Motor Brushless DC-Paulo

8/3/2019 Motor Brushless DC-Paulo

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Este motor pode ser caracterizado como um tipo moderno de motor DC. As letrasBLDC significam Brush-Less Direct Current. Assim, estes motores no tm escovas.Como so feitos os motores DC Brushless (BDLC)?

O motor brushless, ao contrrio do motor DC com escovas, tem ms permanentes

colados no rotor. Tem geralmente 4 ms em torno do permetro. O estator domotor composto pelos electromanes, geralmente 4 deles, colocados em cruzformando um ngulo de 90 entre eles. A maior vantagem dos motores brushless que, devido ao facto de que o rotor conter somente os manes permanentes, noprecisa de alimentao. E assim no necessria nenhuma ligao para o rotor!

Esta caracterstica d vantagens sobre os motores de corrente contnua comescovas, dentre as quais se podem destacar a confiabilidade mais elevada, o rudoreduzido, a vida til mais longa (devido a ausncia de desgaste da escova), aeliminao da ionizao do comutador, e a reduo total deinterfernciaelectromagntica(EMI).

Alm disso, os motores brushless so mais eficientes em termos de consumo deenergia.

Um motor brushless tem ainda outra grande diferena dos motores escovados.

A desvantagem principal do motor sem escovas necessitarem de umcircuitointegradomais caro, chamado de controlador electrnico de velocidade paraoferecer o mesmo tipo de controlo varivel que os motores com escovas.

Ao comparar as tcnicas de construo e manufactura entre os motores BLDC e oscom escovas, muitos projectos de BLDC requerem trabalho manual, no caso da

fixao das bobinas do estator. Por outro lado, os motores com escovas usamenrolamentos que podem ser bobinados automaticamente e so portanto maiseconmicos.

Para saber a todo o momento onde est o rotor existem vrias maneiras. s vezeseles usam codificadores rotativos (rotary encoders) juntamente com seuscontroladores e sabem exactamente o ngulo em que o rotor est.

Outros usam pares de sensores Hall, enquanto a maioria deles usam apenas umsensor Hall.

O sensor Hall colocado numa posio adequada. Ele pode sentir se sua frenteest o plo Norte ou o plo sul. O sensor Hall transmitir ento este sinal para ocontrolador do motor. O controlador, ento, liga ou desliga as bobinas apropriadasque se revelem necessrias para fornecer o torque.

Quando a confiana necessria este motor o mais adequado. O vdeo a seguirdemonstra exactamente como feito um motor brushless tpico (e um tipo muitopopular):

Como funcionam os motores brushless?
http://pt.wikipedia.org/wiki/Interfer%C3%AAncia_eletromagn%C3%A9ticahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Interfer%C3%AAncia_eletromagn%C3%A9ticahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Interfer%C3%AAncia_eletromagn%C3%A9ticahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Interfer%C3%AAncia_eletromagn%C3%A9ticahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_integradohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_integradohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_integradohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_integradohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_integradohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_integradohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Interfer%C3%AAncia_eletromagn%C3%A9ticahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Interfer%C3%AAncia_eletromagn%C3%A9tica


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O truque de funcionamento em motores BLDC o sensor Hall que est ligado aoestator. Ele enfrenta os ms perpendicularmente e pode distinguir se o plo Norteou do Sul est na frente. A imagem seguinte mostra este senhor Hall. A foto tirada de um ventilador do PC (sim, os fs de PC tm BLDCs!):

Se quiser aprender como operaram as ventoinhas (fans) do PC, siga este link.Paraentender melhor o funcionamento do sensor Hall, em relao posio do rotor,Segue uma animao com apenas dois plos magnticos e 2 bobines. Os plosmagnticos so os dois plos Sul:

O sensor Hall o pequeno componente sob o electroman direito. Quando ele senteo plo sul, mantm a bobina desligada. Quando o sensor detecta que no hnenhum campo magntico (ou pode ser tambm o plo sul), ento ele liga asbobinas. As bobinas tm ambas a mesma polaridade magntica, que do Norte.

Ento elas puxam o plo oposto e ento criado torque.

Se colocar uma sonda no sensor Hall e observar o sinal, ento vai descobrir que,durante uma rotao completa do rotor, o sensor Hall est duas vezes HIGH e duasvezes LOW. A forma de onda num osciloscpio seria como esta:
http://pcbheaven.com/wikipages/How_PC_Fans_Work/http://pcbheaven.com/wikipages/How_PC_Fans_Work/http://mpmendes.drivehq.com/fotos2/electronica/ComoFuncionamosMotoresDCBrushlessBLDCMot_D89C/clip_image004.jpghttp://c/Users/User/Desktop/clip_image002.gifhttp://pcbheaven.com/scripts/imagepresent.php?filename=/wikipages/images/howbrushlessmotorswork_1269516340.jpghttp://mpmendes.drivehq.com/fotos2/electronica/ComoFuncionamosMotoresDCBrushlessBLDCMot_D89C/clip_image004.jpghttp://c/Users/User/Desktop/clip_image002.gifhttp://pcbheaven.com/scripts/imagepresent.php?filename=/wikipages/images/howbrushlessmotorswork_1269516340.jpghttp://mpmendes.drivehq.com/fotos2/electronica/ComoFuncionamosMotoresDCBrushlessBLDCMot_D89C/clip_image004.jpghttp://c/Users/User/Desktop/clip_image002.gifhttp://pcbheaven.com/scripts/imagepresent.php?filename=/wikipages/images/howbrushlessmotorswork_1269516340.jpghttp://pcbheaven.com/wikipages/How_PC_Fans_Work/


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Outra grande vantagem para os motores brushless. Esse sinal que usado paracontrolar as bobinas, pode ser usado para medir a velocidade do motor! Tambmpode ser usado para ver se o motor est funcionando ou no! Actualmente, estesinal exactamente aquele que sai do terceiro fio das ventoinhas (fans) do PC quetm 3 (ou 4 fios)! Estas ventoinhas no tm qualquer circuito extra para medir a

velocidade do motor. Elas usam o sinal do sensor Hall. Cada revoluo ir gerardois pulsos. Com um circuito de medio de frequncia simples, qualquer pessoapode medir com preciso a velocidade de rotao do motor rpm.

Um motor brushless real tem 4 bobinas

Na vida real, os motores BLDC tm geralmente 4 bobinas e 4 manes. Alm disso, osensor Hall capaz no s de ver se um campo magntico est em frente dele,mas tambm capaz de distinguir se este o plo Norte ou o plo Sul. Este como se parece um motor BLDC real:

Ao redor do permetro do rotor, h 4 manes num padro N-S-N-S. H tambmquatro bobinas. Os enrolamentos das bobinas no so todos da mesma direco.Duas bobinas vizinhas nunca podem ter a mesma polaridade magntica. As bobinasso ligadas em pares, cada uma com a sua bobine oposta, ou de outro modo, doispares de bobinas vizinhas como mostrado no desenho acima.

O ciclo de operao mais simples , de acordo com o plo que est na frente dosensor Hall, o controlador ir ligar ou desligar o par bobinas adequado. A animaoa seguir demonstra o ciclo de operao:

E quando o sensor Hall est entre os dois plos?
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O que vai acontecer se o rotor est parado numa posio onde o sensor Hall estexactamente entre dois plos diferentes? Olhe para o exemplo do desenho aseguir:

Pode acontecer... Agora, o sensor Hall no pode perceber exactamente qual plo

que est na frente dele. Bem, este no realmente um grande problema...Suponha que o sensor detecta o plo errado e d energia s bobinas erradas. Oque vai acontecer? Por uma fraco de um milissegundo o motor vai tentar rodarno sentido errado. Mas alguns graus de rotao iro trazer o plo correcto para afrente do sensor Hall e vai imediatamente mudar as bobinas. Assim, o motor irgirar no sentido correcto.

Mas e se o motor controla uma carga crtica e esta rotao para trs, mesmo queseja s 5 no deve ocorrer? H uma soluo para isso, mas requer a utilizao deoutro sensor Hall. O segundo sensor ser colocado, com 45 de diferena doprimeiro:

Agora, mesmo se o primeiro sensor Hall no pode ter uma leitura correcta, osegundo sensor Hall pode distinguir claramente o plo magntico. O controlador vaiaceitar como leitura correcta a leitura que vem do sensor com sinal mais intenso.

Motores DC Brushless Sem Sensor (Sensorless BLDCs)

Uma outra variante de motores brushless. Usando um sensor Hall ir resultar numaumento do preo global do motor. Alm disso, h situaes em que um sensor nopode ser usado, como por exemplo, bombas submersveis, ou em aplicaes onde

os fios devem ser mantidos ao mnimo.
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Em tais aplicaes, pode ser usado o motor BLDC sem sensor. O funcionamentodeste motor baseia-se no efeito BEMF (Back Electro-Magnetic Force). O efeitoBEMF (fora contra-eletromotriz) induzido pelo movimento de um manpermanente na frente da bobina do estator.

H dois problemas que devem ser resolvidos para o bom funcionamento do motor.O primeiro de todos, a direco de rotao. Como nenhum sensor utilizado, ocontrolador no pode saber onde o rotor est parado a qualquer momento. Assim,a direco da rotao em que o motor vai comear , pelo menos para os primeirosgraus, uma questo de sorte. O outro problema a deteco de zero. O controladorno saber quando mudar a polaridade das bobinas, como no h sensor paradetectar quando o plo do m permanente atravessa um ponto especfico.

H chips controladores especialmente desenhados para resolver estes problemas.Os chips vo utilizar as caractersticas do BEMF e a tenso gerada na bobina peloefeito BEMF. Por exemplo, a corrente produzida na bobina devido ao efeito BEMF

mudar a sua polaridade, se a rotao do man permanente mudada. Alm disso,a amplitude da onda produzida proporcional velocidade dos rotores e a fase daforma de onda depende da posio do m permanente em relao bobina.

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