Δομή ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος

Η δομή ελέγχου ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες: Ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες είναι ένας τύπος σύγχρονου κινητήρα, που σημαίνει ότι η ταχύτητα του ρότορά του επηρεάζεται από την ταχύτητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου του στάτορα και τον αριθμό των πόλων του ρότορα (P), N=120f/P. Με έναν σταθερό αριθμό πόλων ρότορα, η αλλαγή της συχνότητας του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου του στάτορα αλλάζει την ταχύτητα του ρότορα. Ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες είναι ουσιαστικά ένας σύγχρονος κινητήρας με πρόσθετο ηλεκτρονικό έλεγχο (driver). Ελέγχει τη συχνότητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου του στάτορα και τροφοδοτεί την ταχύτητα του ρότορα πίσω στο κέντρο ελέγχου για επαναλαμβανόμενη διόρθωση, με στόχο την επίτευξη χαρακτηριστικών κοντά σε έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος. Με άλλα λόγια, ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες μπορεί να διατηρήσει μια ορισμένη ταχύτητα ρότορα εντός του εύρους ονομαστικού φορτίου του ακόμη και όταν αλλάζει το φορτίο.

Ένας οδηγός συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες περιλαμβάνει ένα τμήμα τροφοδοσίας και ένα τμήμα ελέγχου: το τμήμα τροφοδοσίας παρέχει ισχύ τριών φάσεων στον κινητήρα, ενώ το τμήμα ελέγχου μετατρέπει τη συχνότητα ισχύος εισόδου όπως απαιτείται. Το τμήμα τροφοδοσίας μπορεί να δέχεται απευθείας είσοδο DC (συνήθως 24V) ή είσοδο AC (110V/220V). Εάν η είσοδος είναι AC, πρέπει πρώτα να μετατραπεί σε DC από έναν μετατροπέα. Είτε η είσοδος είναι DC είτε AC, η τάση συνεχούς ρεύματος πρέπει πρώτα να μετατραπεί σε τριφασική τάση από έναν μετατροπέα για την κίνηση των πηνίων του κινητήρα. Ο μετατροπέας αποτελείται συνήθως από έξι τρανζίστορ ισχύος (Q1-Q6) που χωρίζονται σε άνω βραχίονες (Q1, Q3, Q5) και κάτω βραχίονες (Q2, Q4, Q6), συνδεδεμένα με τον κινητήρα ως διακόπτες για τον έλεγχο της ροής του ηλεκτρισμού μέσω των πηνίων του κινητήρα. Η μονάδα ελέγχου παρέχει PWM (Pulse Width Modulation) για τον προσδιορισμό της συχνότητας μεταγωγής των τρανζίστορ ισχύος και του χρονισμού της εναλλαγής του μετατροπέα. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες γενικά απαιτούν έλεγχο ταχύτητας που διασφαλίζει ότι η ταχύτητα παραμένει σταθερή σε μια καθορισμένη τιμή χωρίς σημαντικές διακυμάνσεις όταν αλλάζει το φορτίο. Επομένως, ο κινητήρας είναι εξοπλισμένος με έναν αισθητήρα Hall που ανιχνεύει το μαγνητικό πεδίο, που χρησιμεύει ως έλεγχος ταχύτητας κλειστού βρόχου και επίσης ως βάση για τον έλεγχο της ακολουθίας φάσεων. Ωστόσο, αυτό χρησιμοποιείται μόνο για έλεγχο ταχύτητας και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για έλεγχο θέσης.