Presentacin de PowerPoint

Motor BLDCElectrnica automotriz

Integrantes:Aguilar Romero Angel Yasmany.Caisaguano Duran Stalin Omar.Cajas Uyaguari Editson David.Cepeda Landn Carlos Cesar.Delgado Calle Esteban Homero.Motor BLDCEs un motor sincrnico cuyo rotor es un imn permanente, y que es controlado electrnicamente. El torque de rotacin se produce por la interaccin entre el campo magntico producido por las bobinas del estator y el del rotor.

Constitucin de un motor BLDCLos principales componentes de un motor BLDC son:Estator.Rotor.Sensores de efecto Hall.

EstatorEst formado por lminas apiladas de acero y devanados colocados en ranuras a lo largo de la cara interna del estator.

RotorEst formado por imanes permanentes que pueden variar de dos a ocho pares de polos que se alternan norte (N) y sur (S). Dependiendo de la densidad de campo magntico requerida en el rotor, se elige el material magntico adecuado para hacer el rotor.

Sensores tipos HallPara girar el motor, los devanados del estator deben ser activados mediante una secuencia. Es importante conocer la posicin del rotor con el fin de entender que devanado se activar siguiendo la secuencia de activacin.

Principio de funcionamiento de un motor BLDCEl conmutador electrnico del motor BLDC energiza de manera secuencial las bobinas del estator generando un campo elctrico giratorio que arrastra al rotor a su alrededor.

Funcionamiento del motor BLDCPara energizar las bobinas adecuadas de manera que se produzca el mximo par posible en la posicin actual del rotor, es necesario conocer cul es esa posicin, para lo cual se requiere un sensor de posicin angular que nos informe instante a instante la configuracin del rotor.

La interaccin entre la posicin sensada, y la lgica de energizacin de las bobinas se lleva a cabo mediante una lgica de control, y juntos conforman un lazo realimentado de control. La conmutacin de las bobinas en los BLDC se efecta en forma electrnica mediante un circuito inversor conformado por semiconductores.

Ventajas del uso de motores Brushless DCMayor rendimiento.Mayor eficiencia (menos prdida por calor).Alta eficiencia sin cada de tensin.Requieren menos mantenimiento al no tener escobillas.Mejor disipacin de calor.Rango de velocidad elevado al no tener limitacin mecnica.

Desventajas del uso de motores Brushless DCMayor costo de construccin.El control es mediante un circuito caro y complejo.Siempre hace falta un control electrnico para que funcione, lo que a veces duplica el costo del motor. Diagrama de rotor y estator para motor BLDC

Formas de onda de voltaje y corriente ideales operando como motor

El resultado de la ecuacin anterior, nos indica que el torque de la mquina BLDC es directamente controlado por la magnitud de las corrientes rectangulares de estator, en donde interviene una constante de proporcionalidad (k) la cual es una caracterstica de construccin de la mquina la cual debe ser especificada por el fabricante.

Un motor BLDC tiene un torque constante para una velocidad nominal, el motor puede ser operado hasta la velocidad mxima que puede ser un 150% de la velocidad nominal pero el torque empieza a decaer.

Control de torque por modulacin PWM

Las siglas significan modulacin por ancho de pulso, mediante pwm se controla la corriente de alimentacin del motor variando el porcentaje de tiempo de la seal rectangular en estado alto o bajo, es decir variando la anchura del pulso de la seal varia la potencia entregada al motor, controlando esta relacin se logra variar la velocidad del motor con mucha precisin.

Control de torque por modulacin PWM

Aplicacin del motor BLDC en vehculos hbridosLos motores BLDC sin sensores son ms simples y posiblemente ms confiables que las unidades que utilizan sensores de efecto Hall, especialmente si se utiliza en un entorno sucio y hmedo. Los motores dependen de la medicin de la fuerza contraelectromotriz para determinar las posiciones relativas del estator y el rotor para que la secuencia correcta de activacin de la bobina se pueda implementar. Se los utiliza en diversas industrias como son la aeroespacial, automotriz, electrodomsticos y en sistemas de automatizacin industrial.

Caractersticas principales del funcionamiento del motor BLDCNo hay chispas.Potencialmente ms limpio, ms rpido, ms eficiente, menos ruidosoy ms fiable.El calor se genera en el estator: ms fciles de eliminar y mantener.Rotor tiene imanes permanentes vs. bobinas por lo tanto ms ligero menos inercia:fcil para iniciar / detener.De par lineal / corriente suave aceleracin relacino par constante.Superior rizado del par debido a la falta de informacin entre los sectores.Bajo costo de fabricar.Diseo simple y de bajo costo para aplicaciones de velocidad fija.Limpio, rpido y eficiente.Velocidad proporcional a la frecuencia de la lnea (50 o 60 Hz).Control Complejo de velocidad variable y de par.Caractersticas de torque y velocidad.Los dos parmetros utilizados para definir un motor BLDC son el torque mximo (TP) y el torque nominal (TR).El motor BLDC tiene un torque para un rango de velocidad nominal. El motor puede ser operado hasta la velocidad mxima que puede ser de hasta el 150% de la velocidad nominal pero el torque empieza a caer.

Fundamentos de control de un motor BLDCEl motor BLDC tiene bobinas distribuidas en toda la periferia del estator, comnmente con un desfase de separacin de 120 grados entre ellas, necesitan un control independiente de cada bobina con ayuda de la conmutacin electrnica.Para el control de motores Brushless existen tres tipos de algoritmos de control.Conmutacin trapezoidal (6-steps mode o basado en sensores hall)Conmutacin sinusoidalControl vectorial (Field Oriented Control)Estos algoritmos de control deben poseer:PWM para el control de velocidad del motor Sistema para conmutar el motor Procedimiento para deteccin de posicin del rotor

Tcnicas de control para un motor BLDCEn la mayora de las aplicaciones el sistema de control est constituido por cuatro bloques bien definidos.El primer bloque se encarga del manejo de la etapa de potencia, el que permite el accionamiento del motor, generalmente este est constituido por transistores MOSFET de potencia.El segundo boque, se encarga de realizar la retroalimentacin para establecer la posicin exacta del rotor, siendo fundamental conocer la posicin para realizar la correcta conmutacin. El elemento encargado de realizar la deteccin es el sensor de efecto Hall. En un tercer bloque, un microcontrolador es el que permite procesar las seales para establecer el ancho de pulso necesario para, la activacin de las bobinas, estableciendo el control de velocidad y el rgimen de trabajo.Y el ltimo bloque por medio de los reguladores de tensin de alimentacin que energiza a los circuitos analgicos y digitales de los transistores MOSFET.

Control por conmutacin trapezoidalEste mtodo es el ms simple y el ms empleado para comandar un motor sin escobillas, caracterizndose porque solo dos fases estn activas en un tiempo especfico la tensin generada es de forma trapezoidal como se muestra:

Aplicacin de los motores BrushLess DC en vehculos elctricos1er y 3er cuadrante el producto f.e.m-intensida es positiva , esto equivale a decir que la potencia es positiva y que el motor esta absorbiendo energa elctrica para convertirla en energa mecnica; (MOTOR).

2do y 4to cuadrante, el producto es negativo; en estas condiciones la maquina cede energa elctrica, (GENERADOR).

Freno regenerativoCuando se da la orden al motor para que disminuya la velocidad, este responde perdiendo la energa que tiene acumulada por inercia a causa de la entrega de energa a las bateras (MUY LENTO)Si se acta sobre el motor, de manera que se le pida una inversin del sentido de giro para acelerar la inversin, la energa que ese momento tiene el motor, (VOLVERA A LA RED DE ALIMENTACION)

Frenado regenerativo en motores BrushlessEn el caso de los motores BrushLess, la energa aplicada a cada fase debe ser mayor que la f.e.m de retorno inducida para tener un torque mayor a cero. Esta energa se puede utilizar cuando el motor deja de ser excitado, ya que es proporcional a la velocidad y por lo tanto a la inercia, en el momento de frenar para recargar las fuentes de alimentacin. La informacin sobre la energa en cada una de las fases del motor cuando no se estn alimentando, se puede obtener de los sensores que indican la posicin del rotor.Frenado regenerativo en motores BrushlessSe utiliza el campo generado por el paso del rotor(imn permanente) a travs de los bobinados del estator, para exitar los sensores de efecto hall montados sobre el rotor, generando las seales para realizar el control del motor.La teora electromagntica dice que se produce un campo magntico, proporcional a la velocidad, cuando se mueve un dipolo magntico en el espacio. Este campo es inducido en las bobinas, de las que estn compuestas las fases del motor, generando una f.e.m de retorno al embobinado.