א מנועי DC ללא מברשות (מנוע BLDC: מנוע זרם ישיר ללא מברשת) הוא מנוע תלת פאזי שסיבובו מונע על ידי כוחות המשיכה והדחייה בין מגנטים קבועים ואלקטרומגנטים. זהו מנוע סינכרוני המשתמש בכוח ישיר זרם (DC). סוג מנוע זה נקרא לרוב 'מנוע DC ללא מברשות ' מכיוון ביישומים רבים הוא משתמש במברשות במקום במנוע DC (מנוע DC מוברש או מנוע קומוטטור). מנוע DC ללא מברשות הוא למעשה מנוע סינכרוני מגנט קבוע המשתמש בכניסת חשמל של DC ומשתמש במהפך כדי להמיר אותו לאספקת חשמל של AC תלת פאזי עם משוב מיקום.
א מנוע DC ללא מברשות (BLDC) פועל באמצעות אפקט האולם ומורכב מכמה רכיבי מפתח: רוטור, סטטור, מגנט קבוע ובקר מנוע כונן. הרוטור כולל ליבות פלדה מרובות ופיתולים המחוברים לפיר הרוטור. כאשר הרוטור מסתובב, הבקר משתמש בחיישן זרם כדי לקבוע את מיקומו, ומאפשר לו להתאים את הכיוון והחוזק של הזרם הזורם דרך פיתולי הסטטור. תהליך זה מייצר ביעילות מומנט.
בשילוב עם בקר הכונן האלקטרוני שמנהל את הפעולה ללא מברשות וממיר את כוח DC המסופק לכוח AC, מנועי BLDC יכולים לספק ביצועים הדומים לזה של מנועי DC מוברשים, אך ללא מגבלות המברשות, אשר נשחקות לאורך זמן. מסיבה זו, מנועי BLDC מכונים לעתים קרובות מנועים שנמצאים (EC), ומבחנים אותם ממנועים מסורתיים המסתמכים על נסיעה מכנית עם מברשות.
סוג מנוע נפוץ
ניתן לסווג מנועים על בסיס אספקת הכוח שלהם (AC או DC) והמנגנון שהם משתמשים כדי לייצר סיבוב. להלן, אנו מספקים סקירה קצרה של המאפיינים והיישומים מכל סוג.
מהו מנוע DC מוברש? מדריך מקיף
מנועי DC מוברשים היו מזמן מצרך עיקרי בעולם הנדסת החשמל. מנועים אלה ידועים בזכות הפשטות, האמינות והיעילות שלהם, נמצאים בשימוש נרחב ביישומים רבים הנעים בין מכשירי חשמל ביתיים למכונות תעשייתיות. במאמר זה, אנו נספק סקירה מפורטת של מנועי DC מוברשים , נבחן את פעולתם, רכיביהם, היתרונות, החסרונות והשימושים הנפוצים שלהם, כמו גם השוואה לעמיתיהם חסרי המברשות.
הבנת היסודות של מנועי DC מוברשים
מנוע DC מוברש הוא סוג של מנוע חשמלי זרם ישיר (DC) הנשען על מברשות מכניות כדי לספק זרם לפיתולי המנוע. העיקרון הבסיסי העומד מאחורי פעולת המנוע כרוך באינטראקציה בין שדה מגנטי לזרם חשמלי , ויוצר כוח סיבוב המכונה מומנט.
כיצד עובדים מנועי DC מוברשים?
במנוע DC מוברש, זרם חשמלי זורם דרך קבוצת פיתולים (או ארמורה) הממוקמת על הרוטור. כאשר הזרם זורם דרך הפיתולים, הוא מקיים אינטראקציה עם השדה המגנטי המיוצר על ידי מגנטים קבועים או סלילי שדה . אינטראקציה זו יוצרת כוח הגורם לסובב את הזרוע.
הקומוטטור הוא רכיב מפתח במנוע DC מוברש. זהו מתג מסתובב שהופך את כיוון הזרימה הזרם דרך פיתולי הזרוע כאשר המנוע מסתובב. זה מבטיח שהזרם ממשיך להסתובב באותו כיוון, ומספק תנועה עקבית.
רכיבי מפתח במנוע DC מוברש
Armature (רוטור) : החלק המסתובב של המנוע המכיל את הפיתולים ומתקשר עם השדה המגנטי.
Commutator : מתג מכני שמבטיח שהזרימה הנוכחית מתהפכת בפיתולים כשהמנוע מסתובב.
מברשות : מברשות פחמן או גרפיט השומרות על מגע חשמלי עם הקומוטטור, מה שמאפשר לזרם לזרום אל תוך הזרוע.
סטטור : החלק הנייח של המנוע, המורכב בדרך כלל ממגנטים או אלקטרומגנטים קבועים שיוצרים את השדה המגנטי.
פיר : המוט המרכזי המחובר לארמורה המעביר את הכוח הסיבוב לעומס.
מנועי DC מוברשים נותרים טכנולוגיה חיונית בענפים רבים בגלל הפשטות, האמינות והיעילות שלהם. אמנם יש להם מגבלות, כמו בלאי מברשות ויעילות מופחתת במהירויות גבוהות, אך היתרונות שלהם - כמו מומנט התחלה גבוה וקלות שליטה - מבטאים את המשך הרלוונטיות שלהם במגוון יישומים. בין אם במכשירי משק בית , כלי חשמל , או רובוטיקה קטנה , מנועי DC מוברשים מציעים פיתרון מוכח למשימות הדורשות כוח מתון ושליטה מדויקת.
מהו מנוע צעד? מדריך שלם
מנועי צעד הם סוג של מנוע DC הידוע ביכולתם לנוע בצעדים או בתוספות מדויקות, מה שהופך אותם לאידיאליים ליישומים הדורשים תנועה מבוקרת. שלא כמו מנועים קונבנציונליים, המסתובבים ברציפות כאשר הם מופעלים, מנוע צעד מחלק סיבוב מלא למספר צעדים נפרדים, שכל אחד מהם הוא חלק מדויק של הסיבוב השלם. יכולת זו הופכת אותם לבעלי ערך למגוון רחב של יישומים בתעשיות כמו רובוטיקה, הדפסת תלת מימד , אוטומציה ועוד.
במאמר זה נחקור את היסודות של מנועי צעד , עקרונות העבודה שלהם, סוגים, יתרונות, חסרונות, יישומים וכיצד הם משווים לטכנולוגיות מוטוריות אחרות.
איך עובד מנוע צעד?
מנוע צעד פועל על עקרון האלקטרומגנטיות. יש לו רוטור (החלק הנע) וסטטור (החלק הנייח), בדומה לסוגים אחרים של מנועים חשמליים. עם זאת, מה שמבדיל מנוע צעד הוא כיצד הסטטור ממריץ את הסלילים שלו כדי לגרום לרוטור להסתובב במדרגות נפרדות.
עיקרון עבודה בסיסי
כאשר הזרם זורם דרך סלילי הסטטור, הוא מייצר שדה מגנטי שמתקשר עם הרוטור, וגורם לו להסתובב. הרוטור עשוי בדרך כלל מגנט קבוע או מחומר מגנטי, והוא נע בתוספות קטנות (מדרגות) כאשר הזרם דרך כל סליל מופעל ומכבה ברצף ספציפי.
כל שלב תואם סיבוב קטן, בדרך כלל נע בין 0.9 ° ל- 1.8 ° לשלב , אם כי זוויות צעד אחרות אפשריות. על ידי המניעת סלילים שונים בסדר מדויק, המנוע מסוגל להשיג תנועה עדינה ומבוקרת.
זוויות צעד ודיוק
הרזולוציה של מנוע צעד מוגדרת על ידי זווית הצעד . לדוגמה, מנוע צעד עם זווית צעד של 1.8 מעלות ישלים סיבוב מלא אחד (360 °) ב -200 צעדים. זוויות צעד קטנות יותר, כמו 0.9 מעלות , מאפשרות שליטה עדינה עוד יותר, עם 400 שלבים להשלמת סיבוב מלא. ככל שזווית הצעד קטנה יותר, כך דיוק תנועת המנוע גדול יותר.
סוגי מנועי צעד
מנועי צעד מגיעים בכמה סוגים, שכל אחד מהם נועד להתאים ליישומים ספציפיים. הסוגים העיקריים הם:
1. צעד מגנט קבוע (צעד אחר הצהריים)
מנוע צעד מגנט קבוע משתמש ברוטור מגנט קבוע ופועל באופן דומה למנוע DC . השדה המגנטי של הרוטור נמשך לשדה המגנטי של הסטטור, ולדרגות הרוטור כדי להתיישר עם כל סליל מופעל.
יתרונות : עיצוב פשוט, עלות נמוכה ומומנט בינוני במהירויות נמוכות.
יישומים : משימות מיקום בסיסיות כמו במדפסות או סורקים.
2. צעד רתיעה משתנה (צעד VR)
במנוע צעד רצון משתנה , הרוטור עשוי מליבת ברזל רכה, ולרוטור אין מגנטים קבועים. הרוטור עובר למזער את חוסר הרצון (ההתנגדות) לשטף מגנטי. ככל שהזרם בסלילים מחליף, הרוטור נע לעבר האזור המגנטי ביותר, צעד אחר צעד.
3. מנוע צעד היברידי
מנוע צעד היברידי משלב את התכונות של מגנט קבוע וגם מנועי צעד רתיעה משתנים. יש לו רוטור העשוי ממגנטים קבועים אך מכיל גם אלמנטים ברזל רכים המשפרים את הביצועים ומספקים תפוקת מומנט טובה יותר. מנועים היברידיים מציעים את הטוב ביותר משני העולמות: מומנט גבוה ושליטה מדויקת.
יתרונות : יעילות גבוהה יותר, יותר מומנט וביצועים טובים יותר מאשר סוגי PM או VR.
יישומים : רובוטיקה, מכונות CNC, מדפסות תלת מימד ומערכות אוטומציה.
מנועי צעד הם רכיבים חיוניים במערכות הדורשות מיקום מדויק, בקרת מהירות ומומנט במהירות נמוכה. עם היכולת שלהם לנוע בתוספות מדויקות, הם מצטיינים ביישומים כמו של הדפסת תלת מימד , של רובוטיקה , מכונות CNC ועוד. למרות שיש להם מגבלות מסוימות, כגון יעילות מופחתת במהירויות גבוהות יותר ורטט במהירויות נמוכות, אמינותן, הדיוק וקלות השליטה שלהם הופכים אותם לכרחיים בתעשיות רבות.
אם אתה שוקל מנוע צעד לפרויקט הבא שלך, חשוב להעריך את הצרכים שלך ואת היתרונות והחסרונות הספציפיים כדי לקבוע אם מנוע צעד הוא הבחירה הנכונה ליישום שלך.
מהו מנוע אינדוקציה? סקירה מקיפה
מנוע אינדוקציה הוא סוג של מנוע חשמלי הפועל על סמך העיקרון של אינדוקציה אלקטרומגנטית. זהו אחד המנועים הנפוצים ביותר ביישומים תעשייתיים ומסחריים בגלל הפשטות, העמידות והיעילות שלו. במאמר זה נצלול לעקרון העבודה של מנועי אינדוקציה, סוגיהם, היתרונות, החסרונות והיישומים הנפוצים שלהם, כמו גם השוואה עם סוגים מוטוריים אחרים.
איך מנוע אינדוקציה עובד?
מנוע הגיוס פועל על פי העיקרון של אינדוקציה אלקטרומגנטית , שהתגלה על ידי מייקל פארדיי. בעיקרו של דבר, כאשר מוליך ממוקם בשדה מגנטי משתנה, נוצר זרם חשמלי במוליך. זהו העיקרון הבסיסי העומד מאחורי הפעלת כל מנועי האינדוקציה.
רכיבי מפתח במנוע אינדוקציה
מנוע אינדוקציה מורכב בדרך כלל משני חלקים עיקריים:
סטטור : החלק הנייח של המנוע, עשוי בדרך כלל מפלדה למינציה, המכיל סלילים המופעלים על ידי זרם חילופין (AC) . הסטטור מייצר שדה מגנטי מסתובב כאשר AC מועבר דרך הסלילים.
רוטור : החלק המסתובב של המנוע, ממוקם בתוך הסטטור, שיכול להיות רוטור כלוב סנאי (הנפוץ ביותר) או רוטור פצע. הרוטור נוצר להסתובב על ידי השדה המגנטי המיוצר על ידי הסטטור.
עיקרון העבודה הבסיסי
כאשר כוח AC מסופק לסטטור, הוא מייצר שדה מגנטי מסתובב.
שדה מגנטי מסתובב זה גורם לזרם חשמלי ברוטור עקב אינדוקציה אלקטרומגנטית.
הזרם המושרה ברוטור מייצר שדה מגנטי משלו, המתקשר עם השדה המגנטי של הסטטור.
כתוצאה מאינטראקציה זו, הרוטור מתחיל להסתובב ויוצר פלט מכני. על הרוטור תמיד 'צ'ייס ' השדה המגנטי המסתובב המיוצר על ידי הסטטור, וזו הסיבה שהוא נקרא מנוע אינדוקציה - מכיוון שהזרם ברוטור הוא 'מושר ' על ידי השדה המגנטי ולא מסופק ישירות.
להחליק במנועי אינדוקציה
מאפיין ייחודי של מנועי אינדוקציה הוא שהרוטור אף פעם לא מגיע לאותה מהירות כמו השדה המגנטי בסטטור. ההבדל בין מהירות השדה המגנטי של הסטטור לבין המהירות בפועל של הרוטור ידוע בשם החלקה . החלקה נחוצה כדי לגרום לזרם ברוטור, וזה מה שמייצר מומנט.
סוגי מנועי אינדוקציה
מנועי אינדוקציה מגיעים בשני סוגים עיקריים:
1. מנוע אינדוקציה לכלוב סנאי
זהו הסוג הנפוץ ביותר של מנוע אינדוקציה. הרוטור מורכב מפלדה למינציה עם מוטות מוליכים המסודרים בלולאה סגורה. הרוטור דומה לכלוב סנאי , ובגלל הבנייה הזו הוא פשוט, מחוספס ואמין.
2. מנוע אינדוקציה של רוטור פצע
בסוג זה, הרוטור מורכב מתפתלות (במקום סורגים קצרים) ומחובר להתנגדות חיצונית. זה מאפשר שליטה רבה יותר על המהירות והמומנט של המנוע, מה שהופך אותו לשימושי ביישומים ספציפיים מסוימים.
מהו מנוע סינכרוני? סקירה מפורטת
מנוע סינכרוני הוא סוג של מנוע AC הפועל במהירות קבועה, הנקראת מהירות סינכרונית, ללא קשר לעומס על המנוע. המשמעות היא שהרוטור של המנוע מסתובב באותה מהירות כמו השדה המגנטי המסתובב המיוצר על ידי הסטטור. בניגוד למנועים אחרים, כמו מנועי אינדוקציה, מנוע סינכרוני דורש מנגנון חיצוני להתחיל, אך הוא יכול לשמור על מהירות סינכרונית לאחר הפעלה.
במאמר זה נחקור את העיקרון העובד של מנועים סינכרוניים, סוגיהם, יתרונותיהם, חסרונות, יישומים וכיצד הם נבדלים מסוגי מוטוריים אחרים כמו מנועי אינדוקציה.
איך עובד מנוע סינכרוני?
הפעולה הבסיסית של מנוע סינכרוני כוללת את האינטראקציה בין השדה המגנטי המסתובב המיוצר על ידי הסטטור לשדה המגנטי שנוצר על ידי הרוטור. הרוטור, שלא כמו במנועי אינדוקציה, מצויד בדרך כלל במגנטים קבועים או אלקטרומגנטים המופעלים על ידי זרם ישיר (DC).
רכיבי מפתח של מנוע סינכרוני
מנוע סינכרוני טיפוסי מורכב משני רכיבים עיקריים:
סטטור : החלק הנייח של המנוע, המורכב בדרך כלל מפיתולים המופעלים על ידי אספקת AC . הסטטור מייצר שדה מגנטי מסתובב כאשר זרם AC זורם דרך הפיתולים.
רוטור : החלק המסתובב של המנוע, שיכול להיות מגנט קבוע או רוטור אלקטרומגנטי המופעל על ידי אספקת DC . השדה המגנטי של הרוטור ננעל פנימה עם השדה המגנטי המסתובב של הסטטור, וגורם לרוטור להסתובב במהירות סינכרונית.
עיקרון העבודה הבסיסי
כאשר כוח AC על פיתולי הסטטור, מופעל שדה מגנטי מסתובב . נוצר
הרוטור, עם השדה המגנטי שלו, ננעל לשדה מגנטי מסתובב זה, כלומר הרוטור עוקב אחר השדה המגנטי של הסטטור.
כאשר השדות המגנטיים מקיימים אינטראקציה, הרוטור מסנכרן עם השדה המסתובב של הסטטור, ושניהם מסתובבים באותה מהירות. זו הסיבה שזה נקרא מנוע סינכרוני - הרוטור פועל בסנכרון עם תדירות אספקת AC.
מכיוון שמהירות הרוטור תואמת את השדה המגנטי של הסטטור, מנועים סינכרוניים פועלים במהירות קבועה שנקבע על ידי תדירות אספקת AC ומספר הקטבים במנוע.
סוגים של מנועים סינכרוניים
מנועים סינכרוניים מגיעים במספר תצורות שונות, תלוי בעיצוב הרוטור וביישום.
1. מנוע סינכרוני מגנט קבוע (PMSM)
במנוע מגנט קבוע סינכרוני , הרוטור מצויד במגנטים קבועים, המספקים את השדה המגנטי לסנכרון עם השדה המגנטי המסתובב של הסטטור.
יתרונות : יעילות גבוהה, עיצוב קומפקטי וצפיפות מומנט גבוהה.
יישומים : משמשים ביישומים בהם נדרשת בקרת מהירות מדויקת, כגון כלי רכב חשמליים ומכונות לדיוק גבוה.
2. מנוע סינכרוני רוטור פצע
מנוע סינכרוני של רוטור פצע משתמש ברוטור שנפצע עם פיתולי נחושת, המופעלים על ידי אספקת DC דרך טבעות החלקה. פיתולי הרוטור מייצרים את השדה המגנטי הדרוש לסנכרון עם הסטטור.
יתרונות : חזקים יותר ממנועי מגנט קבועים ומסוגלים לעמוד ברמות כוח גבוהות יותר.
יישומים : משמשים במערכות תעשייתיות גדולות בהן יש צורך בהספק גבוה ומומנט, כגון גנרטורים ותחנות כוח.
3. מנוע סינכרוני היסטריזה
מנוע סינכרוני היסטריזה משתמש ברוטור עם חומרים מגנטיים המציגים היסטריה (הפיגור בין המגנטציה לשדה המופעל). מנוע מסוג זה ידוע בפעולה החלק והשקט שלו.
יתרונות : רטט ורעש נמוך במיוחד.
יישומים : נפוצים בשעונים , סנכרון מכשירים , ויישומים אחרים במומל נמוך בהם נדרשת פעולה חלקה.
מנועים סינכרוניים הם מכונות חזקות, יעילות ומדויקות המציעות ביצועים עקביים ביישומים הדורשים מהירות קבועה ותיקון גורם כוח . הם מועילים במיוחד במערכות תעשייתיות גדולות, ייצור חשמל ויישומים שבהם סנכרון מדויק הוא מכריע. עם זאת, המורכבות שלהם, העלות הראשונית הגבוהה והצורך במנגנוני התחלה חיצוניים הופכים אותם פחות מתאימים ליישומים מסוימים בהשוואה לסוגים מוטוריים אחרים כמו מנועי אינדוקציה.
מנגנון מנוע DC ללא מברשות
מנועי DC ללא מברשות פועלים באמצעות שני רכיבים עיקריים: רוטור המכיל מגנטים קבועים וסטטור המצויד בסלילי נחושת שהופכים לאלקטרומגנטים כאשר הזרם זורם דרכם.
מנועים אלה מסווגים לשני סוגים: inrunner (מנועי רוטור פנימיים) ו- Outrunner (מנועי רוטור חיצוניים). במנועי inrunner, הסטטור ממוקם חיצונית בזמן שהרוטור מסתובב פנימה. לעומת זאת, במנועים Outrunner, הרוטור מסתובב מחוץ לסטטור. כאשר הזרם מסופק לסלילי הסטטור, הם מייצרים אלקטרומגנט עם קוטבים צפון ודרום מובחנים. כאשר הקוטביות של האלקטרומגנט הזה מתיישרת עם זו של המגנט הקבוע הפונה, הקטבים הדומים דוחים זה את זה, וגורמים לרוטור להסתובב. עם זאת, אם הזרם נשאר קבוע בתצורה זו, הרוטור יסתובב לרגע ואז ייפסק ככל שהאלקטרומגנטים המנוגדים והמגנטים הקבועים מתיישרים. כדי לשמור על סיבוב רציף, הזרם מסופק כאות תלת פאזי, המשנה באופן קבוע את הקוטביות של האלקטרומגנט.
מהירות הסיבוב של המנוע תואמת את תדר האות התלת פאזי. לכן, כדי להשיג סיבוב מהיר יותר, ניתן להגדיל את תדר האות. בהקשר של רכב שלט רחוק, האצת הרכב על ידי הגדלת המצערת מורה ביעילות את הבקר להעלות את תדר המיתוג.
איך מנוע DC ללא מברשות עובד?
א מנוע DC ללא מברשות , המכונה לעתים קרובות מנוע סינכרוני מגנט קבוע, הוא מנוע חשמלי הידוע ביעילות הגבוהה שלו, בגודל הקומפקטי, ברעש נמוך ותוחלת חיים ארוכה. הוא מוצא יישומים נרחבים הן בייצור תעשייתי והן במוצרי צריכה.
פעולת מנוע DC ללא מברשות מבוססת על יחסי הגומלין בין חשמל למגנטיות. זה כולל רכיבים כמו מגנטים קבועים, רוטור, סטטור ובקר מהירות אלקטרונית. המגנטים הקבועים משמשים כמקור העיקרי לשדה המגנטי במנוע, בדרך כלל מנצלים חומרי אדמה נדירים. כאשר המנוע מופעל, מגנטים קבועים אלה יוצרים שדה מגנטי יציב המתקשר עם הזרם הזורם בתוך המנוע ויוצר שדה מגנטי של הרוטור.
הרוטור של א מנוע DC ללא מברשות הוא הרכיב המסתובב ומורכב מכמה מגנטים קבועים. השדה המגנטי שלו מקיים אינטראקציה עם השדה המגנטי של הסטטור, וגורם לו להסתובב. הסטטור, לעומת זאת, הוא החלק הנייח של המנוע, המורכב מסלילי נחושת וליבות ברזל. כאשר הזרם זורם דרך סלילי הסטטור, הוא מייצר שדה מגנטי משתנה. על פי חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי, שדה מגנטי זה משפיע על הרוטור ומייצר מומנט סיבוב.
בקר המהירות האלקטרונית (ESC) מנהל את מצבו התפעולי של המנוע ומווסת את מהירותו על ידי שליטה על הזרם המסופק למנוע. ה- ESC מתאים את הפרמטרים השונים, כולל רוחב הדופק, המתח והזרם, כדי לשלוט על ביצועי המנוע.
במהלך הפעולה, הזרם זורם הן בסטטור והן ברוטור, ויוצר כוח אלקטרומגנטי המקיים אינטראקציה עם השדה המגנטי של המגנטים הקבועים. כתוצאה מכך, המנוע מסתובב בהתאם לפקודות מבקר המהירות האלקטרונית, ומייצר עבודה מכנית המניעה את הציוד או המכונות המחוברות.
לסיכום, מנוע DC ללא מברשות פועל על פי העיקרון של אינטראקציות חשמליות ומגנטיות המייצרות מומנט סיבוב בין המגנטים הקבועים המסתובבים לסלילי הסטטור. אינטראקציה זו מניעה את סיבוב המנוע וממירה אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית, ומאפשרת לו לבצע עבודה.
שליטה על מנוע DC ללא מברשות
לאפשר א מנוע DC ללא מברשות לסיבוב, חיוני לשלוט בכיוון והתזמון של הזרם הזורם דרך סליליו. התרשים שלהלן ממחיש את הסטטור (סלילים) ואת הרוטור (מגנטים קבועים) של מנוע BLDC, הכולל שלושה סלילים שכותרתו U, V ו- W, זה מזה 120 מעלות זה מזה. פעולת המנוע מונעת על ידי ניהול השלבים והזרמים בסלילים אלה. זרם זרם זורם ברצף דרך שלב U, ואז שלב V, ולבסוף שלב W. הסיבוב נשמר על ידי החלפת השטף המגנטי ברציפות, מה שגורם למגנטים הקבועים לעקוב אחר השדה המגנטי המסתובב שנוצר על ידי הסלילים. בעיקרו של דבר, יש להחליף ללא הרף את המניעה של סלילי U, V ו- W כדי לשמור על השטף המגנטי המתקבל, ובכך ליצור שדה מגנטי מסתובב שמושך כל הזמן את מגנטים הרוטור.
כרגע ישנן שלוש שיטות בקרת מנוע ללא מברשות מיינסטרים:
1. בקרת גל טרפזית
בקרת גל טרפזואידי, המכונה בדרך כלל בקרת 120 מעלות או בקרת נסיעה של 6 שלבים, היא אחת השיטות הפשוטות ביותר לשליטה על מנועי DC (BLDC) ללא מברשות. טכניקה זו כוללת יישום זרמי גל מרובעים על שלבי המנוע, המסונכרנים עם עקומת ה- EMF הטרפזית של מנוע BLDC כדי להשיג יצירת מומנט אופטימלית. בקרת סולם BLDC מתאימה היטב למגוון עיצובים של מערכות בקרת מנוע על פני יישומים רבים, כולל מכשירי בית, מדחסי קירור, מפוחים HVAC, מעבים, כוננים תעשייתיים, משאבות ורובוטיקה.
שיטת בקרת הגל המרובע מציעה מספר יתרונות, כולל אלגוריתם בקרה פשוט ועלויות חומרה נמוכות, המאפשר מהירויות מנוע גבוהות יותר באמצעות בקר ביצועים סטנדרטי. עם זאת, יש לו גם חסרונות, כמו תנודות מומנט משמעותיות, רמה מסוימת של רעש זרם ויעילות שאינה מגיעה לפוטנציאל המרבי שלו. בקרת גל טרפזואידי מתאימה במיוחד ליישומים שבהם אין צורך בביצועים סיבוביים גבוהים. שיטה זו מנצלת חיישן אולם או באלגוריתם אומדן שאינו אינדוקטיבי כדי לקבוע את מיקום הרוטור ולבצע שש נסיעות (אחת כל 60 מעלות) במחזור חשמלי של 360 מעלות על בסיס מיקום זה. כל נסיעה מייצרת כוח בכיוון ספציפי, וכתוצאה מכך דיוק מיקום יעיל של 60 מעלות במונחים חשמליים. השם 'בקרת גל טרפזואלי ' נובע מהעובדה שצורת הגל זרם הפאזה דומה לצורה טרפזית.
2. בקרת גל סינוס
שיטת בקרת הגל של סינוס מעסיקה אפנון רוחב דופק וקטור חלל (SVPWM) כדי לייצר מתח גל סינוס תלת פאזי, כאשר הזרם המתאים הוא גם גל סינוס. בניגוד לבקרת גל מרובע, גישה זו אינה כוללת שלבי נסיעה נפרדים; במקום זאת, מתייחסים אליו כאילו מספר אינסופי של נסיעות מתרחש בכל מחזור חשמלי.
ברור, בקרת גל סינוס מציעה יתרונות על פני בקרת גל מרובע, כולל תנודות מומנט מופחתות ופחות הרמוניות עדכניות, וכתוצאה מכך חווית בקרה מעודנת יותר. עם זאת, זה דורש ביצועים מתקדמים מעט יותר מהבקר בהשוואה לבקרת גל מרובע, והוא עדיין לא משיג יעילות מנועית מקסימאלית.
3. בקרה מוכווני שדה (POC)
בקרה מוכווני שדה (POC), המכונה גם בקרת וקטור (VC), היא אחת השיטות היעילות ביותר לניהול יעיל מנועי DC ללא מברשות (BLDC) ומנועי סינכרון מגנט קבוע (PMSM). בעוד שבקרת גל סינוס מנהלת את וקטור המתח ושולטת בעקיפין על גודל הנוכחי, אין לה יכולת לשלוט בכיוון הזרם.
.png)
ניתן לראות בשיטת בקרת ה- POC כגרסה משופרת של בקרת גל סינוס, מכיוון שהיא מאפשרת שליטה על הווקטור הנוכחי, ובכך למעשה מנהלת את בקרת הווקטור בשדה המגנטי של המנוע. על ידי שליטה בכיוון השדה המגנטי של סטטור, הוא מבטיח כי השדות המגנטיים של הסטטור והרוטור יישארו בזווית של 90 מעלות בכל עת, מה שממקסם את תפוקת המומנט לזרם נתון.
4. שליטה חסרת חיישנים
בניגוד לשיטות בקרה מוטוריות קונבנציונאליות המסתמכות על חיישנים, שליטה נטולת חיישנים מאפשרת למנוע לפעול ללא חיישנים כמו חיישני אולם או מקודדים. גישה זו מנצלת את נתוני הזרם והמתח של המנוע כדי לברר את מיקום הרוטור. לאחר מכן מחושב את מהירות המנוע על סמך שינויים במיקום הרוטור, תוך שימוש במידע זה כדי לווסת את מהירות המנוע ביעילות.
היתרון העיקרי של שליטה נטולת חיישנים הוא בכך שהוא מבטל את הצורך בחיישנים, ומאפשר פעולה אמינה בסביבות מאתגרות. זה גם חסכוני, הדורש רק שלושה סיכות ותופס שטח מינימלי. בנוסף, היעדר חיישני אולם משפר את תוחלת החיים ואת האמינות של המערכת, מכיוון שאין רכיבים שיכולים להיפגע. עם זאת, החיסרון הבולט הוא שהוא אינו מספק התחלה חלקה. במהירויות נמוכות או כאשר הרוטור נייח, הכוח האלקטרומוטיבי האחורי אינו מספיק, מה שמקשה על גילוי נקודת חציית האפס.
DC מוברש לעומת מנועים ללא מברשות
קווי דמיון בין מנועים מוברשים וחסרי מברשות DC
מנועי DC ללא מברשות ומנועי DC מוברשים חולקים מאפיינים נפוצים ועקרונות תפעוליים מסוימים:
לשני מנועי DC ללא מברשות וגם מוברשים יש מבנה דומה, הכולל סטטור ורוטור. הסטטור מייצר שדה מגנטי, ואילו הרוטור מייצר מומנט דרך האינטראקציה שלו עם שדה מגנטי זה, מה שהופך למעשה אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית.
שְׁנֵיהֶם מנועי DC ללא מברשות ומנועי DC מוברשים דורשים אספקת חשמל של DC כדי לספק אנרגיה חשמלית, שכן פעולתם מסתמכת על זרם ישיר.
שני סוגי המנועים יכולים להתאים את המהירות והמומנט על ידי שינוי מתח הקלט או הזרם, מה שמאפשר גמישות ובקרה בתרחישים שונים של יישומים.
הבדלים בין מנועי DC מוברשים ללא מברשות
בזמן מוברש ו מנועי DC ללא מברשות חולקים קווי דמיון מסוימים, הם גם מראים הבדלים משמעותיים מבחינת הביצועים והיתרונות. מנועי DC מוברשים משתמשים במברשות כדי להעביר את כיוון המנוע, מה שמאפשר סיבוב. לעומת זאת, מנועים ללא מברשות מעסיקים בקרה אלקטרונית כדי להחליף את תהליך המסירה המכני.
סוג מנוע DC ללא מברשות
סוג מנוע BESFOC BLDC
ישנם סוגים רבים של מנוע DC ללא מברשות שנמכר על ידי Jkongmotor, והבנת המאפיינים והשימושים של סוגים שונים של מנועי צעד יעזרו לכם להחליט איזה סוג הכי מתאים לכם.
1. מנוע BLDC רגיל (רוטור פנימי)
BESFOC מספקת NEMA 17, 23, 24, 34, 42, 52 מסגרת וגודל מטרי 36 מ'מ - 130 מ'מ מנוע DC ללא מברשות סטנדרטי. המנועים (הרוטור הפנימי) כוללים 3 -פאזות 12V/24V/36V/48V/72V/110V מתח נמוך ומנועים חשמליים מתח 310 וולט עם טווח חשמל של 10W - 3500W וטווח מהירות של 10rpm - 10000rpm. ניתן להשתמש בחיישני אולם משולבים ביישומים הדורשים מיקום מדויק ומשוב מהירות. בעוד שהאפשרויות הסטנדרטיות מציעות אמינות מצוינת וביצועים גבוהים, ניתן להתאים אישית את רוב המנועים שלנו לעבודה עם מתחים שונים, כוחות, מהירויות וכו '.
2. מנוע BLDC מכוון
מנוע מכוון DC ללא מברשות הוא מנוע עם תיבת הילוכים מובנית (כולל תיבת הילוכים שלוחה, תיבת הילוכים תולעת ותיבת הילוכים פלנטרית). ההילוכים מחוברים לפיר הכונן של המנוע. תמונה זו מראה כיצד מאכלסים את תיבת ההילוכים בבית המנוע.
תיבות הילוכים ממלאות תפקיד מכריע בהורדת המהירות של מנועי DC ללא מברשות תוך שיפור מומנט הפלט. בדרך כלל, מנועי DC ללא מברשות פועלים ביעילות במהירויות הנעות בין 2000 ל 3000 סל'ד. לדוגמה, כאשר הוא משויך לתיבת הילוכים עם יחס הילוכים של 20: 1, ניתן להוריד את מהירות המנוע לכ- 100 עד 150 סל'ד, וכתוצאה מכך עלייה של שנות העשרים במומנט.
בנוסף, שילוב המנוע ותיבת ההילוכים בתוך דיור יחיד ממזער את הממדים החיצוניים של מנועי DC ללא מברשות מכוונות, ומיטב את השימוש בשטח המכונה הזמין.
3. מנוע BLDC רוטור חיצוני
ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיה מובילה לפיתוח ציוד וכלים חיצוניים חיצוניים חזקים יותר. חידוש בולט בכלי חשמל הוא עיצוב המנוע ללא מברשת רוטור חיצוני.
רוטור חיצוני מנועי DC ללא מברשות , או מנועים ללא מברשות המופעלים חיצונית, כוללים עיצוב המשלב את הרוטור מבחוץ, ומאפשר פעולה חלקה יותר. מנועים אלה יכולים להשיג מומנט גבוה יותר מאשר עיצובי רוטור פנימיים בגודל דומה. האינרציה המוגברת המסופקת על ידי מנועי רוטור חיצוניים הופכת אותם למתאימים במיוחד ליישומים הדורשים רעש נמוך וביצועים עקביים במהירויות נמוכות יותר.
במנוע הרוטור החיצוני, הרוטור ממוקם חיצונית, ואילו הסטטור ממוקם בתוך המנוע.
רוטור חיצוני מנועי DC ללא מברשות הם בדרך כלל קצרים יותר ממקביליהם הפנימיים הפנימיים, ומציעים פיתרון חסכוני. בעיצוב זה, מגנטים קבועים מודבקים על דיור רוטור הסובב סביב סטטור פנימי עם פיתולים. בשל האינרציה הגבוהה יותר של הרוטור, מנועי הרוטור החיצוניים חווים אדווה מומנט נמוכה יותר בהשוואה למנועים הפנימיים.
4. מנוע BLDC משולב
מנועים משולבים ללא מברשות הם מוצרים מכטרוניים מתקדמים המיועדים לשימוש במערכות אוטומציה ובקרה תעשייתית. מנועים אלה מצוידים בשבב נהג מנוע DC מתמחה ללא מברשות גבוה ללא מברשות, ומספק יתרונות רבים, כולל אינטגרציה גבוהה, גודל קומפקטי, הגנה מלאה, חיווט פשוט ואמינות משופרת. סדרה זו מציעה מגוון מנועים משולבים עם תפוקות כוח בין 100 ל- 400W. יתר על כן, הנהג המובנה משתמש בטכנולוגיית PWM מתקדמת, ומאפשר למנוע ללא מברשות לפעול במהירות גבוהה עם רטט מינימלי, רעש נמוך, יציבות מעולה ואמינות גבוהה. מנועים משולבים כוללים גם עיצוב חיסכון בחלל המפשט את החיווט ומפחית עלויות בהשוואה לרכיבי מנוע נפרדים ונפרדים מסורתיים.
כיצד לבחור נהג מנוע DC ללא מברשות
1. בחירת מנוע מתאים ללא מברשות
התחל בבחירת א מנוע DC ללא מברשות על סמך הפרמטרים החשמליים שלו. חיוני לקבוע מפרטי מפתח כמו טווח המהירות הרצוי, המומנט, המתח המדורג ומומנט המדורג לפני בחירת המנוע המתאים ללא מברשת. בדרך כלל, המהירות המדורגת למנועים ללא מברשות היא סביב 3000 סל'ד, עם מהירות הפעלה מומלצת של לפחות 200 סל'ד. אם יש צורך בפעולה ממושכת במהירויות נמוכות יותר, שקול להשתמש בתיבת הילוכים כדי להפחית את המהירות תוך כדי הגדלת המומנט.
בשלב הבא, בחר א מנוע DC ללא מברשות לפי מידותיו המכניות. ודא שממדי ההתקנה של המנוע, מידות פיר הפלט והגודל הכללי תואמים לציוד שלך. אנו מציעים אפשרויות התאמה אישית למנועים ללא מברשות בגדלים שונים על בסיס דרישות הלקוח.
2. בחירת הנהג הנכון ללא מברשות
בחר את הנהג המתאים על סמך הפרמטרים החשמליים של המנוע ללא מברשות. בבחירת נהג, אשר כי הכוח והמתח המדורג של המנוע נופלים בטווח המותר של הנהג כדי להבטיח תאימות. מגוון הנהגים ללא מברשות שלנו כולל דגמי מתח נמוך (12-60 VDC) ודגמי מתח גבוה (110/220 VAC), המותאמים למנועים בעלי מתח נמוך ולמתח גבוה ללא מתח, בהתאמה. חשוב לא לערבב את שני הסוגים האלה.
בנוסף, שקול את גודל ההתקנה ואת דרישות פיזור החום של הנהג כדי להבטיח שהוא פועל ביעילות בסביבתו.
יתרונות וחסרונות של מנועי DC ללא מברשות
יתרונות
מנועי DC ללא מברשות (BLDC) מציעים מספר יתרונות בהשוואה לסוגי מנוע אחרים, כולל גודל קומפקטי, כוח פלט גבוה, רטט נמוך, רעש מינימלי וחיי שירות מורחבים. להלן כמה יתרונות מרכזיים של מנועי BLDC:
יעילות : מנועי BLDC יכולים לנהל ברציפות מומנט מקסימלי, בניגוד למנועים מוברשים, המשיגים מומנט שיא רק בנקודות ספציפיות במהלך הסיבוב. כתוצאה מכך, מנועי BLDC קטנים יותר יכולים לייצר כוח משמעותי ללא צורך במגנטים גדולים יותר.
יכולת שליטה : ניתן לשלוט במנועים אלה במדויק באמצעות מנגנוני משוב, ומאפשרים מומנט מדויק ומשלוח מהירות. דיוק זה משפר את יעילות האנרגיה, מפחית את ייצור החום ומרחיב את חיי הסוללה ביישומים המופעלים על ידי סוללות.
אריכות ימים והפחתת רעש : ללא מברשות להתלבש, מנועי BLDC הם בעלי תוחלת חיים ארוכה יותר ומייצרים רעש חשמלי נמוך יותר. לעומת זאת, מנועים מוברשים יוצרים ניצוצות במהלך מגע בין מברשות לקומוטטור, וכתוצאה מכך רעש חשמלי, מה שהופך את מנועי BLDC עדיפים ביישומים רגישים לרעש.
יתרונות נוספים כוללים:
יעילות וצפיפות כוח גבוהה יותר בהשוואה למנועי אינדוקציה (כ- 35% ירידה בנפח ומשקל לאותה תפוקה).
חיי שירות ארוכים ופעולה שקטה בגלל מיסבי כדור דיוק.
טווח מהירות רחב ופלט מנוע מלא בגלל עקומת מומנט ליניארית.
הפחתה של הפרעות חשמל.
כיבוי מכני עם מנועי צעד, מוריד את עלויות הבנייה והגדלת מגוון הרכיבים.
חסרונות
למרות היתרונות שלהם, למנועים ללא מברשות יש כמה חסרונות. האלקטרוניקה המתוחכמת הנדרשת לכוננים ללא מברשות גורמת לעלויות כוללות גבוהות יותר בהשוואה למנועים מוברשים.
שיטת בקרה מונחה שדה (POC), המאפשרת שליטה מדויקת בגודל וכיוון השדה המגנטי, מספקת מומנט יציב, רעש נמוך, יעילות גבוהה ותגובה דינאמית מהירה. עם זאת, זה מגיע עם עלויות חומרה גבוהות, דרישות ביצועים מחמירות עבור הבקר והצורך של פרמטרים מוטוריים להתאים מקרוב.
חסרון נוסף הוא שמנועים ללא מברשות עשויים לחוות ריצוד בעת ההפעלה עקב תגובת אינדוקטיבית, וכתוצאה מכך פחות פעולה חלקה בהשוואה למנועים מוברשים.
יֶתֶר עַל כֵּן, מנועי DC ללא מברשות מחייבים ידע וציוד מיוחד לתחזוקה ותיקון, מה שהופך אותם לנגישים פחות למשתמשים ממוצעים.
שימושים ויישומים של מנועי DC ללא מברשות
מנועי DC ללא מברשות (BLDC) מנוצלים בהרחבה בכל תעשיות שונות, כולל אוטומציה תעשייתית, רכב, ציוד רפואי ומודיעין מלאכותי, בגלל אריכות החיים שלהם, רעש נמוך ומומנט גבוה.
1. אוטומציה תעשייתית
באוטומציה תעשייתית, מנועי DC ללא מברשות הם מכריעים ליישומים כמו מנועי סרוו, כלי מכונת CNC ורובוטיקה. הם משמשים כמפעילים השולטים בתנועות של רובוטים תעשייתיים למשימות כמו ציור, הרכבת מוצרים וריתוך. יישומים אלה דורשים מנועים בעלי דיוק גבוה ויעילות גבוהה, אשר מנועי BLDC מצוידים היטב לספק.
2. כלי רכב חשמליים
מנועי DC ללא מברשות הם יישום משמעותי ברכבים חשמליים, במיוחד משמשים כמנועי כונן. הם מכריעים במיוחד בתחליפים פונקציונליים הדורשים שליטה מדויקת ובאזורים שבהם משתמשים ברכיבים לעתים קרובות, המחייבים ביצועים לאורך זמן. לאחר מערכות הגה כוח, מנועי מדחס למזגן מייצגים יישום ראשוני למנועים אלה. יתר על כן, מנועי משיכה לרכבים חשמליים (EVS) מציגים גם הזדמנות מבטיחה למנועי DC ללא מברשות. בהתחשב בכך שמערכות אלה פועלות על כוח סוללה מוגבלת, חיוני שהמנועים יהיו יעילים וקומפקטיים כאל מגבלות שטח צמודות.
מכיוון שרכבים חשמליים מחייבים מנועים יעילים, אמינים וקלים בכדי לספק כוח, מנועי DC ללא מברשות, בעלי תכונות אלה, מנוצלים בהרחבה במערכות הכונן שלהם.
3. תעופה וחלל ומל'טים
בענף התעופה והחלל, מנועי DC ללא מברשות הם מהמנועים החשמליים הנפוצים ביותר בגלל הביצועים החריגים שלהם, וזה חיוני ביישומים אלה. טכנולוגיית חלל מודרנית מסתמכת על מנועי DC עוצמתיים וחסרי מברשות למערכות עזר שונות במטוסים. מנועים אלה משמשים לבקרת משטחי טיסה ומערכות הפעלה בתא, כגון משאבות דלק, משאבות לחץ אוויר, מערכות אספקת חשמל, גנרטורים וציוד חלוקת חשמל. הביצועים הבולטים והיעילות הגבוהה של מנועי DC ללא מברשות בתפקידים אלה תורמים לשליטה מדויקת של משטחי הטיסה, ומבטיחים יציבות ובטיחות מטוסים.
בטכנולוגיית מזל'ט, מנועי DC ללא מברשות משמשים לבקרת מערכות שונות, כולל מערכות הפרעות, מערכות תקשורת ומצלמות. מנועים אלה מתייחסים למעשה לאתגרים של עומס גבוה ותגובה מהירה, ומספקים כוח תפוקה גבוה ותגובה מהירה כדי להבטיח את האמינות והביצוע של המל'טים.
4. ציוד רפואי
מנועי DC ללא מברשות משמשים גם בהרחבה בציוד רפואי, כולל מכשירים כמו לבבות מלאכותיים ומשאבות דם. יישומים אלה דורשים מנועים שהם דיוק גבוה, אמין וקל משקל, כולם מאפיינים שמנועי DC ללא מברשות יכולים לספק.
כמנוע יעיל מאוד, רעש נמוך וארוך טווח, מנועי DC ללא מברשות משמשים בהרחבה בתחום הציוד הרפואי. ההשתלבות שלהם במכשירים כמו משאבות רפואיות, משאבות עירוי ומיטות כירורגיות שיפרו את היציבות, הדיוק והאמינות של מכונות אלה, ותרמו משמעותית להתקדמות בטכנולוגיה הרפואית.
5. בית חכם
בתוך מערכות בית חכם, מנועי DC ללא מברשות משמשים במכשירים שונים, כולל מאווררים במחזור, מכשירי אדים, מסדיות לחות, מטהרי אוויר, מאווררי חימום וקירור, מייבשי ידיים, מנעולים חכמים ודלתות חשמליות וחלונות. המעבר ממנועי אינדוקציה למנועי DC ללא מברשות ובקרייהם המתאימים במכשירים ביתיים מספקים טוב יותר את הדרישות ליעילות אנרגיה, קיימות סביבתית, אינטליגנציה מתקדמת, רעש נמוך ונוחות משתמשים.
מנועי DC ללא מברשות נעשה שימוש במשך זמן רב באלקטרוניקה צרכנית, כולל מכונות כביסה, מערכות מיזוג אוויר וניקוי אבק. לאחרונה, הם מצאו יישומים במאווררים, שם היעילות הגבוהה שלהם הורידה משמעותית את צריכת החשמל.
לסיכום, השימושים המעשיים של מנועי DC ללא מברשות נפוצים בחיי היומיום. מנועי DC ללא מברשות (BLDC) יעילים, עמידים ורב -תכליתיים, המשרתים מגוון רחב של יישומים בכל תעשיות שונות. העיצוב, הסוגים השונים והיישומים שלהם מקים אותם כמרכיבים חיוניים בטכנולוגיה ואוטומציה עכשווית.
English
العربية
Français
Русский
Español
Português
Deutsch
italiano
日本語
한국어
Nederlands
Tiếng Việt
ไทย
Polski
Türkçe
ພາສາລາວ
ភាសាខ្មែរ
Bahasa Melayu
ဗမာစာ
Filipino
Bahasa Indonesia
magyar
Română
Čeština
Монгол
қазақ
Српски
हिन्दी
فارسی
Slovenčina
Slovenščina
Norsk
Svenska
українська
Ελληνικά
Suomi
Հայերեն
עברית
Latine
Dansk
Shqip
বাংলা
Hrvatski
Afrikaans
Gaeilge
Eesti keel
Oʻzbekcha
latviešu
Azərbaycan dili
Български
Català
