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無刷電調相當于霍爾傳感器嗎?

無刷電調是電機的控制器,并不是霍爾傳感器,無刷電調一般是指模型電機的控制器。

電機的分類

電機的分類方式有很多種,總體的分類可以分為有刷電機和無刷電機。兩種電機在結構上的區別主要是換向器和電刷。另外一點就是驅動和控制方式,如果不需要調速等控制功能,有刷電機通電就可以工作,而無刷電機需要控制器驅動才能工作。

  • 有刷電機的工作原理

功率較小的有刷電機一般采用永磁方式,定子使用永磁體(一般為銣磁鐵),轉子使用外接電源產生磁場,通過電刷和換向器的接觸將電源通入轉子。電機在繞線時每組線圈是互成一定角度的,并且也是按照一定規律連接在換向器的,所以有刷電機在通電之后就會在換向器的作用下,根據當前轉子所在的位置,自動選擇需要通電的繞組,這樣隨著轉子的旋轉,就會自動換向,所以有刷電機的旋轉是不需要電路控制的。

對于功率較大的有刷電機,因為永磁體所能提供的磁場能力有限,會將原本定子的永磁體換成電磁激勵,所以這種電機也叫做勵磁電機,根據勵磁方式的不同又會分為串勵、并勵和他勵。串勵電機定子和轉子兩個線圈串聯,并勵電機兩個線圈并聯,而他勵電機定子和轉子兩個線圈分別供電。除了定子提供磁場的方式不同外,勵磁電機和永磁有刷電機的工作原理是完全一樣的。

  • 有刷電機如何改變轉向和調速

對于永磁有刷電機,改變轉動方向只需調換輸入電源的正負極即可;對于勵磁電機,需要調換其中一個磁場電源的正負極。改變電機的轉動方向,需要注意以下幾個問題:一是部分機械結構對轉向的要求,反轉有可能會造成故障或損壞;二是部分電機加入了一些抗干擾的保護電路,改變電源極性時,需要注意這類電路對電源極性有無要求。

有刷電機的調速實現起來比較容易,可以通過改變電機輸入電壓的方式進行調速。對于模擬電路,調節電壓可以使用串聯調壓電路;對于數字電路,可以使用調整脈寬的方式,也就是占空比來調整最終電壓的有效值。

  • 有刷電機的缺點

有刷電機由于電刷和換向器的存在,在工作時電刷會慢慢磨損,所以電刷屬于易損部件,磨損到一定程度就需要更換;電刷磨下的粉末會在換向器上沉積,長時間的積累就會造成換向器的絕緣出現問題,造成接觸不良。第二個缺點,由于換向器與電刷之間屬于接觸但是非固定,所以這種結構所能承受的電流是有限的,有刷電機的功率無法做得太高,電機轉動時由于電刷與換向器的摩擦會產生比較大的噪音,并且會在電刷與換向器之間產生電火花。這種電火花一方面會產生高頻干擾,影響周圍的其他控制電路;另一方面對于存在易燃品的場合,電火花的產生也會帶來一定的危險。

  • 無刷電機的工作原理

無刷電機與有刷電機最大的區別就是去掉了電刷和換向器,而是將線直接引出,這樣就避免了像有刷電機那樣因為電刷的摩擦所帶來的缺點。因為線圈的供電直接引出,就只能作為定子使用,并且還會存在一個問題,它不能像有刷電機那樣根據轉子的位置自動控制需要通電的線圈,而是需要電路的控制,選擇當前需要通電的線圈。想要知道當前需要給哪一組線圈通電,還需要知道當前轉子在什么位置。所以,有刷電機是不能夠像無刷電機那樣直接通電就能工作的,而是需要電路的控制與驅動。

無刷電機的控制電路主要包含了兩個主要部分,一部分是線圈的驅動,通常使用晶體管作為電子開關,通過控制不同開關管的開關組合,實現對應線圈的供電;另一部是轉子位置的檢測,無刷電機的轉子為永磁體,檢測它的位置就可以通過檢測磁場的極性或者磁場通過的順序。有一種元件能夠將磁場轉換為電平信號,這就是霍爾元件。無刷電機的內部通常在固定位置以互成一定角度安裝有霍爾傳感器(通常為三個),通過檢測輸出電平的順序就可以知道當前轉子的位置。所以這種電機通常有8根線引出,3根比較粗的線為電機的繞組,通常稱作“相線”,另外五根線有兩根為霍爾傳感器的供電,三根為三個霍爾的信號輸出線。

雖然霍爾元件可以作為無刷電機轉子位置的檢測元件,這種電機在生活中最為常見的應用就是電動車。但是,并不是只有這一種方法能夠檢測轉子的位置。

  • 無霍爾有刷電機的工作原理

有刷電機最長使用的位置傳感器為霍爾元件,所以這種電機叫做有霍爾無刷電機。也有一種不使用霍爾元件,而只有繞組輸出的電機,這種電機叫做無霍爾無刷電機。無霍爾的電機在生活中比較常見的應用,一個是機械硬盤中的電機,另外一個就是航模中使用的電機。那么,這種電機是如何檢測轉子位置的呢?

無霍爾的無刷電機因為只有三根相線引出,所以它的位置檢測只能通過這三根線。線圈在通電時會產生磁性,使轉子轉動;同樣在轉子轉動時,也會在定子繞組中產生電壓,這種電機就是通過這個電壓來檢測轉子位置的。控制電路通過相線輸出的反電動勢來判斷轉子位置,控制對應線圈的供電。

無刷電調的作用

無刷電調實際上就是無刷電機的控制器,或者控制電路板。這種控制器一般是航模電機專用的無霍爾無刷電機驅動板。它的作用就是用來驅動航模電機轉動的,并且實現軟啟動、調速、剎車等附加功能。電調的控制信號輸入,一般是配合遙控接收控制的,常用的一般是通過頻率控制調速的。

所以,無刷電調并不是霍爾傳感器,而是電機的控制器。它并不是某個元件,而是由控制電路、驅動電路等組合而成的。并且,航模的無刷電機,基本上也是沒有霍爾元件的。

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