Stattorikäämien sekventiaalinen herättäminen yksisuuntaisella "pulssitetulla tasavirralla" askeleittain pyörivän magneettikentän luomiseksi, mikä houkuttelee roottoria pyörimään jatkuvasti. Harjattoman moottorin toimintaperiaatteen visuaalinen selitys ja ohjaus.
Jokaisella magneetilla on kaksi päätä, joita kutsutaan N-navaksi (Pohjoisnapa/Punainen) ja S-navaksi (Etelänapa/Sininen).
Kun kaksi magneettista napaa lähestyy toisiaan:
• Samannimiset navat hylkivät toisiaan: N-napa kohtaa N-navan tai S-napa kohtaa S-navan, ne hylkivät toisiaan voimakkaasti.
• Vastakkaiset navat vetävät toisiaan puoleensa: N-napa ja S-napa kohtaavat ja vetävät toisiaan tiukasti puoleensa kuin parhaat ystävät.
Tavallinen kuparikäämi muuttuu välittömästi sähkömagneetiksi, kun sen läpi kulkee virta. Lisäksi voimme kytkeä magneettisen voiman milloin tahansa päälle ja pois päältä kytkintä ohjaamalla. Moottori luottaa näihin päälle ja pois kytkettäviin sähkömagneetteihin vetääkseen ja pyörittääkseen keskellä olevaa magneettia jatkuvasti!
Tässä mallissa staattorin kolme käämiä (A, B, C) on kukin kytketty omaan kytkimeensä (MOSFET). Ulkoinen tulo on puhdas tasavirtalähde (VCC). Kytkemällä kytkimet sekventiaalisesti päälle tietyn mikrokontrollerin (MCU) kautta määritetyn ajoituksen mukaisesti, tasavirta virtaa yhteen suuntaan pulsseina kunkin vaiheen käämin läpi. Jokaisesta käämistä tulee sähkömagneetti, jolla on kiinteä N-napa, kun siihen syötetään virtaa, mikä vetää roottorin S-napaa sekventiaalisesti kohdakkain ja näin saavutetaan jatkuva pyöriminen.
Ladataan...
| Askel | Roottorin kulma | MOS A (Käämi A) | MOS B (Käämi B) | MOS C (Käämi C) | Magneettikentän suunta | Virtatyyppi |
|---|
Perinteiset harjattomat AC-moottorit muuttavat käämivirran suuntaa vaihtaakseen napoja N:n ja S:n välillä. Unipolaarisessa harjattomassa moottorissa kunkin käämin napaisuus on kiinteä (tuottaa vain N-navan). Meidän ei tarvitse vaihtaa positiivisia ja negatiivisia napoja; meidän on vain noudatettava järjestystä "A päällä -> A pois/B päällä -> B pois/C päällä". Tämä vastaa magneettikentän merkkivalojen sytyttämistä sekventiaalisesti eri fyysisissä paikoissa. Roottorin S-napa vetäytyy vastakkaisten napojen vetovoiman ansiosta sekventiaalisesti staattorikäämien magneettikentän vetämänä pyöriäkseen tiettyyn suuntaan.
3-vaiheisessa kokonaisaskeltilassa roottorin magneettikentän on hypättävä 120° jokaisen kääminvaihdon yhteydessä. Liian suuri askelkulma aiheuttaa moottorissa voimakasta tärinää. Puoliaskeltila tuo käyttöön tilan "kaksi vaihetta samanaikaisesti päällä": kun käämit A ja B ovat samanaikaisesti päällä, niiden magneettikentät yhdistyvät ja tuottavat yhdistetyn magneettikentän aivan keskelle (60°). Tämä puolittaa hyppykulman 120°:sta 60°:een, jolloin saadaan yhteensä 6 askelta. Pyöriminen on huomattavasti pehmeämpää ja vakaampaa verrattuna kokonaisaskeltilaan.
Vaikka unipolaarinen pulssitettu DC-ohjauspiiri on erittäin yksinkertainen, millä tahansa hetkellä 2/3 moottorin käämityksistä on täysin käyttämättömänä, eikä kuparikäämejä käytetä tehokkaasti molempiin suuntiin. Tämä johtaa erittäin alhaiseen tehotiheyteen ja materiaalitehokkuuteen. Nykyaikaiset valtavirran harjattomat moottorit käyttävät käämeissä todellista kaksisuuntaista vaihtovirtaa (kolmivaiheinen sinimuotoinen vaihtovirta), mikä tarkoittaa, että staattorikäämejä käytetään 100 % ajasta, mikä tarjoaa erittäin korkean tehokkuuden ja erittäin tasaisen vääntömomentin.
Staattorikäämit ovat erittäin induktiivisia kuormia. Kun MOSFET kytkeytyy äkillisesti pois päältä, käämin virta ei voi hävitä välittömästi, mikä synnyttää erittäin korkean transienttisen vastasähkömotorisen voiman (jopa satoja voltteja), mikä voi helposti vaurioittaa MOSFET-sirua. Kunkin käämin rinnalle kytketyt vapaakiertodiodit tarjoavat reitin tämän jäljellä olevan energian purkamiselle; virta kiertää ja vaimenee diodin ja käämin sisällä, mikä takaa ohjauspiirin turvallisuuden.
Tämä visualisointityökalu soveltuu erinomaisesti täydentäväksi opetusmateriaaliksi sähkötekniikkaan, automaatioon, mekatronikaan ja muihin aiheeseen liittyviin aloihin. Opettajat voivat käyttää tätä interaktiivista mallia käämien herätyksen, MOSFET-kytkennän, unipolaarisen pulssitetun tasavirran ja roottorin pyörimisen havainnollistamiseen ilman tylsiä matemaattisia kaavoja.
Sivu sisältää helpon "Magneettien salaisuus" -kortin. Polariteetin visuaalisen vertailun avulla opiskelijat ja harrastajat ilman fysiikan taustaa voivat nopeasti ja intuitiivisesti ymmärtää magneettisen vetovoiman, hylkimisen ja sähkömagneettien käsitteen.
Reaaliaikaisesti synkronoidun ohjauspiirin kaavio näyttää MOSFET-ohjaussignaalit, vapaakiertodiodien toiminnan ja virran kulun käämeissä, mikä auttaa insinöörejä ymmärtämään nopeasti yksinkertaisen pulssitetun DC-moottorin logiikan.
Kehittäjät voivat tarkastella mikrokontrollerin ajoitusta vaihtaessaan kokonaisaskel- ja puoliaskeltilojen välillä. Totuustaulu havainnollistaa ohjausvaiheiden logiikkaa.
Tukee 30 pääkieltä, kuten suomea, kiinaa, englantia ja japani. Kaikki käyttöliittymän tekstit voidaan muuttaa dynaamisesti ilman sivun uudelleenlatausta.
Mahdollistaa vaihdon kokonaisaskel- (3 askelta) ja puoliaskeltilan (6 askelta) välillä sen näkemiseksi, miten askelkulma vaikuttaa moottorin pyörimisen tasaisuuteen.
Tukee automaattista ajoa sekä manuaalista askelohjausta (Edellinen/Seuraava/Nollaa) portaattomasti säädettävällä toistovälillä (0,3-2,5 sekuntia per askel) yksityiskohtaista analyysia varten.
Roottorin pyöriminen, käämien valaistus, MOSFET-indikaattorit ja virran suunta ovat täysin synkronoituja reaaliajassa.
Totuustaulu korostetaan synkronoituna nykyisen askeleen kanssa. Napsauta suoraan aikajanan solmuja hypätäksesi vastaavaan tilaan.
Vaihtaa tumman ja vaalean teeman välillä yhdellä napsautuksella ja tallentaa valinnan localStorageen visuaalisen mukavuuden takaamiseksi toistuvassa opiskelussa.