терминам:
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это управление средним значением напряжения на нагрузке путём изменения скважности импульсов, управляющих ключом. А скважность — это отношение периода следования (повторения) сигнала к длительности (широте) его импульса.
На (Рис.9) представлен график, иллюстрирующий применение трёхуровневой ШИМ для управления электродвигателем, которая используется в приводах асинхронных электродвигателей с переменной частотой. Напряжение от ШИ-модулятора, подаваемое на обмотку двигателя показано в виде прямоугольных импульсов. Пунктирной линией грубо изображён магнитный поток в статоре двигателя. Магнитный поток имеет приблизительно синусоидальную форму, благодаря соответствующему закону ШИМ.
Поэтому, ключи открыты не все время, а открываются, и закрываются с фиксированной частой, но изменяемой скважностью. Таким образом, изменяется действующее напряжение от нулевого до напряжения питания.
Назревает вопрос: зачем нужно менять скважность, зачем эта частота и для чего это всё нужно? Дело в том, что слишком малая частота может быть не эффективной или не обеспечивать необходимой плавности регулирования оборотов двигателя.
Рис.9 График иллюстрирующий напряжение от ШИ-модулятора, подаваемое на обмотку двигателя.
Например: если ротор двигателя имеет два полюса, то при одном полном обороте магнитного поля на статоре, ротор совершает один полный реальный оборот.
При 4 полюсах, чтобы повернуть вал двигателя на один полный оборот потребуется два оборота магнитного поля на статоре. Чем больше количество полюсов ротора, тем больше потребуется электрических оборотов для вращения вала двигателя на один оборот.
В нашем случае, имеется 12 магнитов на роторе. Для того, чтобы провернуть ротор на один оборот, потребуется 12/2=6 электрических оборотов поля. Поэтому, учитывая особенность конструкции двигателя и инверторную систему управления, для питания фаз двигателя необходима электрическая частота значительно выше 50Гц.
Чтобы добиться управления оборотами двигателя нужно наложить сигнал ШИМ, на сигналы, подаваемые на ключи. Для этого, микроконтроллер электронного блока управления, программно формирует ШИМ для каждого из ключей (IGBT). В программу контроллера, производитель закладывает определённый алгоритм и все данные для управления конкретным двигателем.
Мы пояснили немного суть системы управления двигателем, а вот детальный обзор устройства и принцип работы инверторного блока управления — очень объёмный материал и в рамках данной статьи мы рассматривать не будем.
6. Неисправности и диагностика двигателя
Как и говорилось выше, сам по себе двигатель довольно надёжный, относительно простой и в практике известны единичные случаи выхода из строя обмоток статора. Магниты на статоре имеют конечно не самое высшее качество, но их отклеивание или расколы почти не встречались.
Уязвимая деталь, пожалуй только датчик Холла. При возникновении его неисправности, отсутствует сигнал положения ротора, что приводит к некорректной работе системы питания фаз двигателя. В этом случае можно наблюдать, как ротор двигателя стопорится и издаёт дребезжащий металлический звук. В стиральных машинах LG, эта проблема зачастую сопровождается кодом неисправности «SE» на модуле интерфейса.
В отличие от коллекторного двигателя, запустить и проверить трёхфазный двигатель напрямую вне стиральной машины без каких-либо специальных приспособлений не получится, поскольку статор крепится к баку, а ротор к валу барабана стиральной машины.
Поэтому, при наличии обычного цифрового мультиметра, можно проверить только сопротивление обмоток фаз статора. В связи с этим, на практике, при диагностировании неисправности, проблемную деталь двигателя или модуль управления, выявляют путём замены детали на заведомо исправную.
7. Преимущества и недостатки BLDC двигателей
Более ярким получится сравнение трёхфазного двигателя (BLDC) с традиционным коллекторным двигателем, которым оснащено большинство стиральных машин.
К преимуществу двигателей BLDC стоит отнести:
- низкий уровень шума
- относительно простая конструкция
- особое позиционирование двигателя в стиральной машине, позволяющее снизить колебание бака
- отсутствие приводного ремня, из-за которого терялась часть полезной энергии двигателя на преодоление сил трения ремня, между шкивом двигателя и шкивом барабана
- отсутствие уязвимого коллекторно-щёточного узла, имеющего ограниченный ресурс и требующего обслуживания
К недостаткам двигателя BLDC относятся:
- достаточно сложная система управления ( по сравнению с коллекторным двигателем)
Справедливости ради, стоит отметить, что двигатель стиральной машины LG с прямым приводом не идеально бесшумный.
В момент пуска двигателя, из-за взаимодействия магнитных полей статора с магнитами ротора, возникают колебания последнего, сопровождающиеся характерным металлическим звоном. По мере увеличения оборотов ротора, звук становится более мягким, но всё-равно своеобразным и характерным для всех стиральных машин LG с прямым приводом барабана.
Статья подготовлена интернет-магазином A-qualux.ru
БЕСКОНТАКТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКАДвигатели постоянного тока обычного исполнения имеют ценное качество-возможность широко и плавно регулировать скорость вращения. Вместе с тем они обладают существенным недостатком, обусловленным щеточно-коллекторным узлом. Вполне естественно, что появилась мысль создать двигатели, обладающие достоинствами двигателей постоянного тока и свободные от их недостатков. Такие двигатели называются бесконтактными двигателями постоянного тока. Рис.5.1. Структурная схема бесконтактного двигателя постоянного тока Бесконтактные двигатели постоянного тока состоят из трех элементов (рис. 1) бесконтактного двигателя с m-фазной обмоткой на статоре и возбужденным ротором обычно в виде постоянного магнита; 2) датчика положения ротора (ДПР), выполненного в одном корпусе с двигателем и предназначенного для выработки сигналов управления моментами времени и последовательностью коммутации токов в обмотках статора; 3) коммутатора, как правило, транзисторного, осуществляющего по сигналам ДПР коммутацию токов в обмотках статора. П р и н ц и п д е й с т в и я бесконтактного двигателя рассмотрим на примере упрощенной схемы (рис. 5.2). В ее состав входит двигатель с тремя обмотками на статоре, сдвинутыми в пространстве на 120 градусов и соединенными в звезду, ДПР с одним сигнальным элементом (СЭ) и тремя чувствительными элементами (ЧЭ) (их число равно числу обмоток статора), коммутатор, выполненный на трех транзисторах, работающих в ключевом режиме, т.е. в режиме «закрыт» или «открыт». Рис. 5.2. Упрощенная принципиальная схема бесконтактного двигателя постоянного тока В положении, показанном на рис. Рис. 5.3. Первых 3 такта в работе бесконтактного двигателя постоянного тока Эта НС продолжает взаимодействовать с полем постоянного магнита; двигатель продолжает развивать вращающий момент. Когда угол поворота станет чуть больше 90°, транзистор ТА закроется, ток будет проходить только по обмотке В. Поле ротора будет взаимодействовать только с НС этой обмотки, однако вращающий момент по прежнему будет воздействовать на ротор двигателя и вращать его в том же направлении (3-й такт на рис. Если бы бесконтактный двигатель имел обмоток, чувствительных элементов и транзисторов столько же, сколько обычный двигатель имеет коллекторных пластин, то по своим свойствам и характеристикам они ничем бы не отличались друг от друга. Однако увеличение числа элементов сильно усложняет конструкцию машины. Поэтому в реальных двигателях число обмоток, а соответственно, и число чувствительных элементов и транзисторов не превышает 3-4. Малое число обмоток обусловливает ряд особенностей работы бесконтактного двигателя постоянного тока. 1. Пульсация вращающего момента — возникает вследствие скачкообразного перемещения НС статора (см. положения 1,2,3 рис. 5.3). В соответствии с общими законами электромеханического преобразования энергии момент бесконтактного двигателя может быть определен как скалярное произведение магнитного потока ротора и НС взаимодействующих обмоток статора где Т = L/r — электромагнитная постоянная времени. Выражение перед круглой скобкой есть ток якоря при отсутствии индуктивности. Тогда (5.4) При больших скоростях, когда время коммутации невелико, ток в обмотках не успевает достигать установившегося значения. Его эффективное значение становится меньше, чем при L = 0 Вращающий момент прямо пропорционален току якоря, поэтому или (5.6) Анализ выражения (5.6) показывает, что момент имеет две составляющие. Первую — не зависящую от времени. Она равна моменту при отсутствии индуктивности. Вторую — переменную. Она появляется из-за индуктивности обмоток. Эта составляющая при всех скоростях имеет отрицательное значение (U > E). Поэтому можно утверждать, что, как и ток, вращающий момент бесконтактного двигателя меньше, чем вращающий момент обычного коллекторного двигателя. Подставим значение ЭДС Е = сеnФ в формулу (5.6), получим механическую характеристику бесконтактного двигателя (5.7) Выразим эту характеристику в относительных единицах, приняв за базисный момент пусковой момент (n = 0, U = Uном), а за базисную скорость — скорость холостого хода (М = 0, U = Uном ). Рис. 5.6. Механические характеристики бесконтактного двигателя постоянного тока при разных значения α и L: L2 > L1 > 0 Разделим обе части уравнения (5.7) на Мп: (5.8) Обозначим a = U/Uном. С учетом n0 = U/(сеФ) получим (5.9) где n = n/n0 — относительная скорость двигателя. На рис. 5.6 показаны механические характеристики бесконтактного двигателя при разных индуктивностях обмоток статора L. Видно, что с увеличением L нелинейность характеристик увеличивается. Частоту вращения бесконтактных двигателей можно регулировать в широких пределах путем изменения напряжения питания. Однако на практике чаше применяется импульсный способ, сущность которого заключается в изменении не величины постоянно подводимого напряжения, а длительности питания двигателя номинальным напряжением. § 5.1. Датчики положения ротораДатчики положения ротора определяются их чувствительными элементами, которые могут быть построены с использованием ЭДС Холла, фотоэффекта и т. Рис. 5.7. Датчик положения ротора трансформаторного типа Достаточно широкое распространение получили датчики электромагнитного – трансформаторного типа. На рис. 5.7. показан один из них. Чувствительными элементами датчика являются три трансформатора (Тр1, Тр2, Тр3), сдвинутыми в пространстве на 120 эл. град. Сердечники трансформаторов выполняются из быстронасыщающихся материалов – феррита, пермалоя и тр. Первичные обмотки трансформаторов (I) питаются напряжением высокой частоты (порядка нескольких килогерц) от маломощного источника. Вторичные обмотки через диоды включаются в базы соответствующих транзисторов. Ротор датчика состоит из постоянного магнита 1, полюсного наконечника 2, выполненного из магнитомягкого материала, и немагнитного полуцилиндра 3. Элементам конструкции датчика придаются такие формы и они располагаются так, чтобы сердечники трансформаторов, перекрытые полюсным наконечником 2, были насыщенными. В этом случае ЭДС вторичных обмоток трансформаторов (II) практически равны нулю и сигналы на базы транзисторов не поступают. Вопросы: 1) Нарисуйте диаграмму НС обмоток статора (подобную положениям 1,2,3 на рис. 5.3) при условии, что дуга чувствительного элемента не 180° , а 120° . 2) Чему равна величина суммарного тока, потребляемого двигателем из сети, при различных углах поворота ротора и дуге ЧЭ в 120° ? |
Внутренний прибор, который изменяет ход тока в обмотке называется – драйвер или генератор периодического изменения напряжения, иными словами – инвертор.
В другой типе, который маркируется аббревиатурой PMSM, возникает ЭДС по схеме синусоиды.
По мере того как ротор поворачивается, вектор его магнитного поля проворачивается по направлению к магнитному полю статора. Управляющая электроника отслеживает направление, которое имеет магнитное поле ротора и изменяет напряжения, приложенные к обмотке статора, таким образом чтобы магнитное поле, создаваемое обмотками статора, повернулось, опережая магнитное поле ротора. Для определения направления магнитного поля ротора используется датчик положения ротора, поскольку магнит, создающий это поле жёстко закреплён на роторе. Напряжения на обмотках бесколлекторного двигателя можно формировать различными способами: простое переключение обмоток через каждые 60° поворота ротора или формирование напряжений синусоидальной формы при помощи широтно-импульсной модуляции.
Основные два вида, мы уже обсудили выше, этоBLDC – схема трапеция иPMSM – схема синус.
Предельная скорость перемещения щёток по коллектору сильно ограничивает скорость вращения коллекторных двигателей. Бесколлекторные двигатели не имеют такого ограничения, что позволяет выполнять их для работы на скоростях до нескольких сотен тысяч оборотов в минуту – цифра недостижимая для коллекторных двигателей.
В таких условиях каждая дополнительная цепь для подключения двигателя, будет требовать дополнительных жил в кабеле, увеличивая его размеры и массу.
Чтобы выбрать подходящий необходимо учесть силу тока. Приобрести приборы переключения можно в комплекте или по отдельности. Устройство иностранных производителей может иметь название «Электрический Контроллер».
Таким образом, двигатель с щетками не должен использоваться там, где требуется надежность и длительный срок службы. Давайте посмотрим, как работает бесщеточный двигатель постоянного тока. Ротор такого электродвигателя оснащен постоянными магнитами. Статор имеет расположение катушек, как показано на рисунке. Подавая постоянный ток в катушку, катушка станет электромагнитом. Работа двигателя основана на взаимодействии магнитных полей между постоянным магнитом и электромагнитом. В этом состоянии, когда катушка A находится под напряжением, противоположные полюса ротора и статора притягиваются друг к другу. Как только к ротору приближается катушки A, на катушку B подается напряжение. К ротору приближается катушка B, на катушку C подается напряжение. После этого на катушку A подается напряжение обратной полярности. Этот процесс повторяется, и ротор продолжает вращаться. Юмористическая аналогия, чтобы понять работу двигателя вспомним историю о осле и моркови. Осел старается догнать морковь, но еда двигается одновременно с ним и остается вне досягаемости.
Даже при том, что этот мотор работает, он имеет один недостаток. Как вы можете заметить, что в любой момент времени только одна катушка находится под напряжением. Две не работающих катушки значительно уменьшают выходную мощность двигателя. Но есть трюк, способный преодолеть эту проблему. Когда ротор находится в этом положении вместе с первой катушкой, которая тянет ротор, можно возбудить катушку позади него таким образом, что она тоже будет толкать ротор. В этот момент ток той же самой полярности пропускают через вторую катушку. Комбинированный эффект дает больше вращающего момента и мощности от двигателя. Объединение сил также гарантирует, что у двигателя будет ровная и постоянная характеристика крутящего момента. При этой конфигурации, две катушки должны включаться отдельно, но, сделав небольшую модификации с обмоткой статора можно упростить этот процесс. Просто подключите свободные концы катушки вместе. При подаче питания на катушки А и В, через них пойдет ток. То же самое, как если бы мы подавали напряжение отдельно.
Вот так он работает, но у вас, возможно появились сомнения: «Как мне узнать, на какую катушку статора подавать напряжение?» «Как подавать напряжение, чтобы получить непрерывное вращение от ротора?» Для этого мы используем электронный контроллер. Датчик A определяет положение ротора и на основании этой информации контроллер решает, на какие катушки подавать напряжение. Чаще всего для этой цели используется эффект датчика Холла. До сих пор мы обсуждали конструкцию известную, как «внешний разгон». Конструкция «внутреннего разгона» также доступна на рынке. Мы надеемся, что вы почерпнули полезную информацию. Спасибо. _
5.1):
5.2, сигнальный элемент через чувствительный элемент «А» открывает транзистор ТА. По обмотке А протекает ток IА. Намагничивающая сила обмотки FА взаимодействует с потоком постоянного магнита ротора. Возникает вращающий момент, и двигатель приходит во вращение (1-й такт на рис. 5.3). Вместе с ротором поворачивается и СЭ ДПР. При повороте ротора на угол чуть больший 30° СЭ будет воздействовать сразу на два ЧЭ: на «А» и на «В». Это значит, что будут открыты сразу два транзистора: ТА и ТВ. Ток будет протекать по обеим обмоткам А и В. Появится результирующая НС статора FАВ, которая повернется на 60° по сравнению с первым положением (2-й такт на рис. 5.3).
5.3). В конечном итоге двигатель разовьет такую скорость, при которой его момент будет уравновешиваться моментом нагрузки.
д.
Управляющие сигналы поступают только от тех трансформаторов, сердечники которых не насыщены.
Или создать ШИМ для отдельного ключа программой. Схема становится проще. ШИМ сигнал имеет 4— 80 килогерц.Общие инструкции по подключению бесщеточного двигателя Hyperion
Общие инструкции по подключению бесщеточного двигателя Hyperion
|
|
|
Инструкции Примечания к датчику
Дополнительные способы устранения неполадок (в порядке
|
|||||||||
|
Примечания к приемнику / разъему
Разъем приемника почти на всех бесколлекторных регуляторах скорости имеет обозначение «JR».
|
|||||||||
Другие бренды должны быть установлены в НОРМАЛЬНОЕ направление. 
Установка бесщеточного двигателя 44 мм — SainSmart.com
Автор Graham B.
Это руководство по установке и использованию бесщеточного двигателя SainSmart 44 мм 24 В на 3018-PRO или 3018-PROVer.
Я публикую это как документ, главным образом потому, что это отредактированная серия моих заметок, отчасти потому, что я устал смотреть обучающие видео на YouTube, которые воспроизводятся на скорости 2 Маха, и поэтому я постоянно останавливаюсь, перематываю и пересматриваю. Также мне сказали, что у меня есть тело, созданное для радио, голос больше всего подходит для глухих, и я до сих пор не научился правильно пользоваться видеокамерой на своем телефоне.
Типы двигателей
Есть много, но только несколько слов о щеточных и бесщеточных двигателях. Не вдаваясь в подробности, щеточный двигатель имеет проводку для создания переменного магнитного поля, необходимого для движения, внутри и фиксированных магнитов снаружи, поэтому щетки используются для подачи тока на коммутатор (круглая насадка с канавками).
так что, когда двигатель поворачивается на 180 градусов, внутреннее магнитное поле меняется на противоположное, продолжая вращательные силы. Скорость регулируется изменением напряжения, подаваемого на двигатель.
В бесщеточном двигателе вся проводка находится снаружи, а фиксированные магниты — внутри, поэтому щетки не нужны. НО (нет ничего бесплатного) переменные магнитные поля снаружи по-прежнему нуждаются в изменении, когда двигатель вращается, чтобы поддерживать его движение, эту работу выполняет ESC (электронный регулятор скорости) , внешняя плата.
Стандартные двигатели 775 для модели 3018 и двигатель мощностью 300 Вт для модели 3020 являются щеточными.
ESC Для бесколлекторного двигателя любая плата автоматического управления должна принимать ШИМ-сигнал от платы Grbl и применять его для управления скоростью двигателя.
Спецификации и сравнения
Самый важный размер двигателя — его диаметр, он должен соответствовать креплению двигателя на вашем фрезере.
Вы не можете поместить двигатель диаметром 52 мм в отверстие диаметром 44 мм, и вы также не можете закрепить двигатель диаметром 44 мм в отверстии диаметром 52 мм!
Стандартный двигатель 775, двигатель 20k 775 и этот бесколлекторный двигатель помещаются в крепление двигателя диаметром 44 мм.
|
Стандартный 775 |
ГС-775МР 20К |
Бесщеточный |
|
|
Диаметр крепления |
44 мм |
44 мм |
44 мм |
|
Длина корпуса |
66мм |
66 мм |
75 мм |
|
Держатель инструмента |
ER11 (установлено) |
ER11 (установлено) |
ER11 (установлено) |
|
Вес |
406 г |
406 г |
400 г |
|
Номинальное напряжение |
24В |
24 В |
24 В |
|
Макс. |
~9000 |
20 000 |
12 000 |
|
Крутящий момент, Нм |
— |
— |
0,142 |
|
Уровень шума при максимальных оборотах |
80,8 |
~90 (оценка) |
57,8 |
|
Регулятор скорости |
Переменное напряжение |
Переменное напряжение |
ШИМ на ESC |
|
Срок службы (часы) |
— |
— |
50 000 |
число оборотов без нагрузки
Установка бесщеточного двигателя
Корпус двигателя представляет собой прямую замену стандартного двигателя 775 диаметром 44 мм. Единственное отличие состоит в том, что вентиляционные отверстия на корпусе бесколлекторного двигателя расположены снизу двигателя, а у стандартного 775 они расположены вверху.
Отрегулируйте высоту бесщеточного двигателя в креплении так, чтобы верхняя часть охлаждающих вентиляционных отверстий находилась чуть ниже нижней части крепления двигателя. Не загораживайте эти вентиляционные отверстия! Это будет означать, что цанга будет на пару мм ниже стандартного двигателя.
Проводка
Для платы ESC требуются следующие
- +5 В и заземление для управления схемой управления на плате ESC
- ШИМ-сигнал для управления скоростью двигателя с платы маршрутизатора.
- +24В и заземление для привода двигателя
- 3-контактное соединение между платой ESC и двигателем.
.
ПРИМЕЧАНИЕ. Штифт с маркировкой X в верхнем разъеме не используется.
То, где именно осуществляется подключение питания 5 В и ШИМ к вашей плате маршрутизатора, зависит от фактической платы Grbl, контакты на плате 3018 PRO Grbl и 3018 PROVer немного отличаются.
Переключатель на правой стороне платы управляет направлением вращения двигателя, как показано в нижнем положении двигатель будет вращаться по часовой стрелке, где он должен быть установлен, если в верхнем положении двигатель будет вращаться против -по часовой стрелке.
На плате нет светодиодов, указывающих на подачу питания.
Направление вращения
Переключатель на плате управляет направлением вращения двигателя, как на фото выше. вращение против часовой стрелки. Я бы не рекомендовал менять направление вращения, если двигатель не остановлен, я просто не знаю, что произойдет.
Если у вас нет особых причин для изменения этого параметра, оставьте значение по часовой стрелке, это стандартное направление.
Электропитание и управление ESC
Входящий в комплект кабель для 4-контактного разъема имеет одноконтактные разъемы Dupont на других концах, которые просто надеваются на контакты на плате маршрутизатора.
Неиспользуемый (En) провод можно отключить от розетки или просто оставить висеть.
|
3018 ПРО |
3018 ПРОВЕРКА |
|
Питание 5 В поступает от левых контактов в нижней части платы, помеченных как 5 В. Нижние контакты имеют обозначение Gnd сбоку. Сигнал ШИМ поступает от среднего контакта 3-контактного разъема Laser в верхней части платы. |
Все контакты находятся на правой стороне платы. Верхний 2-контактный разъем обеспечивает 5 В и заземление, верхний контакт среднего разъема обеспечивает сигнал ШИМ, он имеет общую землю с источником питания 5 В, поэтому требуется только один провод. |
Питание двигателя 24 В постоянного тока.
Здесь есть несколько вариантов.
Все описанные здесь разъемы можно купить в различных источниках, amazon, ebay……….
Где именно будет зависеть от вашего местоположения. Все они недорогие, есть и другие.
Вариант 1
Подсоедините имеющиеся провода двигателя от разъема шпинделя на плате маршрутизатора к соединениям 24 В платы ESC. Есть несколько способов подключения, но некоторые требуют пайки.
A
Прикрепите штекерные лепестковые разъемы (4,8 мм) к концу входного кабеля ESC, либо обжимая, либо припаивая. Затем их можно вставить в концы существующих кабелей двигателя, что позволяет при необходимости заменить существующий шпиндельный двигатель. Убедитесь, что они закрыты кожухом, чтобы разъемы были полностью изолированы друг от друга. Или используйте дополнительную изоляционную ленту.
B
Подсоедините концы входного кабеля регулятора оборотов к задней части имеющихся лепестковых разъемов или непосредственно к самим проводам. Они должны быть спаяны, чтобы сделать хорошее соединение. Убедитесь, что они хорошо изолированы изолентой, чтобы не произошло короткого замыкания.
Для этого потребуется паяльник.
C
Обрежьте и зачистите концы оригинальных проводов двигателя и используйте подпружиненный или винтовой соединительный блок для подключения входного кабеля ESC. Оригинальные лопастные терминаторы можно повторно подключить, если вы хотите вернуться к исходному двигателю. Обрежьте имеющиеся провода двигателя на расстоянии не менее 5–10 см от конца, чтобы облегчить сборку и при необходимости заменить оригинальный двигатель.
D
Подсоедините 2-контактный разъем JST VH 3,96 мм к концу входного кабеля ESC и вставьте его непосредственно в гнездо шпинделя на плате маршрутизатора. Для этого потребуется обжимной инструмент или паяльник.
Я рекомендую использовать подпружиненную или винтовую клеммную колодку, это самое простое и не требует пайки.
Вариант 2
Подсоедините входной кабель ESC непосредственно к источнику питания маршрутизатора.
При этом необходимо сохранить исходное подключение к штекеру цилиндра, так как оно по-прежнему необходимо для питания маршрутизатора.
С помощью этих цилиндрических соединителей 5,5 x 2,5 мм можно сделать адаптер. Доступны различные размеры, поэтому убедитесь, что вы выбрали правильные, они должны быть 5,5 x 2,5 мм, более распространенные 5,5 x 2,1 мм НЕ подходят.
Вставьте оригинальный блок питания в гнездо, а штекер — в разъем питания маршрутизатора.
ПРИМЕЧАНИЕ: Прежде чем выбрать этот вариант, проверьте, где вы собираетесь установить ESC, и что длина кабеля от ESC достаточна для того, чтобы добраться до цилиндрического разъема в выбранном вами месте.
Преимущество этого заключается в использовании постоянного входного напряжения 24 В от источника питания, а не ШИМ-модулированного выхода от соединения шпинделя.
Вариант 3
Используйте отдельный источник питания 24 В постоянного тока, если он у вас есть, 24 В постоянного тока (4 А или выше), это может быть самый простой вариант.
Если нет, то не думаю, что стоит покупать новый. Отдельный источник питания обычно заканчивается цилиндрическим разъемом, поэтому вам все равно нужно либо соединить провода, либо использовать гнездо 5,5×2,5 мм для привинчивания разъема, как указано выше. Убедитесь, что полярность питания соответствует проводам на разъеме питания ESC.
Какое бы решение вы ни использовали, убедитесь, что все соединения прочны и надежны, неплотные соединения могут вызвать искрение, которое, помимо снижения производительности и возможного повреждения плат управления, приведет к выделению тепла и искр и может вызвать возгорание. Также убедитесь, что все соединения хорошо изолированы, чтобы предотвратить короткое замыкание.
ПРИМЕЧАНИЕ: Очень важно соблюдать правильную полярность: + подключен к +, а — к -. Цилиндрический разъем на стандартном блоке питания имеет центральный контакт +ve и наружный корпус -ve. Если вы соединяете провода на блоке питания, вполне вероятно, что они оба одного цвета, поэтому проверьте полярность с помощью мультиметра.
Монтаж платы ESC
Каким бы способом она ни монтировалась, крайне важно, чтобы компоненты платы, особенно соединения в нижней части платы, были изолированы от контакта с корпусом маршрутизатора. так как это вызовет короткое замыкание, повредит плату и может привести к пожару.
Здесь есть несколько вариантов, на плате ESC есть четыре монтажных отверстия 10,25 мм. Меньшие отверстия в плате являются неиспользуемыми соединениями и не должны использоваться для монтажа!
Я использовал клейкую липучку, чтобы закрепить плату, большую часть задней части платы, чтобы полностью изолировать ее, и 2 части на обратной стороне верхней и нижней направляющих оси X. Застежка-липучка достаточно толстая, чтобы предотвратить выход задних контактов из строя и замыкание корпуса маршрутизатора. Я бы не стал доверять двухстороннему скотчу для сохранения необходимой изоляции.
Вы можете использовать болты, Т-образные гайки и некоторые изолирующие прокладки или использовать двусторонний скотч, чтобы прикрепить заднюю часть платы ESC к изоляционному слою, подойдёт тонкое дерево, плексиглас, даже толстый картон.
Затем еще скотча, чтобы прикрепить изоляционный слой к раме. Если вы решите использовать Т-образные гайки и болты, я бы использовал два и убедился, что головки болтов/шайбы не касаются каких-либо компонентов на плате. Вы также можете использовать пластиковые прокладки, чтобы держать контакты на задней стороне платы подальше от рамы, а не сплошной изолирующий элемент.
У меня более одного маршрутизатора, и я могу заменить двигатель на другой, поэтому для меня имеет смысл использовать липучку, а не двухсторонний скотч. Я также прикрепляю модуль управления лазером при использовании лазера.
Установка двигателя
Просто ослабьте винт, выдвиньте старый двигатель, вставьте новый и снова затяните винт.
Вертикальное положение должно быть так, чтобы верхняя часть вентиляционных прорезей была чуть ниже нижней части опоры двигателя.
При необходимости двигатель можно сдвинуть дальше вниз, но не закрывайте эти вентиляционные отверстия опорой двигателя, иначе он может перегреться и выйти из строя.