Ao excitar alternadamente as bobinas do estator com corrente contínua pulsada unidirecional, um campo magnético rotativo passo a passo é gerado para atrair continuamente o rotor para girar. Diagrama visual e controle do princípio de funcionamento do motor sem escovas.
Qualquer ímã tem duas extremidades, chamadas de polo N (Norte/Vermelho) e polo S (Sul/Azul).
Quando dois polos magnéticos se aproximam:
• Os polos iguais se repelem: N encontra N, ou S encontra S, eles se repelem e se empurram mutuamente.
• Os polos opostos se atraem: N e S se encontram, eles se atraem e grudam firmemente como melhores amigos.
Uma bobina de cobre comum torna-se instantaneamente um eletroímã quando a corrente passa por ela. Ao controlar o interruptor, podemos fazer com que sua força magnética apareça e desapareça a qualquer momento. O motor conta com esses eletroímãs controláveis para atrair e girar continuamente o ímã central!
Neste modelo, as três bobinas do estator (A, B, C) estão conectadas cada uma a um interruptor (MOSFET). A entrada externa é uma fonte de alimentação CC pura (VCC). Ao ligar alternadamente os interruptores de acordo com uma sequência de temporização específica usando um microcontrolador (MCU), a corrente contínua flui de forma pulsada e unidirecional através de cada bobina de fase. Quando cada bobina é energizada, ela se torna um eletroímã com uma polaridade N fixa, atraindo o polo S do rotor para se alinhar sequencialmente, alcançando a rotação contínua.
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| Passo | Ângulo do rotor | MOS A (Bobina A) | MOS B (Bobina B) | MOS C (Bobina C) | Dir. do campo | Tipo de corrente |
|---|
Os motores CA sem escovas tradicionais alternam a direção da corrente da bobina para alternar os polos entre N e S. Em um motor sem escovas unipolar, la polaridade de cada bobina é fixa (produz apenas o polo N). Não precisamos alternar os polos positivo e negativo; precisamos apenas seguir a sequência de "A ON -> A OFF / B ON -> B OFF / C ON", o que equivale a acender luzes indicadoras de campo magnético em diferentes posições físicas por vez. Devido à atração de polos opostos, o polo S do rotor é puxado em uma direção específica pelos campos magnéticos do estator ativados sequencialmente.
No modo de passo completo de 3 passos, cada vez que a bobina é comutada, o campo magnético do rotor deve saltar 120°. Um ângulo de passo muito grande causa fortes vibrações. O modo de meio passo introduz um estado de "bobinas bifásicas energizadas": quando as bobinas A e B são energizadas simultaneamente, seus campos magnéticos se sobrepõem para produzir um campo combinado no meio (60°). Como resultado, o ângulo de salto é reduzido pela metade, de 120° para 60°, totalizando 6 passos. A rotação é significativamente mais suave e fina do que no modo de passo completo.
Embora o circuito de acionamento CC pulsado unipolar seja extremamente simples, em qualquer momento dado, 2/3 dos enrolamentos do motor estão completamente ociosos, e os enrolamentos de cobre não são utilizados de forma bidirecional. Isso resulta em uma densidade de potência e utilização de materiais extremamente baixas. Os motores sem escovas convencionais fluem CA bidirecional real (CA senoidal trifásica) nas bobinas, utilizando 100% das bobinas do estator em todos os momentos, alcançando uma eficiência extremamente alta e um torque muito suave.
A bobina do estator é uma carga altamente indutiva. Quando o MOSFET desliga repentinamente, la corrente não pode desaparecer instantaneamente, gerando uma força contra-eletromotriz transitória muito alta (de até centenas de volts), que pode facilmente queimar o chip MOSFET. O diodo de roda livre conectado em paralelo com cada bobina fornece um caminho de descarga para essa energia residual, permitindo que a corrente circule e decaia dentro do diodo e da bobina, garantindo a segurança do circuito de acionamento.
Esta ferramenta é perfeita como material didático de apoio para engenharia elétrica, automação, mecatrônica e outras áreas relacionadas. Os professores podem usar este modelo interativo para demonstrar a excitação das bobinas, comutação de MOSFET, fluxo de CC pulsada unipolar e rotação do rotor, facilitando o aprendizado intuitivo dos princípios.
A página apresenta um cartão de conhecimentos básicos "O segredo dos ímãs" fácil de entender. Através de comparações visuais de polaridade, estudantes e entusiastas podem compreender rapidamente a atração e a repulsão, bem como o conceito de eletroímã.
A sincronização em tempo real do esquema do driver mostra os sinais de controle MOSFET, os diodos de roda livre e o fluxo de corrente nas bobinas, ajudando engenheiros a compreender rapidamente a lógica de motores simples de CC pulsada.
Desenvolvedores podem observar a temporização do microcontrolador ao alternar entre os modos de passo completo e meio passo. A tabela de verdade ilustra a lógica das etapas de controle do motor.
Suporta 30 idiomas principais como chinês, inglês e japonês. Todo o texto da interface pode ser alterado dinamicamente.
Permite alternar entre o modo de passo completo (3 passos) e meio passo (6 passos) para ver como o ângulo de passo afeta a suavidade da rotação.
Suporta funcionamento automático e manual passo a passo (Anterior/Próximo/Reset) com ajuste contínuo de velocidade (0,3s a 2,5s por passo) para uma análise precisa.
A deflexão do rotor, a luz das bobinas, los indicadores MOSFET e a direção do fluxo de corrente estão perfeitamente sincronizados em tempo real.
A tabela de verdade é destacada em sintonia com a etapa atual. Os nós do eixo temporal podem ser clicados diretamente para saltar a um estado.
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