Introduzione: i motori CC sono ampiamente utilizzati nella nostra vita quotidiana, dai piccoli elettrodomestici alle grandi apparecchiature automobilistiche industriali. Esistono numerosi motori CC. I motori CC sono generalmente suddivisi in due categorie: motori CC con campo magnetico di avvolgimento e motori CC con campo magnetico permanente.
Motori CC con spazzole e motori CC senza spazzole
Come i due tipi di motori che vengono spesso citati, la differenza più grande tra i due è la spazzola. Il motore DC con spazzole utilizza la forza magnetica permanente come statore, la bobina è avvolta sul rotore e l'energia viene trasmessa attraverso l'azione meccanica della spazzola di carbone e della macchina commutatrice. Questo è il motivo per cui viene chiamato motore DC con spazzole, mentre nel motore DC senza spazzole non è presente alcun componente meccanico come un commutatore tra il rotore e lo statore.
Il declino dei motori DC con spazzole è dovuto al fatto che i dispositivi di potenza ad alte prestazioni come l'interruttore del motore sono più pratici, più economici e affidabili in modalità di controllo, sostituendo i vantaggi dei motori con spazzole. In secondo luogo, i motori CC senza spazzole non presentano usura delle spazzole e presentano maggiori vantaggi in termini di rumore elettrico e rumore meccanico, efficienza energetica, affidabilità e durata.
Tuttavia, i motori con spazzole rappresentano ancora una scelta affidabile per applicazioni a basso costo. Con il controller e l'interruttore giusti è possibile ottenere buone prestazioni. Dato che non sono necessari quasi nessun dispositivo di controllo elettronico, l'intero sistema di controllo del motore sarà piuttosto economico. Inoltre, può risparmiare lo spazio richiesto per cablaggi e connettori e ridurre il costo di cavi e connettori, il che è molto conveniente nelle applicazioni che non richiedono efficienza energetica.
Motori e azionamenti CC
Motori e azionamenti sono inseparabili, soprattutto negli ultimi anni i cambiamenti del mercato hanno posto requisiti più elevati per gli azionamenti a motore. Innanzitutto vi è un elevato requisito di affidabilità. Sono necessarie varie funzioni di protezione ed è necessaria una limitazione di corrente integrata per controllare la corrente del motore quando il motore si avvia, si arresta o va in stallo. Questi sono tutti miglioramenti in termini di affidabilità.
Algoritmi di controllo dell'azionamento ad alta efficienza come la tecnologia di controllo digitale della rotazione del motore ottenuta attraverso il controllo della velocità e il controllo di fase e la tecnologia di controllo del posizionamento ad alta precisione richiesta dagli attuatori sono indispensabili per lo sviluppo di sistemi di applicazioni motorie ad alte prestazioni. Ciò richiede algoritmi di controllo dell'azionamento efficienti che i progettisti possano utilizzare facilmente. E ora molti produttori hardware direttamente l'algoritmo e lo applicheranno al circuito integrato del driver, che è più conveniente da utilizzare per i progettisti. Il design pratico dell'azionamento è ora più popolare.
La stabilità richiede anche il supporto della tecnologia di guida. L'ottimizzazione della forma d'onda di pilotaggio ha un grande impatto sulla riduzione del rumore e delle vibrazioni del motore. La tecnologia di guida dell'eccitazione adatta a vari circuiti magnetici del motore può ridurre notevolmente la stabilità dei motori durante il funzionamento. Inoltre, è la continua ricerca di un minore consumo energetico e di una maggiore efficienza.
Il ruolo del pilotaggio a mezzo ponte, un tipico metodo di pilotaggio per i motori DC, è quello di generare segnali di trigger AC attraverso tubi di potenza, generando così grandi correnti per azionare ulteriormente il motore. Rispetto ai circuiti di pilotaggio a ponte intero, i circuiti a mezzo ponte hanno un costo relativamente basso e sono più facili da realizzare. I circuiti a mezzo ponte sono soggetti al deterioramento della forma d'onda e alle interferenze tra le conversioni delle oscillazioni. I circuiti a ponte intero sono più costosi e più complessi e non sono facili da produrre perdite.
Il popolare azionamento PWM è già una soluzione di azionamento ampiamente utilizzata nei motori CC. Uno dei motivi è che può ridurre il consumo energetico dell'alimentatore di guida ed è sempre più ampiamente utilizzato. Molte soluzioni PWM per motori hanno ora raggiunto un livello elevato nel miglioramento dell'ampio ciclo di lavoro, della copertura della frequenza e nella riduzione del consumo energetico.
Quando i motori con spazzole sono azionati da PWM, la perdita di commutazione aumenterà con l'aumento della frequenza PWM. Quando si riduce l'ondulazione di corrente aumentando la frequenza, è necessario bilanciare frequenza ed efficienza. Anche l'azionamento PWM con eccitazione sinusoidale del motore brushless è un'ottima soluzione in termini di efficienza, sebbene sia più complicato.
Riepilogo
Con il cambiamento dei requisiti funzionali del mercato dei terminali, i requisiti in termini di prestazioni dei motori CC e di efficienza energetica stanno gradualmente aumentando. Sia che si utilizzi un motore CC con spazzole o un motore CC senza spazzole, è necessario selezionare la tecnologia di azionamento appropriata in base alle esigenze della scena per ottenere un funzionamento del motore più affidabile, stabile ed efficiente.
