denekler:
- tanıtım
- Elektrik motorlarının çalışma prensibi
- Karbon fırçalı DC elektrik motoru
- Karbon fırçasız DC elektrik motoru
Giriiş:
Arabanın giderek daha fazla yerinde elektrik motorlarına rastlıyoruz. Bir elektrik motorunda elektrik akımı harekete ve ısıya dönüştürülür. Ayna ve koltuk ayarında bir elektrik motoru buluyoruz, aynı zamanda ön cam silecek mekanizmasında bir silecek motoru veya marş motoru olarak da buluyoruz. Bu elektrik motorları 12 ila 14 volt gerilimde çalışır. Bu sayfada kendimizi iç ve dış kısımdaki elektrik motorlarıyla sınırlandırıyoruz.
Elektrik motorları ayrıca hibrit ve tamamen elektrikli araçlarda (kısmen) elektrikli tahrik sağlar. Bu tip elektrik motoru sayfada tartışılmaktadır: HV elektrik motorları.
DC elektrik motorlarını şu şekilde ayırabiliriz:
- Karbon fırçalı elektrik motoru (elektromanyetik alan ve armatür)
- Seri elektrik motorları;
- Paralel elektrik motorları;
- Fırçasız elektrik motorları.
Elektrik motorlarının çalışma prensibi:
Bir elektrik motorunda elektrik akımı dönme hareketine dönüştürülür. Hareket, birbirini çeken veya iten iki manyetik kutbun neden olduğu:
- Kuzey kutbu ile güney kutbu birbirini çeker;
- İki kuzey kutbu birbirini itiyor;
- İki güney kutbu birbirini itmektedir.
Bir mıknatısın zıt yüklere sahip bir kuzey ve güney kutbu vardır. Bu mıknatıs ikiye bölündüğünde, birdenbire iki ayrı kutbunuz olmaz, hem kuzey hem de güney kutbu olan iki yeni mıknatıs elde edersiniz.
Muhafazaya birden fazla manyetik kutup (kuzey ve güney) sabitlenmiştir. Kuzey ve güney kutupları arasında manyetik alan vardır. Çıkış mili (armatür) manyetik alandaki değişikliklere bağlı olarak döner.
Bir elektrik motorunda, aynı adı taşıyan iki kutup, (genellikle) kalıcı mıknatıslar veya elektromıknatıslar kullanılarak sürekli olarak birbirinin karşısına yerleştirilir. Aynı ismin kutupları birbirini ittiği için bir hareket yaratılır.
Karbon fırçalı DC elektrik motoru:
Otomotiv teknolojisindeki hemen hemen tüm elektrik motorları, sabit mıknatıslı ve karbon fırçalı DC motorlar olarak tasarlanmıştır. Bu tip elektrik motorlarında aşağıdaki mıknatısları buluruz:
- Kalıcı mıknatıslar (bir kuzey kutbu ve bir güney kutbu): aralarında sabit bir manyetik alan vardır;
- Bobinler: Burada bir elektromanyetik alan oluşturulur. Dönen elektromanyetik alan bobinlerde üretilir.
Kalıcı mıknatıslar rotorun solunda ve sağında bulunur ve bir kuzey kutbu ve bir güney kutbundan oluşur. Bu kuzey ve güney kutbu arasında, elektrik motoru çalışırken veya dururken değişmeyen sabit bir manyetik alan vardır.
Bobinlerden akım geçtiği anda bobinlerde dönen bir elektromanyetik alan oluşturulur. Akım, komütatör aracılığıyla karbon fırçalar tarafından sağlanır ve uzaklaştırılır.
Akım yönünün tersine çevrilmesi komütasyon yoluyla yapılır: iki karbon fırça, artı ve eksi kenarlardan oluşan komütatör üzerinde sürüklenir. Artı taraftaki karbon fırça akımı iletkene taşır (şekilde yeşil oklar). Akım, iletkeni negatif taraftaki karbon fırça yoluyla terk eder. İletkenden geçen akım bir elektromanyetik alan oluşturur.
Armatürde (iletken) ve alanda (kalıcı mıknatıslar) (görüntüdeki kırmızı oklar) ortaya çıkan manyetizma arasında bir kuvvet oluşturulur. Bu kuvvet armatür ve komütatörün kendi ekseni etrafında dönmesine neden olur. Karbon fırçalar daha sonra komütatörün diğer kısmına çarparak armatürdeki akımın yönünü tersine çevirir. Manyetik alan ve kuvvet aynı yönde oluşur, böylece armatür tekrar kendi ekseni etrafında döner.
Karbon fırçaların artı ve eksilerini ters çevirerek elektrik motorunun (okuyun: armatür) dönüş yönünü değiştirebiliriz.
Artı ve eksilerin değişimi bir H köprüsü aracılığıyla gerçekleştirilebilir.
- ECU (1) aynı anda dört transistörden veya FET'ten (4) ikisini kontrol eder;
- FET'ler (2) elektrik motoruna (3) artı ve toprak verir. Hangi iki FET'in açık olduğuna bağlı olarak üstteki karbon fırça pozitif, alttaki taşlanmış veya tam tersi;
- Elektrik motorunun yanındaki potansiyometre, dönüş konumunu ve yönünü kaydeder. Tüm elektrik motorlarında potansiyometre bulunmaz.
Sayfaya bakın H köprüsü H köprüsünün olası tasarımları ve anahtarlama yöntemleri için.
Karbon fırçasız DC elektrik motoru:
Fırçasız doğru akım (DC) motoru senkron bir motordur. Elektrik kontrolü karbon fırçaların yerini aldı. Bu tip elektrik motoru, sabit mıknatıslı senkron AC motora çok benzemektedir. elektrikli araçların güç aktarma organları. İki motor arasındaki temel fark kontroldedir: AC motor modüle edilmiş sinüzoidal alternatif voltajla, DC motor ise kare dalga voltajıyla kontrol edilir.
Stator genellikle üç veya altı bobin (U, V ve W) içerir ve rotor kalıcı bir mıknatıstır. Aşağıdaki resimde DC motorun şematik yapısı, üç bobin boyunca gerilim ilerlemesi ile birlikte gösterilmektedir. Gerçekte, rotor konumunu belirlemek için kutupların arasına birkaç Hall sensörü yerleştirilmiştir.
Kontrol ünitesi rotor konumuna göre hangi bobinleri kontrol etmesi gerektiğini belirler.
Aşağıdaki görüntüde U+ bobinine enerji verilmektedir. Bobinin direğin etrafına sarılma şekli, bunun kuzey kutbu mu yoksa güney kutbu mu olacağını belirler. Bu örnekte U+ kuzey kutbu, U- ise güney kutbudur.
Rotor kalıcı mıknatıs olarak tasarlanmıştır. Önceki paragraflarda açıklandığı gibi, rotor, bobinler boyunca değişen manyetik alanın bir sonucu olarak konumlanır veya döner.
Rotoru önceki şekilde gösterilen konumdan saat yönünün tersine döndürmek için V bobinlerine enerji verilir.
V+ kuzey kutbu, V- güney kutbu olur. Kalıcı mıknatıslı rotor döner;
mıknatısın diğer tarafındaki güney ve kuzey kutupları gibi kuzey ve güney kutupları da birbirini çeker.
Artık W bobinlerine rotoru 60 derece daha döndürmek için enerji verilir.
W+ bobini kuzey kutbu ve W- güney kutbu olur. Rotor döner ve yeni konumunu alır.
Bir sonraki görüntüdeki rotor ilk durumdan bu yana 180 derece dönmüştür; ilk resimde güney kutbu yukarıyı gösteriyordu; şimdi burası Kuzey Kutbu.
U+ bobininin ve U-bobininin polaritesi ters çevrilerek akımın bobinlerden ters yönde akmasına neden olur. Bu, U+'yı güney kutbu ve U-'yu kuzey kutbu yapar.
Kalıcı mıknatıslı rotor, manyetik alandaki değişiklikle daha da döndürülür.
Rotoru tekrar 60 derece döndürmek için V- kuzey kutbu, V+ ise güney kutbu yapılır. Rotor yeni konumunu alır.
Bobinlerdeki manyetik alanın değişmesi sonucunda rotor bir kez daha 60 derece döner:
W- bobini kuzey kutbu, W+ ise güney kutbudur.
Yukarıda açıklanan altı durumda, iki bobine aynı anda sürekli olarak enerji verilir. Ayrıca altı yerine üç bobinli fırçasız DC motorları da sıklıkla buluyoruz. Üç bobin ile U, V ve W bobinlerine de arka arkaya enerji verilir ancak polaritede bir değişiklik olmaz.
Fırçasız DC motor, hem başlatma, hem orta hız hem de yüksek hız için yüksek torkun gerekli olduğu uygulamalara uygun güçlü bir motordur. Fırçasız DC motor ve step motor sıklıkla karıştırılır. Bu şaşırtıcı değil, çünkü motorların çalışması ve kontrolü pek çok benzerliğe sahiptir: her iki motor da, kalıcı mıknatıslarla bobinler ve rotor arasında bir manyetik alan oluşturularak çalıştırılır. Ancak terminolojinin yanı sıra, her iki motorun da esas olarak uygulama ve dolayısıyla malzeme seçiminde önemli farklılıkları var.
Step motor temel olarak fırçasız bir DC motordur ancak farklı bir alanda uygulanır. DC motor esas olarak uzun süreli yüksek hızlarda çalışmak için kullanılırken, step motoru kesin bir pozisyonda ayarlamanın en önemli olduğu uygulamalarda görüyoruz.
Gösterilen DC motor, rotorun her 60° dönüşünde kontrol edilir. Her kontrol arasında dört bobine aynı anda enerji verirsek ve böylece bir ara konum elde edersek, bu muhtemelen 30°'ye düşürülebilir. Bununla birlikte, bir step motor 1,8° ila 0,9°'lik artışları ayarlama kapasitesine sahiptir. Bu ayrıca step motorun çok hassas konumlar için uygun olduğunu gösterir.
Farklı versiyonları, ECU tarafından kontrol yöntemlerini ve uygulamaları sayfada bulabilirsiniz. step motor.
