無刷電調(diào)就是霍爾傳感器嗎
無刷電調(diào)是電機(jī)的控制器,并不是霍爾傳感器,無刷電調(diào)一般是指模型電機(jī)的控制器。
電機(jī)的分類
電機(jī)的分類方式有很多種,總體的分類可以分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)。兩種電機(jī)在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別主要是換向器和電刷。另外一點(diǎn)就是驅(qū)動和控制方式,如果不需要調(diào)速等控制功能,有刷電機(jī)通電就可以工作,而無刷電機(jī)需要控制器驅(qū)動才能工作。
有刷電機(jī)的工作原理
功率較小的有刷電機(jī)一般采用永磁方式,定子使用永磁體(一般為銣磁鐵),轉(zhuǎn)子使用外接電源產(chǎn)生磁場,通過電刷和換向器的接觸將電源通入轉(zhuǎn)子。電機(jī)在繞線時每組線圈是互成一定角度的,并且也是按照一定規(guī)律連接在換向器的,所以有刷電機(jī)在通電之后就會在換向器的作用下,根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)子所在的位置,自動選擇需要通電的繞組,這樣隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),就會自動換向,所以有刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)是不需要電路控制的。
對于功率較大的有刷電機(jī),因為永磁體所能提供的磁場能力有限,會將原本定子的永磁體換成電磁激勵,所以這種電機(jī)也叫做勵磁電機(jī),根據(jù)勵磁方式的不同又會分為串勵、并勵和他勵。串勵電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子兩個線圈串聯(lián),并勵電機(jī)兩個線圈并聯(lián),而他勵電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子兩個線圈分別供電。除了定子提供磁場的方式不同外,勵磁電機(jī)和永磁有刷電機(jī)的工作原理是完全一樣的。
有刷電機(jī)如何改變轉(zhuǎn)向和調(diào)速
對于永磁有刷電機(jī),改變轉(zhuǎn)動方向只需調(diào)換輸入電源的正負(fù)極即可;對于勵磁電機(jī),需要調(diào)換其中一個磁場電源的正負(fù)極。改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向,需要注意以下幾個問題:一是部分機(jī)械結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)向的要求,反轉(zhuǎn)有可能會造成故障或損壞;二是部分電機(jī)加入了一些抗干擾的保護(hù)電路,改變電源極性時,需要注意這類電路對電源極性有無要求。
有刷電機(jī)的調(diào)速實現(xiàn)起來比較容易,可以通過改變電機(jī)輸入電壓的方式進(jìn)行調(diào)速。對于模擬電路,調(diào)節(jié)電壓可以使用串聯(lián)調(diào)壓電路;對于數(shù)字電路,可以使用調(diào)整脈寬的方式,也就是占空比來調(diào)整最終電壓的有效值。
有刷電機(jī)的缺點(diǎn)
有刷電機(jī)由于電刷和換向器的存在,在工作時電刷會慢慢磨損,所以電刷屬于易損部件,磨損到一定程度就需要更換;電刷磨下的粉末會在換向器上沉積,長時間的積累就會造成換向器的絕緣出現(xiàn)問題,造成接觸不良。第二個缺點(diǎn),由于換向器與電刷之間屬于接觸但是非固定,所以這種結(jié)構(gòu)所能承受的電流是有限的,有刷電機(jī)的功率無法做得太高,電機(jī)轉(zhuǎn)動時由于電刷與換向器的摩擦?xí)a(chǎn)生比較大的噪音,并且會在電刷與換向器之間產(chǎn)生電火花。這種電火花一方面會產(chǎn)生高頻干擾,影響周圍的其他控制電路;另一方面對于存在易燃品的場合,電火花的產(chǎn)生也會帶來一定的危險。
無刷電機(jī)的工作原理無刷電機(jī)與有刷電機(jī)最大的區(qū)別就是去掉了電刷和換向器,而是將線直接引出,這樣就避免了像有刷電機(jī)那樣因為電刷的摩擦所帶來的缺點(diǎn)。因為線圈的供電直接引出,就只能作為定子使用,并且還會存在一個問題,它不能像有刷電機(jī)那樣根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置自動控制需要通電的線圈,而是需要電路的控制,選擇當(dāng)前需要通電的線圈。想要知道當(dāng)前需要給哪一組線圈通電,還需要知道當(dāng)前轉(zhuǎn)子在什么位置。所以,有刷電機(jī)是不能夠像無刷電機(jī)那樣直接通電就能工作的,而是需要電路的控制與驅(qū)動。
無刷電機(jī)的控制電路主要包含了兩個主要部分,一部分是線圈的驅(qū)動,通常使用晶體管作為電子開關(guān),通過控制不同開關(guān)管的開關(guān)組合,實現(xiàn)對應(yīng)線圈的供電;另一部是轉(zhuǎn)子位置的檢測,無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體,檢測它的位置就可以通過檢測磁場的極性或者磁場通過的順序。有一種元件能夠?qū)⒋艌鲛D(zhuǎn)換為電平信號,這就是霍爾元件。無刷電機(jī)的內(nèi)部通常在固定位置以互成一定角度安裝有霍爾傳感器(通常為三個),通過檢測輸出電平的順序就可以知道當(dāng)前轉(zhuǎn)子的位置。所以這種電機(jī)通常有8根線引出,3根比較粗的線為電機(jī)的繞組,通常稱作“相線”,另外五根線有兩根為霍爾傳感器的供電,三根為三個霍爾的信號輸出線。
雖然霍爾元件可以作為無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測元件,這種電機(jī)在生活中最為常見的應(yīng)用就是電動車。但是,并不是只有這一種方法能夠檢測轉(zhuǎn)子的位置。
無霍爾有刷電機(jī)的工作原理有刷電機(jī)最長使用的位置傳感器為霍爾元件,所以這種電機(jī)叫做有霍爾無刷電機(jī)。也有一種不使用霍爾元件,而只有繞組輸出的電機(jī),這種電機(jī)叫做無霍爾無刷電機(jī)。無霍爾的電機(jī)在生活中比較常見的應(yīng)用,一個是機(jī)械硬盤中的電機(jī),另外一個就是航模中使用的電機(jī)。那么,這種電機(jī)是如何檢測轉(zhuǎn)子位置的呢?
無霍爾的無刷電機(jī)因為只有三根相線引出,所以它的位置檢測只能通過這三根線。線圈在通電時會產(chǎn)生磁性,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動;同樣在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時,也會在定子繞組中產(chǎn)生電壓,這種電機(jī)就是通過這個電壓來檢測轉(zhuǎn)子位置的??刂齐娐吠ㄟ^相線輸出的反電動勢來判斷轉(zhuǎn)子位置,控制對應(yīng)線圈的供電。
無刷電調(diào)的作用
無刷電調(diào)實際上就是無刷電機(jī)的控制器,或者控制電路板。這種控制器一般是航模電機(jī)專用的無霍爾無刷電機(jī)驅(qū)動板。它的作用就是用來驅(qū)動航模電機(jī)轉(zhuǎn)動的,并且實現(xiàn)軟啟動、調(diào)速、剎車等附加功能。電調(diào)的控制信號輸入,一般是配合遙控接收控制的,常用的一般是通過頻率控制調(diào)速的。
所以,無刷電調(diào)并不是霍爾傳感器,而是電機(jī)的控制器。它并不是某個元件,而是由控制電路、驅(qū)動電路等組合而成的。并且,航模的無刷電機(jī),基本上也是沒有霍爾元件的。