Sterowniki silników bezszczotkowych

Sterowniki nowoczesnych silników BLDC

Bezszczotkowy silnik elektryczny DC (silnik BLDC), znany również jako silnik komutowany elektronicznie, bądź też synchroniczny silnik prądu stałego, to silniki synchroniczne, zasilane prądem stałym za pośrednictwem falownika lub zasilacza impulsowego. Ten ostatni jest specjalnym sterownikiem silników bezszczotkowych, który wytwarza prąd elektryczny AC do sterowania każdą fazą silnika za pomocą układu z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego. Sterownik taki dostarcza impulsy prądu do uzwojeń silnika, kontrolując prędkość i moment obrotowy silnika.

Zalety silników bezszczotkowych

Zalety silnika bezszczotkowego w stosunku do silników szczotkowych to głównie wysoki stosunek mocy silnika do jego masy, duża prędkość oraz możliwość sterowania elektronicznego za pomocą sterownika silnika bezszczotkowego. Dzięki temu silniki BLDC posiadają wysoki moment obrotowy, który jest niezależny od prędkości obrotowej. Konwencjonalne silniki prądu stałego z komutacją za pomocą szczotek osiągają swój nominalny moment dopiero przy pełnej prędkości obrotowej. Silniki BLDC znajdują zastosowanie w takich urządzeniach, jak komputerowe urządzenia peryferyjne (napędy dyskowe, drukarki), ręczne elektronarzędzia i wszelkiego typu pojazdy, od modeli samolotów z napędem elektrycznym (głównie drony i quadrocoptery), po samochody elektryczne. Dzięki zastosowaniu dedykowanych sterowników, komutujących fazy na poszczególnych uzwojeniach silnika, możliwe jest stosowanie bardzo zaawansowanych algorytmów kontroli pracy silnika.

Złożone sterowanie silnikami bezszczotkowymi

Ponieważ sterowniki silników bezszczotkowych mają funkcjonować w zastępstwie za tradycyjne silniki szczotkowe, potrzebują informacji na temat pozycji wirnika w stosunku do cewek stojana. Niektóre konstrukcje wykorzystują czujniki Halla lub enkoder obrotowy do bezpośredniego pomiaru pozycji wirnika. Inne z kolei mierzą siłę wstecznego EMF w niezasilanych w danym momencie uzwojeniach silnika, aby określić położenie wirnika, eliminując potrzebę stosowania oddzielnych czujników efektu Halla. Właśnie z uwagi na ten fakt często nazywane są regulatorami bezczujnikowymi.

Modelarskie zastosowanie silników BLDC i dedykowanych kontrolerów

Silniki bezszczotkowe są popularne w modelach latających i dronach. Korzystny stosunek mocy do masy oraz szeroki zakres dostępnych rozmiarów zrewolucjonizowały rynek modeli elektrycznych, niemal wypierając z niego inne silniki. Zachęciły również do rozwoju prostych, lekkich modeli samolotów elektrycznych. Zwiększony stosunek mocy do masy nowoczesnych akumulatorów i silników bezszczotkowych pozwala modelom wznosić się pionowo, zamiast stopniowo się wspinać. Obecne na rynku sterowniki silników bezszczotkowych często posiadają dodatkowe funkcje, dedykowane integracji z modelem latającym, takie jak interfejs do systemu sterowania radiowego.