Introducció
Els motors de CC sense escombretes (BLDC) estan guanyant popularitat ràpidament en diverses aplicacions industrials a causa de la seva eficiència excepcional, llarga vida útil, parell elevat i baixos requisits de manteniment. Aquests motors utilitzen imants permanents i commutació controlada electrònicament per eliminar els raspalls físics i el commutador que es troben en els motors de corrent continu tradicionals. Això es tradueix en un disseny del motor més fiable i eficient. En aquest article, aprofundirem en com funciona un motor BLDC i com s'acciona.
Estructura bàsica d'un motor BLDC
Un motor BLDC està format per un rotor, un estator i un conjunt de bobinatges. El rotor està format per imants permanents i es col·loca al centre del motor. L'estator envolta el rotor i conté una sèrie de bobinatges que s'alimenten en un patró específic per produir un camp magnètic giratori. Quan el rotor està exposat a aquest camp magnètic, gira per alinear-se amb les línies de força magnètiques.
Com s'acciona un motor BLDC
Els motors BLDC estan accionats per un circuit electrònic que controla el temps i la polaritat del corrent subministrat als bobinatges del motor. Aquest circuit es coneix comunament com a controlador de motor. El controlador del motor rep entrada de diverses fonts, inclosos sensors, un codificador o un microprocessador, depenent de l'aplicació específica.
Control basat en sensors
Un mètode comú per controlar un motor BLDC és mitjançant el control basat en sensors. Aquest enfocament fa servir la retroalimentació dels sensors d'efecte Hall que es troben dins del motor. Els sensors d'efecte Hall són petits dispositius electrònics que poden mesurar la força i la direcció d'un camp magnètic. En un motor BLDC típic, hi ha tres sensors d'efecte Hall disposats al voltant de l'estator. Aquests sensors detecten l'orientació del rotor i proporcionen informació al controlador del motor que li permet energitzar correctament els bobinatges.
El controlador del motor utilitza aquesta informació de retroalimentació per determinar quin bobinatge s'ha d'activar i quan s'ha d'activar. En activar els bobinatges en una seqüència específica, es produeix un camp magnètic giratori que interacciona amb el rotor, fent-lo girar. Aquesta seqüència d'energització es coneix comunament com a commutació.
Control sense sensors
Un altre mètode per controlar un motor BLDC és el control sense sensor. Aquest enfocament fa servir un model matemàtic del comportament del motor per determinar la posició i la velocitat del rotor sense necessitat de sensors d'efecte Hall. El control sense sensor és cada cop més popular a causa del seu menor cost i una major fiabilitat en comparació amb el control basat en sensors.
El control sense sensor utilitza una varietat de tècniques per calcular la posició del rotor, inclosa la detecció d'EMF posterior, mètodes basats en observadors i mètodes basats en models. La detecció de back-EMF consisteix a mesurar la tensió que s'indueix als bobinatges quan el rotor gira. Els mètodes basats en observadors utilitzen un algorisme per estimar la posició del rotor en funció del comportament del motor. Els mètodes basats en models utilitzen un model matemàtic del motor per predir la posició del rotor en funció dels corrents i tensions d'entrada.
Modulació d'amplada de pols
Independentment del mètode de control utilitzat, el controlador del motor ha de modular l'amplada de pols de la tensió d'entrada als bobinats del motor. La modulació d'amplada de pols (PWM) és un mètode per regular la tensió subministrada al motor mitjançant l'activació i desactivació ràpida de la tensió a alta freqüència.
El cicle de treball del senyal PWM determina la tensió mitjana aplicada al motor. En variar el cicle de treball del senyal PWM, el controlador del motor pot controlar la velocitat i el parell del motor. La freqüència del senyal PWM sol ser de diversos kilohertzs per evitar el soroll audible del motor.
Avantatges dels motors BLDC
Els motors BLDC ofereixen nombrosos avantatges sobre els motors tradicionals de corrent continu i els motors d'inducció de CA. Alguns d'aquests avantatges inclouen:
1. Alta eficiència
2. Llarga vida útil
3. Alta densitat de parell
4. Requisits de manteniment baixos
5. Control de velocitat i parell precís
6. Funcionament silenciós
7. Disseny compacte i lleuger
Aplicacions dels motors BLDC
Els motors BLDC s'utilitzen àmpliament en diverses aplicacions industrials i comercials a causa dels seus nombrosos avantatges. Algunes de les aplicacions més comunes dels motors BLDC inclouen:
1. Vehicles elèctrics
2. Sistemes de climatització
3. Automatització industrial
4. Robòtica
5. Dispositius mèdics
6. Electrodomèstics
7. Aeroespacial
Conclusió
En resum, els motors BLDC ofereixen nombrosos avantatges sobre els motors de corrent continu i els motors d'inducció de CA tradicionals. Aquests motors estan accionats per un circuit electrònic que controla el temps i la polaritat del corrent subministrat als bobinats del motor. Els motors BLDC es controlen normalment mitjançant un control basat en sensors o sense sensors i utilitzen la modulació d'amplada de pols per regular la tensió subministrada al motor. Aquests motors troben un ús generalitzat en diverses aplicacions industrials i comercials, com ara vehicles elèctrics, sistemes de climatització, automatització industrial i robòtica.