Postupným budením cievok statora jednosmerným „pulzným jednosmerným prúdom“ sa vytvára krokové rotačné magnetické pole, ktoré priťahuje rotor k nepretržitému otáčaniu. Vizuálne vysvetlenie a ovládanie princípu fungovania bezkefového motora.
Každý magnet má dva konce, ktoré sa nazývajú pól N (severný/červený) a pól S (južný/modrý).
Keď sa dva magnetické póly priblížia k sebe:
• Rovnaké polarity sa odpudzujú: Keď sa stretne pól N s pólom N, alebo pól S s pólom S, navzájom sa odpudzujú a tlačia sa od seba.
• Opačné polarity sa priťahujú: Keď sa stretne pól N s pólom S, pevne sa pritiahnu ako najlepší priatelia.
Bežná medená cievka sa po prechode prúdu okamžite premení na elektromagnet. Navyše môžeme ovládaním spínača magnetickú silu kedykoľvek aktivovať a deaktivovať. Motor sa spolieha na tieto kedykoľvek zapínateľné a vypínateľné elektromagnety, ktoré neustále priťahujú a otáčajú magnet uprostred!
V tomto modeli sú tri cievky statora (A, B, C) pripojené k vlastným spínačom (MOSFET). Vonkajším vstupom je čisté jednosmerné napájanie (VCC). Postupným zapínaním spínačov mikrokontrolérom (MCU) podľa špecifického časovania preteká jednosmerný prúd jednosmerne v impulzoch cievkami jednotlivých fáz. Každá cievka sa pri prechode prúdu stáva elektromagnetom s pevnou polaritou N, čo postupne priťahuje pól S rotora a dosahuje sa tak nepretržité otáčanie.
Načítavanie...
| Krok | Uhol rotora | MOS A (Cievka A) | MOS B (Cievka B) | MOS C (Cievka C) | Smer magnetického pola | Typ prúdu |
|---|
Tradičné striedavé bezkefové motory menia smer prúdu v cievkach, aby prepínali póly medzi N a S. Pri unipolárnom bezkefovom motore je však polarita každej cievky pevná (generuje iba pól N). Nemusíme prepájať kladné a záporné póly; stačí postupovať v poradí „A zapnuté -> A vypnuté/B zapnuté -> B vypnuté/C zapnuté“. To je ekvivalentné postupnému rozsvecovaniu magnetických polí na rôznych fyzických pozíciách. Pól S rotoru sa vďaka príťažlivosti opačných pólov postupne necháva ťahať magnetickým polom cievok statora a otáča sa tak v určitom smere.
V celokrokovom režime s 3 krokmi musí magnetické pole rotora pri každej zmene cievky preskočiť o 120°. Príliš veľký uhol kroku spôsobuje silné vibrácie motora. Polkrokový režim zavádza stav „dvojfázového napájania“: keď sú cievky A a B napájané súčasne, ich magnetické polia sa sčítavajú a vytvárajú výsledné magnetické pole presne uprostred (60°). Tým sa uhol skoku skráti na polovicu zo 120° na 60°, čo dáva celkovo 6 krokov. Rotácia je výrazne jemnejšia a plynulejšia ako v celokrokovom režime.
Hoci je unipolárny pulzný jednosmerný budiaci obvod extrémne jednoduchý, v akomkoľvek okamihu sú 2/3 vinutí motora úplne nevyužité a medené vinutie nie je efektívne využité v oboch smeroch. To vedie k veľmi nízkej výkonovej hustote a nízkemu využitiu materiálov. Moderné bežné bezkefové motory používajú v cievkach skutočný obojsmerný striedavý prúd (trojfázový sínusový striedavý prúd), čo znamená, že cievky statora sa využívajú 100 % času, čo zaisťuje vysokú účinnosť a hladký točivý moment.
Cievky statora sú vysoko indukčné záťaže. Keď sa MOSFET náhle vypne, prúd pretekajúci cievkou nemôže okamžite zmiznúť, čo generuje extrémne vysoké transientné spätné elektromotorické napätie (dosahujúce až stovky voltov), ktoré môže ľahko poškodiť čip MOSFET. Ochranné diódy zapojené paralelne ku každej cievke poskytujú cestu pre vybitie tejto zvyškovej energie; prúd cirkuluje a slabne vo vnútri diódy a cívky, čo zaisťuje bezpečnosť budiaceho obvodu.
Tento vizualizačný nástroj je ideálny ako doplnková učebná pomôcka pre elektrotechniku, automatizáciu, mechatroniku a ďalšie príbuzné odbory. Učitelia môžu pomocou tohto interaktívneho modelu názorne demonštrovať budenie cievok statora, spínanie MOSFETov, tok unipolárneho pulzného jednosmerného prúdu a rotáciu permanentného magnetu v krokovom magnetickém poli, čím sa vyhnú zdlhavým vzorcom a pomôžu študentom rýchlo si vytvoriť intuitívnu predstavu.
Stránka obsahuje ľahko zrozumiteľnú kartu „Tajomstvo magnetov“. Prostredníctvom vizuálneho porovnania polarity môžu študenti a nadšenci bez znalostí fyziky rýchlo a intuitívne pochopiť koncepty magnetickej príťažlivosti, odpudzovania a elektromagnetov.
Reálne synchronizovaná schéma ovládacieho obvodu ukazuje riadiace signály MOSFETov z MCU, správanie ochranných diód a tok prúdu v cievkach, čo pomáhá inžinierom rýchlo pochopiť logiku jednoduchého pulzného jednosmerného motora.
Vývojári môžu sledovať časovanie mikrokontroléra pri prepínaní medzi celokrokovým a polkrokovým režimom. Pravdivostná tabuľka ilustruje logiku riadiacich fáz.
Podporuje 30 hlavných jazykov vrátane slovenčiny, čínštiny, angličtiny a japončiny. Všetky texty užívateľského rozhrania je možné dynamicky meniť bez nutnosti opätovného načítania stránky.
Umožňuje prepínanie medzi celokrokovým (3 kroky) a polkrokovým (6 krokov) režimom pre zobrazenie toho, ako uhol kroku ovplyvňuje hladkosť otáčania motora.
Podporuje automatický chod aj manuálne krokovanie (Predchádzajúci/Ďalší/Reset) s plynule nastaviteľným intervalom prehrávania (0,3-2,5 sekundy na krok) pre detailnú analýzu.
Otáčanie rotora, osvetlenie cievok, indikátory MOSFETov a smer prúdu sú plne synchronizované v reálnom čase.
Pravdivostná tabuľka je zvýraznená synchrónne s aktuálnym krokom. Kliknutím na uzly na časovej osi skočíte priamo do zodpovedajúceho stavu.
Prepína medzi tmavým a svetlým motívom jedným kliknutím a ukladá voľbu do localStorage pre vizuálnu pohodlie pri opakovanom štúdiu.