Uvod: DC motorji se pogosto uporabljajo v našem vsakdanjem življenju, od majhnih gospodinjskih aparatov do velike industrijske avtomobilske opreme. Obstaja veliko število enosmernih motorjev. Motorji na enosmerni tok so na splošno razdeljeni v dve kategoriji: enosmerni motorji z navitjem magnetnega polja in enosmerni motorji s trajnim magnetnim poljem.
Brušeni enosmerni motorji in brezkrtačni enosmerni motorji
Kot dva tipa motorjev, ki se pogosto omenjata, je največja razlika med njima krtača. Brušeni enosmerni motor uporablja trajno magnetno silo kot stator, tuljava je navita na rotorju, energija pa se prenaša z mehanskim delovanjem ogljikove ščetke in komutatorskega stroja. Zato se imenuje brušeni enosmerni motor, medtem ko med rotorjem in statorjem brezkrtačnega enosmernega motorja ni mehanske komponente, kot je komutator.
Upad krtačenih enosmernih motorjev je posledica dejstva, da so visoko zmogljive napajalne naprave kot stikalo motorja bolj praktične, bolj ekonomične in zanesljive v načinu krmiljenja ter nadomeščajo prednosti krtačenih motorjev. Drugič, brezkrtačni enosmerni motorji nimajo obrabe ščetk in imajo več prednosti pri električnem hrupu in mehanskem hrupu, energetski učinkovitosti, zanesljivosti in življenjski dobi.
Vendar pa so brušeni motorji še vedno zanesljiva izbira za nizkocenovne aplikacije. S pravim krmilnikom in stikalom je mogoče doseči dobro delovanje. Ker niso potrebne skoraj nobene elektronske krmilne naprave, bo celoten sistem krmiljenja motorja precej poceni. Poleg tega lahko prihrani prostor, potreben za ožičenje in priključke, ter zmanjša stroške kablov in priključkov, kar je zelo stroškovno učinkovito v aplikacijah, ki ne zahtevajo energetske učinkovitosti.
DC motorji in pogoni
Motorji in pogoni so neločljivi, zlasti v zadnjih letih so spremembe na trgu postavile višje zahteve za motorne pogone. Najprej so visoke zahteve glede zanesljivosti. Potrebne so različne zaščitne funkcije in potrebna je vgrajena omejitev toka za nadzor toka motorja, ko se motor zažene, ustavi ali zaustavi. Vse to so izboljšave v zanesljivosti.
Visoko učinkoviti algoritmi krmiljenja pogona, kot je digitalna tehnologija krmiljenja vrtenja motorja, dosežena s krmiljenjem hitrosti in faznim krmiljenjem, ter tehnologija nadzora visoke natančnosti pozicioniranja, ki jo zahtevajo aktuatorji, so nepogrešljivi za razvoj visoko zmogljivih aplikacijskih sistemov motorjev. To zahteva učinkovite algoritme za krmiljenje pogona, ki jih oblikovalci zlahka uporabljajo. In zdaj bodo številni proizvajalci neposredno strojno opremili algoritem in ga uporabili v gonilniku IC, kar je bolj priročno za oblikovalce. Priročna oblika pogona je zdaj bolj priljubljena.
Stabilnost zahteva tudi podporo vozne tehnologije. Optimizacija vozne valovne oblike močno vpliva na zmanjšanje hrupa in vibracij motorja. Tehnologija pogona vzbujanja, primerna za različna magnetna vezja motorjev, lahko močno zmanjša stabilnost motorjev med delovanjem. Poleg tega je to nenehno prizadevanje za manjšo porabo energije in večjo učinkovitost.
Vloga polmostnega pogona, tipičnega načina vožnje za motorje na enosmerni tok, je ustvarjanje sprožilnih signalov izmeničnega toka skozi napajalne cevi, s čimer se ustvarjajo veliki tokovi za nadaljnji pogon motorja. V primerjavi s polnim mostom so pogonska vezja s polnim mostom razmeroma poceni in jih je lažje oblikovati. Polmostna vezja so nagnjena k poslabšanju valovne oblike in motnjam med pretvorbami nihanj. Vezja s polnim mostom so dražja in bolj zapletena, zato ni enostavno povzročiti puščanja.
Priljubljeni pogon PWM je že pogosto uporabljena pogonska rešitev v enosmernih motorjih. Eden od razlogov je, da lahko zmanjša porabo energije pogonskega napajanja in se vedno bolj uporablja. Številne rešitve PWM za motorje so zdaj dosegle visoko raven pri izboljšanju širokega delovnega cikla, frekvenčne pokritosti in zmanjšanju porabe energije.
Ko motorje s krtačo poganja PWM, se bo izguba preklapljanja povečala s povečanjem frekvence PWM. Pri zmanjševanju tokovnega valovanja s povečanjem frekvence je potrebno uravnotežiti frekvenco in učinkovitost. Pogon PWM s sinusnim vzbujanjem brezkrtačnega motorja je tudi odlična rešitev z vidika učinkovitosti, čeprav je bolj zapletena.
Povzetek
Ker se funkcionalne zahteve trga terminalov spreminjajo, se postopoma povečujejo zahteve glede zmogljivosti enosmernega motorja in energetske učinkovitosti. Ne glede na to, ali uporabljate brušeni enosmerni motor ali brezkrtačni enosmerni motor, je treba izbrati ustrezno pogonsko tehnologijo glede na potrebe scene, da dosežete bolj zanesljivo, stabilno in učinkovito delovanje motorja.
