Jeden Tag nutzen die Maschinen und Geräte in unserer Umgebung häufig bürstenbehaftete und bürstenlose Gleichstrommotoren, um Drehbewegungen bereitzustellen. Beide Motoren können von außen ähnlich aussehen, jedoch sind ihr Design und ihre Funktionsweise ziemlich unterschiedlich. Es ist wichtig, den richtigen Motor auszuwählen und die richtige Konfiguration für Ihre Anwendung sicherzustellen, um die besten Ergebnisse zu erzielen. In diesem Artikel werden wir den Unterschied zwischen bürstenbehafteten und bürstenlosen Motoren behandeln, um besser zu verstehen, welcher Motor je nach Anwendung am besten geeignet ist. Wir zeigen auch, wie man die Verbindungen von bürstenbehafteten und bürstenlosen Motoren zu Kippschaltern für Testzwecke verkabelt.
Bürstenloser Gleichstrommotor
Ein bürstenloser Gleichstrommotor besteht aus wenigen Hauptkomponenten, die zusammen mit einer Gleichstromversorgung einen rotierenden Motor erzeugen. Die Anker-, Kommutator-, Bürsten und die Konfiguration des Feldmagneten sind in Abbildung 1 unten zu sehen.
Abbildung 1: Zeichnung (links) und tatsächliches Beispiel (rechts) von bürstenbehafteten Gleichstrommotoren
Unsere Zeichnung zeigt einen vereinfachten Anker für eine einfachere Sicht auf den fließenden Strom; jedoch haben bürstenbehaftete Gleichstrommotoren mehrere Spulenwicklungen mit ihrem Anker. Die Bürsten laden den Kommutator, der Strom durch den Anker in der entgegengesetzten Polarität des Permanentmagneten liefert. Dies bewirkt, dass sich der Anker aufgrund der Anziehung der Magnete dreht.
Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren sind einfach zu bedienen, da sie zu den einfachsten Motortypen gehören; jedoch haben sie eine kürzere Lebensdauer im Vergleich zu bürstenlosen Motoren. Da die Bürsten physischen Kontakt mit dem Kommutator haben, ist Funkenbildung ein häufiges Problem bei bürstenbehafteten Motoren. Dieser physische Kontakt nutzt auch die Bürsten im Laufe der Zeit ab und führt zu einem gewissen Energieverlust durch die erzeugte Reibung.
Bürstenloser Gleichstrommotorcontroller
Ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) beseitigt die wesentlichen Ineffizienzen seines bürstenbehafteten Gegenstücks. Der Motor besteht aus Permanentmagneten und Spulen, die durch eine Reihe perfekt getimter Aktivierungsintervalle den Permanentmagneten in der Mitte dazu bringen, sich um die ihn umgebenden Spulen zu drehen. Wir haben ein Diagramm eines bürstenlosen Motors zur Referenz in Abbildung 2 unten eingefügt.
Abbildung 2: Zeichnung (links) und tatsächliches Beispiel (rechts) von bürstenlosen Gleichstrommotoren
Die Spulen im bürstenlosen Motor werden in einer bestimmten Reihenfolge aktiviert (Abbildung 3), was dazu führt, dass sich die Permanentmagneten am Rotor drehen. Dies geschieht ohne physischen Kontakt und ermöglicht einen effizienteren, langlebigeren Gleichstrommotor.
Abbildung 3: Aktivierungssequenz der Spule
Um die in Abbildung 3 gezeigte Ausgabe zu verfolgen, benötigt der bürstenlose Gleichstrommotor eine elektronische Steuereinheit (ECU), um die Position des Rotors und welche Spulen zu aktivieren, zu bestimmen.
Im Gegensatz zu den bürstenbehafteten Gleichstrommotoren, die 12 VDC direkt über den Motor benötigen, um sich zu drehen, benötigt der bürstenlose Gleichstrommotor eine 3-Phasen-Stromversorgung. Das bedeutet, dass ein bürstenloser Gleichstrommotorcontroller die entsprechende Leistung an die verschiedenen Spulen ausgeben muss, um die Drehung zu erreichen. Bei Verwendung unseres LC-241 Bürstenlosen Gleichstrommotorcontrollers können 12 VDC bei 5 A an die Eingangsanschlüsse über eine Stromversorgung angelegt werden. Dies wird dann in 3-Phasen-Strom umgewandelt, um unsere bürstenlosen kundenspezifischen Motoren zu steuern. Im nächsten Abschnitt wird ein einfaches Schaltbild helfen, einen bürstenlosen Gleichstromantrieb zu testen.
Verkabelung bürstenloser Motoren zu Kippschaltern
Progressive Automations bietet derzeit den PA-14 Mini Linearantrieb in der bürstenlosen Gleichstromoption für kundenspezifische Bestellungen an. Unser Schaltplan für bürstenlose PA-14 Antriebe ist in Abbildung 4 unten zu sehen.
Abbildung 4: Schaltplan für bürstenlosen PA-14 Antrieb
Schritt 1
Verbinden Sie die 3 Kabel des Motorcontrollers vom PA-14 bürstenlosen Antrieb mit dem LC-241 Bürstenlosen Gleichstrommotorcontroller. Die Kabel sind typischerweise grün, blau und weiß, die an die Anschlüsse U, V und W angeschlossen werden. Stellen Sie sicher, dass die Verbindungen des bürstenlosen Motors fest gesichert sind. Wenn die Kabel unterschiedliche Farben haben, wird das falsche Anschließen einfach den elektrischen Linearantrieb in die entgegengesetzte Richtung bewegen, als beabsichtigt.
Schritt 2
Verbinden Sie den SPD-Pin mit dem Erdungspunkt Ihrer 12 VDC-Stromquelle, um den eingebauten Potentiometer für die Geschwindigkeitsregelung zu aktivieren. Stellen Sie sicher, dass dieser Potentiometer im Uhrzeigersinn gedreht wird, um die maximale Geschwindigkeit zu erreichen.
Schritt 3
Verbinden Sie den GND-Pin mit den gemeinsamen Pins Ihres Kippschalters.
Schritt 4
Verbinden Sie den RUN-Pin mit beiden Seiten des Kippschalters. Dies ist wichtig, da sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsbewegungen den RUN-Pin benötigen, der Kontakt mit der Erde hat, um zu funktionieren.
Schritt 5
Verbinden Sie den REV-Pin mit einer Seite des Kippschalters. Diese Seite wird die Rückwärtsrichtung des Kippschalters sein.
Schritt 6
Wenden Sie 12 VDC auf den bürstenlosen Gleichstrommotorcontroller an; ein Hinweisgeräusch kann beim ersten Einschalten gehört werden.
Abbildung 5: Physische Verkabelung des bürstenlosen PA-14 Antriebs
Die grundlegende Einrichtung ist nun abgeschlossen; mit dem Kippschalter kann der Antrieb ausgefahren und eingefahren werden. Das Problem mit einem bürstenlosen Gleichstrommotorantrieb ist, dass die internen Endschalter nicht in der Lage sind, die Stromversorgung zum Antrieb zu stoppen, wie es bei bürstenbehafteten Gleichstrommotoren der Fall ist. Dies liegt daran, dass die Energie, die in den PA-14 Bürstenlosen Motor fließt, eine 3-Phasen-Energie ist. Der PA-14 bürstenlose elektrische Antrieb wird mit einer eingebauten Rückmeldung des Endschalters geliefert, die mit einem PLC oder Mikrocontroller verwendet werden kann, um anzuzeigen, dass der Antrieb am Ende seiner Bewegung angekommen ist. Die Rückmeldung fungiert als ein Normalerweise Geschlossener zu Normalerweise Offener Schalter, was entscheidend ist, um einen PA-14 bürstenlosen Antrieb in reale Anwendungen zu integrieren.
Wir haben auch einen Artikel über Kontinuierliches Ausfahren und Einfahren eines Antriebs mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor als Referenz mit Codierungsbeispielen.
Der neue und verbesserte PA-01 Mini-Antrieb (PA-14 Upgrade) ist das aktuelle Modell, das wir mit einer Vielzahl von zusätzlichen Vorteilen anbieten. Für einen Vergleich sehen Sie sich die Tabellen unten an und upgraden Sie mit Vertrauen!
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|
PA-01 |
PA-14 |
|
Dynamische Lastoptionen |
16, 28, 56, 112, 169, 225 lbs |
35, 50, 75, 110, 150 lbs |
|
Höchste Last |
225 lbs |
150 lbs |
|
Schnellste Geschwindigkeit |
3.54 "/sec |
2.00"/sec |
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Eingangsschutz |
IP65 |
IP54 |
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Huboptionen |
1" bis 40" |
1" bis 40" |
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Hall-Effekt-Rückmeldung |
Optional |
Nein |
Verkabelung bürstenbehafteter Motoren zu Kippschaltern
Die meisten unserer elektrischen Linearantriebe sind ab Werk mit bürstenbehafteten Gleichstrommotoren ausgestattet. Die einfache Bedienung von bürstenbehafteten Gleichstrommotoren ermöglicht es, Kippschalter zwischen der Gleichstrom-Stromversorgung und dem bürstenbehafteten Motor zu verkabeln, ohne dass ein zusätzlicher Controller erforderlich ist.
Abbildung 6: Schaltplan eines Kippschalters zu einem Antrieb mit bürstenbehaftetem Motor
Das oben gezeigte Verkabelungsdiagramm für den Linearantrieb kann durch Befolgen einiger Schritte erreicht werden:
- Die oberen linken und unteren rechten Anschlüsse müssen mit der Erde der Stromversorgung verbunden werden.
- Die oberen rechten und unteren linken Anschlüsse müssen mit dem +12V-Anschluss der Stromversorgung verbunden werden.
- Die mittleren rechten und mittleren linken Anschlüsse müssen mit den 2 Eingängen des Antriebs verbunden werden.
Diese Art der Verkabelung des Antriebsschalters ermöglicht es dem Bediener, die Richtung des elektrischen Stromflusses, der in den Antrieb eintritt, zu ändern, um die Fahrtrichtung zu ändern. Für ein physisches Beispiel eines Verkabelungsschemas mit einem Kippschalter ist dieses Video ein großartiges Beispiel.
Abbildung 7: Physische Verkabelung eines Kippschalters zu einem Antrieb mit bürstenbehaftetem Motor
Zusammenfassung
Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren haben Spulen in ihrem Zentrum, die sich um Permanentmagneten drehen, während bürstenlose Gleichstrommotoren Permanentmagneten in der Mitte haben, die sich um die Spulen drehen. Das Design des bürstenlosen Motors ist besser geeignet für Anwendungen, die von seiner längeren Lebensdauer und höheren Energieeffizienz profitieren. Für eine einfachere und benutzerfreundlichere Bedienung können Anwendungen mit kurzen Zykluszeiten das benutzerfreundliche Design der bürstenbehafteten Gleichstrommotoren nutzen.
Wenn Sie Fragen haben oder unsere Produkte weiter besprechen möchten, zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren! Wir sind Experten auf unserem Gebiet und möchten sicherstellen, dass Sie die beste Lösung für Ihre Anwendung finden.
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