Studiul unui Motor BLDC

Domeniu: Electrotehnică

Conține 48 fișiere: doc, docx, pptx, jpg, txt

Pagini : 140 în total

Cuvinte : 20660

Mărime: 13.45MB (arhivat)

Publicat de: Ciprian Vasiliu

Puncte necesare: 15

Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: Livadaru Leonard

Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iași

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Cuprins

Cuprins
Cuprins 1
Memoriu justificativ 4
Capitolul 1 6
Generalități 6
Clasificarea motoarelor electrice cu magneți permanenți 10
Capitolul 2 11
Fabricarea elemetelor constructive a motoarelor BLDC 11
2.1 Fabricarea statorului 11
2.2 Fabricarea rotorului 13
2.3 Fabricarea electronicii de comandă. 15
2.4 Efectul Hall 15
2.5 Expresia tensiunii Hall 16
2.6 Materiale semiconductoare utilizate la Sondele Hall 17
2.7 Măsurarea inducților magnetice 17
2.8 Descriere senzor Hall 18
Capitolul 3 19
Fundamentele unui motor BLDC 19
3.1 Modelul circuitului magnetic 19
3.2 Soluțiile circuitului magnetic 21
3.3 Fluxul de dispersie 24
3.4 „Back EMF” și cuplul 27
3.5 Bobine multiple 28
3.6 Faze multiple 29
Capitolul 4 32
Tipuri constructive rotor-stator 32
4.1 Variante constructive 32
4.2 Stator cu crestături contra stator fără crestături 34
Capitolul 5 36
Analiza magneților permanenți 36
5.1 Permeabilitatea 36
5.2 Materiale Feromagnetice 36
5.3 Materiale magnetice moi 40
5.4.1 Oțeluri cu carbon 40
5.4.2 Oțeluri aliate 41
5.4.3 Aliaje alni si alnico 41
5.4.4 Aliaje din metale prețioase 41
5.4.5 Ferite magnetice dure 41
5.4.6 Compuși cu pământuri rare 42
5.5 Energia câmpului magnetic 42
5.6 Pierderi in miez 45
5.7 Magneți permanenți versus excitație electromagnetică 47
5.8 Controlul motoarelor cu magneți permanenți 47
5.9 Magneți permanenți 48
Capitolul 6 51
Prezentarea înfășurărilor 51
6.1 Ipoteze 51
6.2 Pasul bobinei 51
6.3 Combinații de poli și crestături valide 52
6.4 Așezarea înfășurărilor 53
6.5 Exemplu 54
6.6 Conectarea bobinelor 56
Capitolul 7 57
Controlul și funcționarea motoarelor fără perii 57
7.1 Detectarea directă a tensiunii electromotoare pentru sisteme de control sensorless 67
7.1.1 Metode convenţionale de detectare a tensiunii ectromotoare 67
7.1.2 Schema propusă de detectare directă a tensiunii electromotoare 70
7.2 Comutația cu Senzorii Hall 74
7.2.1 Realizarea comutației 75
7.3 Controlul buclei închise 80
Capitolul 8 82
Comparație între motoarele BLDC și alte tipuri 82
Capitolul 9 84
Proiectarea unui motor BLDC 84
9.1 Abstract 84
9.2 Proiectarea BLDC-ului cu rotor interior 84
Concluzii 94
BLDC-PMSM 94
Bibliografie 96

Extras din licență

Memoriu justificativ

Toate motoarele electrice au un principiu comun de funcționare, conversia energiei electrice în magnetică și din magnetică în mișcare de rotație mecanică. Diferența între toate tipurile de motoare stă în detaliile și maniera în care câmpul magnetic este generat pentru a crea forța de rotație sau cuplul.

Motoarele fără perii de curent continuu sunt printre motoarele care se bucura de o popularitate și un avânt deosebit de crescute în ultima perioadă. Motoarele BLDC, cum mai sunt numite, sunt folosite în majoritatea industriilor, automobilistică, aviatică, medicală, de consum. Aplicațiile acestora se pot clasifica astfel:

• Aplicații cu încărcare constantă. Acestea sunt aplicațiile unde viteza variabilă este mult mai importantă decât menținerea vitezei la o valoare specificată. În plus accelerarea și frânarea nu suferă schimbări dnamice. În aceste tipuri de aplicații, încărcarea este suportată de axul motorului. Aceste aplicații necesită cele mai simple controlere, majoritatea funcționând în bucla deschisă.

De exemplu ventilatoarele sau pompele vin sub această construcție.

• Aplicații cu incărcare variabilă. Acestea ar putea avea nevoie de controlul vitezei cu precizie și de un răspuns dinamic bun, lucrând în bucle semiînchise sau închise. Se impune folosirea unor algoritmi de control avansați, complicând controlerul și mărind prețul întregului sistem. Sunt folosite:

1. În casă, spălătoare de vase, uscătoare

2. În automobilistică, pompe de benzină, controlul motoarelor

3. În construcții spațiale, centrifugi, pompe, brațe robotice.

• Aplicații de poziționare. În această categorie putem întâlni metode diferite de transmitere a puterii, cum ar fi cutia de viteze sau curelele de transmisie. Este foarte important răspunsul dinamic al vitezei și cuplului. Ar putea fi folosite deasemenea pentru o schimbare deasă a direcției de rotație. Un ciclu complet cuprinde o fază de accelerare, o fază pentru păstrarea vitezei constante și o fază pentru frânare si poziționare. Încărcarea în mașină poate varia, necesitând o construcție complexă a controlerului. Encodere optice sau resolvere sincrone sunt folosite pentru măsurarea vitezei. În unele cazuri, aceeași senzori sunt folosiți pentru a obține informații despre poziția relativă. Aceste sisteme funcționeaza de obicei într-o bucla închisă. Ar putea exista trei bucle de control funționând simultan care să realizeze:

1. Controlul cuplului

2. Controlul vitezei

3. Controlul poziției

Este posibil ca datorită evoluției acestui motor în ultima perioadă, acesta să fie întâlnit zilnic sub diferite forme de care nu ne dăm seama. Astfel vă voi arăta sugestiv, mai jos, prin imagini unde este el folosit în zilele noastre. Toate aceste aspecte au influențat decizia mea de a aborda acest teritoriu în care încă se fac studii intense pentru realizarea celor mai bune mașini electrice.

Capitolul 1

Generalități

Un motor normal de curent continuu este format dintr-un rotor interior cu bobine și un stator exterior cu magneți. Când curentul parcurge bobina în rotor apare un câmp magnetic care interactionează cu cel din stator. Acest fenomen provoacă mișcarea de rotație a rotorului. Rotația provoacă o modificare a direcției curentului prin bobină, care duce la o rotație continuă. Transferul curentului către și de la rotor este realizat de perii care sunt fixate pe stator și care apasă pe rotor, acesta fiind punctul slab al motoarelor de curent continuu. Acest contact provoacă uzură și eficiență scăzută.