Silnik BLDC: Oznaczenie faz

Autor: Dondu

Artykuł z cyklu: Silnik BLDC: Spis treści

W poprzednim artykule pisałem jak zdemontować silnik z dysku twardego oraz jak przymocować (dla testów) czujnik prędkości.

Skoro mamy już zdemontowany silnik, musimy teraz ustalić, które przewody są przewodami uzwojeń oraz przypisać im poszczególne fazy.

Zaczniemy od ustalenia:

Gdzie podłączone są uzwojenia?

W poprzednim artykule pokazałem dwa silniki A i B. W przypadku silnika B nie ma problemu z ustaleniem, gdzie są podłączone uzwojenia, ponieważ wychodzą z niego tylko 3 przewody. W przypadku silnika A przewodów jest aż osiem, musimy więc określić, które przewody są naszymi fazami U, V oraz W , a które innymi sygnałami (Hallotrony).

W moim przypadku nie było to trudne ponieważ, gdy przyglądniesz się uważnie płytce, to zauważysz trzy szersze ścieżki prowadzące do trzech drucików miedzianych pokrytych emalią. To są właśnie druciki uzwojeń trzech faz silnika:

Rys. Ustalenie miejsca podłączenia uzwojeń
trójfazowego silnika BLDC.

Aby się upewnić, warto sprawdzić omomierzem rezystancje pomiędzy tymi punktami wzajemnie. Niezależnie które dwa punkty będziesz mierzył, powinieneś otrzymać wynik rzędu kilku, kilkunastu Ω. W moim przypadku jest to 6Ω.

Jeżeli macie jakieś inne ciekawe przypadki umiejscowienia przewodów uzwojeń silnika, które warto byłoby dorzucić do tego artykułu proszę o kontakt.

---

Oznaczanie faz

Skoro mamy już ustalone punkty uzwojenia silnika, oznaczymy teraz fazy, by w ramach tego cyklu artykułów była jednolitość ich nazw i kierunku kręcenia się silnika.

W tym celu potrzebować będziemy jakieś źródło zasilania np. baterię 1,5V (ja miałem "pod ręką" baterię AAA). Taka bateria nam wystarczy, gdyż nie będziemy silnikiem kręcić, a zbyt duży prąd będzie nam przeszkadzał. Jeżeli jednak silnik nie będzie reagował, zwiększ napięcie do 2,4-3V.

Ze względu na to, iż uzwojenia wirnika mają zaledwie kilka Ω, wszelkie podłączanie źródła zasilania wykonujemy na nie dłużej niż 1-2 sekundy, by nie narażać uzwojeń silnika na uszkodzenie.

Ma to szczególnie znaczenie, gdy użyjesz źródła zasilania o znacznie wyższym napięciu niż 1,5V i o dużej wydajności prądowej.

Przygotujemy sobie tabelkę o kolumnach jak niżej, która ułatwi nam wyznaczenie faz:

Nazwa przewodu	Kolor	Faza

Krok 1

Dowolnie oznaczamy przewody symbolem i/lub kolorami, a przewód pierwszy (P1) uznajemy za fazę U:

Nazwa przewodu	Kolor	Faza
P1	brązowy	U
P2	żółty
P3	zielony

Czyli jedną fazę już mamy :-)


Krok 2

Na obudowie silnika (stojanie) w dowolnym miejscu zaznaczamy markerem znacznik. Proponuję jednak zrobić to w miejscu oznaczającym godzinę 9:00, patrząc na dysk położony tak jak na zdjęciu:

Rys. Oznaczenie pozycji początkowej.

Krok 3

Do przewodu fazy U (P1) podłączamy biegun dodatni baterii, a biegun ujemny do przewodu P2. Silnik powinien się poruszyć i ustawić w stabilnej pozycji. Od tego momentu nie wolno poruszyć wirnikiem!


Krok 4

Nie zmieniając położenia wirnika (!), markerem lub w inny sposób, oznaczamy go w miejscu leżącym naprzeciwko znacznika, który nanieśliśmy w kroku nr 2:

Rys. Oznaczenie pozycji wirnika.

Znacznik ten przyda nam się w dalszej części artykułu.

Krok 5

Nie zmieniając położenia wirnika (!), podłączamy biegun dodatni baterii ponownie do przewodu fazy U (P1), a ujemny do przewodu P3. Silnik powinien wykonać fragment obrotu w jedną ze stron (lewo lub prawo). W zależności od tego, w którą stronę silnik wykonał ruch, oznaczamy przewody w następujący sposób:

Jeżeli wykonał ruch w prawo (zgodnie ze wskazówkami zegara):

Nazwa przewodu	Kolor	Faza
P1	brązowy	U
P2	żółty	V
P3	zielony	W

Jeżeli wykonał ruch w lewo (przeciwnie do wskazówek zegara):

Nazwa przewodu	Kolor	Faza
P1	brązowy	U
P2	żółty	W
P3	zielony	V

I to już koniec - mamy wyznaczone fazy zgodne z naszymi założeniami :-)

Aby nie mylić się w przyszłości, proponuję oznaczyć przewody za pomocą taśmy przezroczystej:

Rys. Oznaczenie przewodów - mnie wyszło tak :-)

---

Kontrola poprawności + wyznaczenie krotności biegunów

Mamy już wyznaczone fazy, ale dobrze byłoby sprawdzić, czy na pewno poprawnie. Przy okazji, ustalimy krotność ilości biegunów magnetycznych, o której pisałem w artykule: Silnik BLDC: Niezbędne podstawy

W tym celu zaczniemy od ręcznego ustawienia wirnika w pozycji nr 1. Następnie będziemy podłączać bieguny baterii zgodnie z poniższą tabelką:

Faza	Krok 1	Krok 2	Krok 3
U	+	NC	-
V	-	+	NC
W	NC	-	+

NC - niepodłączony (Not Connected)

W rezultacie silnik powinien obracać się w prawo (zgodnie ze wskazówkami zegara) i zatrzymywać się na każdym kolejnym biegunie magnetycznym. Po ustawieniu się wirnika w nowej pozycji (nie ruszając wirnikiem) zaznacz ją markerem na stojanie silnika.

Powtarzając kroki od 1 do 3 i zaznaczając markerem lokalizację biegunów magnetycznych postępuj tak, aż do osiągnięcia pełnego obrotu.

Jeżeli silnik przeskakuje kolejne kroki, bez zachowania równych odstępów między nimi lub kręci się w lewą stronę oznacza to, że nieprawidłowo oznaczyłeś fazy lub podłączasz baterię niezgodnie z tabelką powyżej.

W moim przypadku potrzebowałem 12 kroków, czyli 12 biegunów magnetycznych:

Rys. Wyznaczenie ilości biegunów magnetycznych.

Skoro więc silnik ma 12 biegunów magnetycznych i jest to silnik trójfazowy, to oznacza, że krotność biegunów magnetycznych wynosi:

Krotność biegunów magnetycznych jest zawsze liczbą całkowitą.

Czyli w przypadku powyższego silnika, zbudowany jest on tak samo jak ten:

Rys, Silnik BLDC trójfazowy o czterokrotnej
ilości biegunów magnetycznych.

W Twoim przypadku może być jednak inaczej, w zależności jaki silnik posiadasz. Dlatego nie zdziw się, jeżeli okaże się, że krotność jest różna od cztery, a może wynosić zaledwie jeden.

---

Podsumowanie

Podsumowując:

• mamy silnik,
• wiemy gdzie są wyprowadzenia uzwojeń,
• mamy ustalone fazy U, V oraz W,
• znamy krotność biegunów magnetycznych,

Teraz powinniśmy przygotować sterownik i o tym będzie następny artykuł z cyklu: Silnik BLDC: Spis treści