Az állórész tekercseinek egyirányú „pulzáló egyenárammal” történő váltakozó gerjesztésével lépésről lépésre forgó mágneses mező jön létre, amely folyamatos forgásra készteti a forgórészt. A kefe nélküli motor működési elvének vizuális bemutatása és vezérlése.
Minden mágnesnek két vége van, amelyeket N pólusnak (északi/piros) és S pólusnak (déli/kék) nevezünk.
Ha két mágneses pólus közel van egymáshoz:
• Az azonos pólusok taszítják egymást: Ha N találkozik N-nel, vagy S találkozik S-sel, taszítják egymást és ellökik a másikat.
• Az ellentétes pólusok vonzzák egymást: Ha az N és S találkozik, vonzzák egymást és szorosan összetapadnak, mint a legjobb barátok.
Egy sima réztekercs azonnal elektromágnessé válik, ha elektromos áram folyik át rajta. A kapcsoló vezérlésével a mágneses erejét bármikor be- és kikapcsolhatjuk. A motor ezekre a kapcsolható elektromágnesekre támaszkodik, hogy folyamatosan vonzza és forgassa a középső mágnest!
Ebben a modellben az állórész három tekercse (A, B, C) egy-egy kapcsolóhoz (MOSFET) csatlakozik. A külső tápellátás egy tiszta egyenáramú forrás (VCC). A kapcsolók mikrokontroller (MCU) általi, meghatározott időzítés szerinti váltakozó bekapcsolásával az egyenáram egyirányú pulzáló módon folyik át az egyes fázisok tekercsein. Amikor egy tekercs áramot kap, fix N pólusú elektromágnessé válik, amely egymás után vonzza a forgórész S pólusát, ezzel folyamatos forgást biztosítva.
Betöltés...
| Lépés | Forgórész szöge | MOS A (A tekercs) | MOS B (B tekercs) | MOS C (C tekercs) | Mezőirány | Áramtípus |
|---|
A hagyományos váltakozó áramú (AC) kefe nélküli motorok váltogatják a tekercs áramirányát, hogy váltogassák a pólusokat N és S között. Az unipoláris kefe nélküli motorban az egyes tekercsek polaritása rögzített (csak N pólust hoznak létre). Nem kell váltanunk a pozitív és negatív pólusok között; elegendő az „A BE -> A KI / B BE -> B KI / C BE” sorrendet követnünk, ami olyan, mintha a mágneses mező jelzőfényeit kapcsolnánk be egymás után különböző fizikai helyeken. Az ellentétes pólusok vonzásának köszönhetően a forgórész S pólusát az egymás után bekapcsolt állórész-mágneses mezők húzzák és forgatják egy adott irányba.
A 3 lépéses teljes lépéses módban a tekercs minden egyes váltásakor a forgórész mágneses mezejének 120°-ot kell ugrania. A túl nagy lépésszög erős rezgést okoz. A fél lépéses mód bevezeti a „kétfázisú gerjesztett” állapotot: amikor az A és B tekercsek egyszerre kapnak áramot, mágneses mezejük összeadódik, és pontosan középen (60°) hoz létre egy eredő mágneses mezőt. Ennek eredményeként az ugrási szög a felére, 120°-ról 60°-ra csökken, összesen 6 lépést eredményezve. A forgás jelentősen egyenletesebb és finomabb lesz, mint a teljes lépéses módban.
Bár az unipoláris pulzáló egyenáramú vezérlőáramkör rendkívül egyszerű, a motor tekercseinek 2/3-a bármely pillanatban teljesen kihasználatlan, és a réztekercseket nem használják ki mindkét irányban. Ez nagyon alacsony teljesítménysűrűséghez és alacsony anyagkihasználtsághoz vezet. A modern kefe nélküli motorok valódi kétirányú váltakozó áramot (háromfázisú szinuszos váltakozó áramot) vezetnek a tekercsekben, az állórész tekercseit 100%-ban és folyamatosan kihasználva, ami rendkívül magas hatásfokot és nagyon egyenletes nyomatékot biztosít.
A stator tekercsei erősen induktív terhelések. Amikor a MOSFET hirtelen kikapcsol, a tekercsben folyó áram nem tud azonnal megszűnni, ami nagyon magas tranziens feszültségcsúcsot (akár több száz voltot) generál, amely könnyen tönkreteheti a MOSFET chipet. Az egyes tekercsekkel párhuzamosan kapcsolt szabadonfutó dióda kisülési utat biztosít ennek a maradék energiának; az áram a diódán és a tekercsen belül keringve csökken le, biztosítva a vezérlőáramkör biztonságát.
Ez a vizualizációs eszköz kiválóan alkalmas kiegészítő tananyagként elektrotechnika, automatizálás, mechatronika és más kapcsolódó szakok számára. A tanárok ennek az interaktív modellnek a segítségével szemléletesen mutathatják be a tekercsek gerjesztését, a MOSFET-ek kapcsolását, az unipoláris pulzáló egyenáram áramlását és a forgórész lépésenkénti forgását, elkerülve a száraz képleteket.
Az oldal tartalmaz egy könnyen érthető „A mágnesek titka” kártyát. A polaritás vizuális összehasonlításával a fizikai háttérrel nem rendelkező diákok és érdeklődők gyorsan és intuitív módon megérthetik a mágneses vonzás, taszítás és az elektromágnesek alapelveit.
A valós időben szinkronizált kapcsolási rajz mutatja a MOSFET-ek vezérlőjeleit az MCU-tól, a védődiódák működését és az áram folyását a tekercsekben, segítve a fejlesztőket az egyszerű pulzáló egyenáramú motorok logikájának megértésében.
A fejlesztők megfigyelhetik a mikrokontroller időzítését a teljes lépéses és fél lépéses módok közötti váltáskor. Az igazságtáblázat jól szemlélteti a vezérlő fázisok logikáját.
30 fő nyelvet támogat, köztük a magyart, kínait, angolt és japánt. A felhasználói felület minden szövege dynaikusan változtatható az oldal újratöltése nélkül.
Lehetővé teszi a váltást a teljes lépéses (3 lépés) és a fél lépéses (6 lépés) mód között, megmutatva, hogyan befolyásolja a lépésszög a motor forgásának simaságát.
Támogatja az automatikus futást és a manuális lépésenkénti vezérlést (Előző/Következő/Visszaállítás) fokozatmentesen állítható lejátszási időközökkel (0,3-2,5 másodperc lépésenként) a részletes elemzéshez.
A forgórész elfordulása, a tekercsek világítása, a MOSFET-ek állapota és az áram folyási iránya teljesen szinkronban van valós időben.
Az igazságtáblázat a jelenlegi lépéssel szinkronban van kiemelve. Kattintson közvetlenül az idővonal pontjaira a megfelelő állapotra való ugráshoz.
Váltás a sötét és világos téma között egyetlen kattintással, a választás mentésével a localStorage-ba a vizuális kényelem érdekében az ismételt tanulás során.