עקרונות של מנועי DC (BLDC) ללא מברשות והדרך הנכונה להשתמש בהם

המנוע הבסיסי ביותר הוא המנוע 'DC (מנוע מברשת) '. על ידי הנחת סליל בשדה מגנטי והעברת זרם זורם דרכו, הסליל יוחל על ידי הקטבים המגנטיים מצד אחד ונמשך לצד השני בו זמנית, וימשיך להסתובב תחת פעולה זו. במהלך הסיבוב, הזרם הזורם דרך הסליל מתהפך, וגורם לו להסתובב ברציפות. יש חלק מהמנוע שנקרא 'Commutator ' שמופעל על ידי 'מברשות ', הממוקמות מעל 'ציוד ההיגוי ' ונעות ברציפות כשהוא מסתובב. על ידי שינוי מיקום המברשות, ניתן לשנות את כיוון הזרם. הקומוטטור והמברשות הם מבנים חיוניים לסיבוב של מנוע DC.

איור 1: תרשים סכמטי של פעולת מנוע DC (מנוע מוברש).

הקומוטטור מחליף את זרימת הזרם בסליל, והופך את כיוון הפולנים כך שהם תמיד יסתובבו ימינה. המברשות מספקות כוח אל הקומוטטור שמסתובב עם הפיר.

מנועים הפעילים בתחומים רבים

סיווגנו מנועים לפי סוג אספקת חשמל ועקרון הסיבוב (איור 2). בואו נסתכל בקצרה על המאפיינים והשימושים של כל סוג של מנוע.

איור 2: סוגים עיקריים של מנועים

מנועי DC (מנועים מוברשים), שהם פשוטים וקלים לשליטה, משמשים לרוב ליישומים כמו פתיחה וסגירה של מגשי דיסק אופטיים במכשירי בית. הם משמשים גם ברכב ליישומים כמו פתיחה וסגירה של מראות חשמליות ובקרת כיוון. למרות שהוא לא יקר וניתן להשתמש בו בתחומים רבים, יש לו חסרונות. מכיוון שהקומוטטור בא במגע עם המברשות, יש לו אורך חיים קצר ויש להחליף את המברשות מדי פעם או תחת אחריות.

מנוע צעד יסתובב עם מספר הפולסים החשמליים שנשלחו אליו. כמות התנועה תלויה במספר הדחפים החשמליים שנשלחו אליה, מה שהופך אותה מתאימה להתאמת מיקום.

לעתים קרובות הוא משמש בבית לצורך 'הזנת נייר של מכונות ומדפסות פקס ' וכו ', מכיוון ששלבי ההאכלה של מכונת פקס תלויים במפרט (חריטה, דמיון), מנוע דריכה שמסתובב עם מספר הדחפים החשמליים קל מאוד לשימוש. קל לפתור את הבעיה שהמכונה נעצרת באופן זמני ברגע שהאות נעצר. מנועים סינכרוניים, שמספר הסיבובים שלהם משתנה עם תדירות אספקת החשמל, משמשים ביישומים כמו 'טבלאות סיבוביות לתנורי מיקרוגל.

לסט המנוע מפחית הילוכים כדי להשיג את מספר הסיבובים המתאימים לחימום מזון. מנועי אינדוקציה מושפעים גם מתדירות אספקת החשמל, אך התדירות ומספר המהפכות אינם חופפים זה לזה. בעבר שימשו מנועי AC אלה במאווררים או במכונות כביסה.

כפי שאתה יכול לראות, מגוון רחב של מנועים פעילים בכמה שדות. מהם המאפיינים של מנועי BLDC (מנועים ללא מברשות ) שהופכים אותם למגוונים כל כך?

איך מנוע BLDC מסתובב?

ה- 'bl ' ב מנועי BLDC פירושם 'ללא מברשת ', מה שאומר ש- 'מברשות ' במנועי DC (מנועי מברשת) כבר לא קיימים. תפקיד המברשות במנועי DC (מנועי מברשת) הוא להמריץ את הסלילים ברוטור דרך הקומוטטור. אז איך מנוע BLDC ללא מברשות ממריץ את הסלילים ברוטור? מסתבר שמנועי BLDC משתמשים במגנטים קבועים לרוטור, ואין סליל ברוטור. מכיוון שאין סלילים ברוטור, אין צורך במסיבות ומברשות כדי להניע את המנוע. במקום זאת, הסליל משמש כסטטור (איור 3).

השדה המגנטי שנוצר על ידי המגנטים הקבועים הקבועים במנוע DC (מנוע מברשת) אינו זז ומסתובב על ידי שליטה בשדה המגנטי שנוצר על ידי הסליל (הרוטור) בתוכו. מספר הסיבובים משתנה על ידי שינוי המתח. הרוטור של מנוע BLDC הוא מגנט קבוע, והרוטור מסתובב על ידי שינוי כיוון השדה המגנטי שנוצר על ידי הסלילים סביבו. סיבוב הרוטור נשלט על ידי שליטה בכיוון ועוצמתו של הזרם הזורם דרך הסלילים.

איור 3: תרשים סכמטי של פעולת מנוע BLDC.

   

יתרונות של מנועי BLDC

מנועי BLDC כוללים שלושה סלילים בסטטור, לכל אחד שני חוטים, בסך הכל שישה חוטי עופרת במנוע. במציאות, בדרך כלל יש צורך רק בשלושה חוטים מכיוון שהם מחוברים באופן פנימי, אך זה עדיין אחד יותר ממנוע DC שתואר קודם (מנוע מוברש). זה לא יעבור אך ורק על ידי חיבור מסופי הסוללה החיוביים והשליליים. באשר כיצד להפעיל א מנוע BLDC יוסבר בפרק השני של הסדרה הזו. הפעם אנו הולכים להתמקד ביתרונות של מנועי BLDC.

המאפיין הראשון של מנוע BLDC הוא 'יעילות גבוהה '. ניתן לשלוט בכוח הסיבוב (מומנט) כדי לשמור על הערך המרבי בכל עת, ואילו עם מנועי DC (מנועי מברשת), ניתן לשמור על המומנט המרבי רק לרגע אחד במהלך הסיבוב, ולא ניתן לשמור על הערך המרבי בכל עת. אם מנוע DC (מנוע מברשת) רוצה להשיג מומנט רב כמו מנוע BLDC, הוא יכול רק להגדיל את המגנט שלו. זו הסיבה שאפילו מנוע BLDC קטן יכול לייצר כוח רב.

התכונה השנייה היא 'שליטה טובה ', הקשורה לתפקיד הראשון. מנועי BLDC יכולים להשיג את המומנט, מספר המהפכות וכו ', בדיוק כמו שאתה רוצה שיהיו, ומנועי BLDC יכולים להאכיל את מספר היעד של המהפכות, המומנט וכו', בדיוק. בקרה מדויקת מדכאת את ייצור החום וצריכת החשמל של המנוע. במקרה של כונן הסוללה, ניתן להאריך את זמן הכונן על ידי שליטה מדוקדקת. בנוסף לכל זה, הוא מאופיין בעמידות ורעש חשמלי נמוך. שתי הנקודות לעיל הן היתרונות שהובאו על ידי Brushless.

מצד שני, מנועי DC (מנועים מוברשים) נתונים לבלאי בגלל המגע בין המברשות לקומוטטור לאורך תקופה ארוכה. החלק הקשר מייצר גם ניצוצות. במיוחד כאשר פער הקומוטטור נוגע במברשת, יהיה ניצוץ ורעש ענק. אם אינך רוצה שנוצר רעש במהלך השימוש, ישקול מנוע BLDC.

מנועי BLDC משמשים באזורים אלה

היכן משמשים בדרך כלל מנועי BLDC בעלי יעילות גבוהה, טיפול רב -תכליתי וחיים ארוכים? לעתים קרובות הם משמשים במוצרים שיכולים להשתמש ביעילות הגבוהה שלהם ובחיים הארוכים שלהם ומשמשים ברציפות. לדוגמה, מכשירי חשמל ביתיים. אנשים משתמשים במכונות כביסה ומזגנים מזה זמן רב. לאחרונה אומצו מנועי BLDC עבור מאווררי חשמל והצליחו להפחית באופן דרמטי את צריכת החשמל.

זה בגלל היעילות הגבוהה שצריכת החשמל הופחתה. מנועי BLDC משמשים גם במנקי ואקום. במקרה אחד, על ידי שינוי מערכת הבקרה, מומשה עלייה גדולה במספר המהפכות. דוגמה זו מראה את יכולת השליטה הטובה של מנועי BLDC.

מנועי BLDC משמשים גם בחלק המסתובב של דיסקים קשיחים, שהם אמצעי אחסון חשובים. מכיוון שמדובר במנוע שצריך לרוץ זמן רב, עמידות חשובה. כמובן שיש לה גם מטרת צריכת חשמל מאוד. היעילות הגבוהה כאן קשורה גם לצריכה נמוכה של חשמל.

ישנם שימושים רבים נוספים למנועי BLDC

מנועי BLDC צפויים לשמש במגוון רחב יותר של שדות, והם ישמשו במגוון רחב של רובוטים קטנים, במיוחד 'רובוטים' 'המספקים שירותים באזורים שאינם ייצור. 'מיקום חשוב לרובוטים, כך שלא עלינו להשתמש במנועי דריכה הפועלים עם מספר הפולסים החשמליים? ' אפשר לחשוב כך. עם זאת, מבחינת בקרת הכוח, מנועי BLDC מתאימים יותר. בנוסף, אם משתמשים במנועי צעד, יש לספק מבנה כמו פרק כף היד של הרובוט כמות גדולה של זרם על מנת להיות קבועה במצב מסוים. עִם מנועי BLDC , רק ניתן לספק את הכוח הנדרש בשילוב עם כוח חיצוני, ובכך לבלום את צריכת החשמל.

ניתן להשתמש בו גם בתחבורה. מנועי DC פשוטים משמשים זה מכבר במכוניות חשמליות או בעגלות גולף לקשישים, אך לאחרונה אומצו מנועי BLDC בעלי יעילות גבוהה עם שליטה טובה. מנועי BLDC משמשים גם במל'טים. במיוחד במל'טים עם מתלים מרובי ציר, מכיוון שהוא שולט ביחס הטיסה על ידי שינוי מספר הסיבובים של המדחפים, מנועי BLDC שיכולים לשלוט במדויק בסיבובים הם יתרון.

מה דעתך על זה? מנועי BLDC הם מנועים באיכות גבוהה עם יעילות גבוהה, שליטה טובה וחיים ארוכים. עם זאת, מקסום הכוח של מנועי BLDC דורש שליטה נאותה. איך צריך לעשות זאת?

לא יכול להסתובב באמצעות חיבור בלבד

מנוע BLDC מסוג הרוטור הפנימי הוא סוג טיפוסי של מנוע BLDC, והחלק החיצוני והפנים שלו מוצגים להלן (איור 1). למנוע מברשת DC (להלן מנוע DC) יש סליל על הרוטור ומגנט קבוע מבחוץ, בעוד שלמנוע BLDC יש מגנט קבוע ברוטור וסליל מבחוץ, ולמנוע BLCD יש מגנט קבוע ללא סליל על הרוטור, ולכן אין צורך להמריץ את הרוטור. זה מאפשר לממש 'סוג ללא מברשות ' ללא מברשות למניעה.

מצד שני, בהשוואה למנועי DC, השליטה הופכת קשה יותר. זה לא רק עניין של חיבור כבלי המנוע לאספקת החשמל. אפילו מספר הכבלים שונה. זה לא זהה ל 'חיבור המסופים החיוביים (+) והשליליים (-) לספק הכוח '.

איור 1: חיצוני ופנים של מנוע BLDC

איור 2-א: עקרון סיבוב מנוע BLDC

סליל אחד ממוקם במנוע BLDC במרווחים של 120 מעלות, בסך הכל שלושה סלילים, כדי לשלוט על הזרם בשלב או בסליל המופעל

כפי שמוצג באיור 2-A, מנועי BLDC משתמשים בשלושה סלילים. שלושת הסלילים הללו משמשים לייצור שטף מגנטי כאשר הם מלאים אנרגיה ונקראים u, v ו- W. נסה להמריץ את הסליל הזה. הנתיב הנוכחי בסליל U (להלן המכונה 'סליל ') נרשם כשלב U, V נרשם כשלב V, ו- W נרשם כשלב W. הבא, התבונן בשלב U. בואו נסתכל על שלב U. עם זאת, במציאות, שלבי U, V ו- W אינם זהים לשלב U.

עם זאת, במציאות, הכבלים של u, v ו- w כולם קשורים זה לזה, כך שלא ניתן להמריץ רק את שלב ה- U. כאן, המניעה משלב U לשלב W תייצר שטף מגנטי ב- U ו- W כפי שמוצג באיור 2-C. שני השטפים המגנטיים של U ו- W מסונתזים לשטף המגנטי הגדול יותר המוצג באיור 2-D. המגנט הקבוע יסתובב כך שהשטף המגנטי המסונתז הזה נמצא באותו כיוון כמו עמוד ה- N של המגנט הקבוע המרכזי (רוטור).

איור 2-ב: עקרון הסיבוב של מנוע BLDC

שטף מופעל משלב ה- U לשלב ה- W. ראשית, על ידי התמקדות רק בחלק U של הסליל, נמצא כי נוצר שטף מגנטי כמו בחצים

איור 2-D: עיקרון הסיבוב של מנוע BLDC המעביר חשמל משלב U לשלב W ניתן לחשוב כמייצר שני שטפים מגנטיים המסונתזים

אם משתנה כיוון השטף המגנטי המסונתז, גם המגנט הקבוע משתנה. בשילוב עם מיקום המגנט הקבוע, החל את הפאזה המופעלת בשלב ה- U, שלב V ושלב W כדי לשנות את כיוון השטף המגנטי המסונתז. אם פעולה זו מבוצעת ברציפות, השטף המגנטי המסונתז יסתובב ובכך ייצר שדה מגנטי וסיבוב הרוטור.

תְאֵנָה. 3 מראה את הקשר בין השלב המופעל לשטף המגנטי הסינטטי. בדוגמה זו, על ידי שינוי המצב הממריץ מ- 1-6 ברצף, השטף המגנטי הסינטטי יסתובב בכיוון השעון. על ידי שינוי כיוון השטף המגנטי המסונתז ושליטה על המהירות, ניתן לשלוט על מהירות הסיבוב של הרוטור. השיטה לבקרת המנוע על ידי מעבר בין ששת מצבי האנרגיה הללו נקראת 'בקרת אנרגיות של 120 מעלות '.

איור 3: המגנטים הקבועים של הרוטור יסתובבו כאילו נמשכו על ידי שטף מגנטי סינטטי, ופיר המנוע יסתובב כתוצאה מכך

סיבוב חלק באמצעות בקרת גל סינוס

בשלב הבא, למרות שכיוון השטף המגנטי המסונתז מסתובב תחת שליטה מלאת אנרגיה של 120 מעלות, ישנם רק שישה כיוונים שונים. לדוגמה, אם תשנה את 'מצב המופעל 1 ' באיור 3 ל- 'מצב מלא אנרגיה 2 ', כיוון השטף המגנטי הסינטטי ישתנה ב 60 מעלות. לאחר מכן הרוטור יסתובב כאילו נמשך. בשלב הבא, על ידי שינוי מ- 'מצב מלא אנרגיה 2 ' ל- 'מצב מלא אנרגיה 3 ', כיוון השטף המגנטי הסינטטי ישתנה שוב ב 60 מעלות. הרוטור יימשך שוב לשינוי זה. תופעה זו תחזור על עצמה. התנועה תהפוך נוקשה. לפעמים גם פעולה זו תעשה רעש.

זה 'בקרת גל הסינוס ' הוא שמבטל את החסרונות של השליטה המופעלת על ידי 120 מעלות ומשיג סיבוב חלק. בבקרת חשמל של 120 מעלות, השטף המגנטי המסונתז קבוע בשישה כיוונים. הוא נשלט כך שהוא משתנה ברציפות. בדוגמה באיור 2-C, השטפים שנוצרו על ידי U ו- W הם באותה גודל. עם זאת, אם ניתן לשלוט טוב יותר על שלב ה- U, שלב ה- V ו- W ו- W, ניתן לבצע את הסלילים כדי לייצר שטף מגנטי בגדלים שונים, וניתן לשלוט במדויק על כיוון השטף המגנטי המסונתז. על ידי התאמת הגודל הנוכחי של כל אחד משלב ה- U, שלב V ושלב W, נוצר שטף מגנטי מסונתז בו זמנית. על ידי שליטה על הדור הרציף של שטף זה, המנוע מסתובב בצורה חלקה.

איור 4: בקרת גל סינוס בקרת גל סינוס

ניתן לשלוט על זרם בשלושה שלבים כדי לייצר שטף מגנטי סינטטי לסיבוב חלק. ניתן ליצור שטף מגנטי סינטטי בכיוון שלא ניתן לייצר על ידי שליטה מופעית של 120 מעלות

באמצעות מהפך כדי לשלוט במנוע

מה עם הזרמים בכל שלב של u, v ו- w? כדי להקל על ההבנה, חשבו שוב על השליטה המופעלת על ידי 120 מעלות והסתכלו. התבונן שוב באיור 3. במצב אנרגיה 1, הזרם זורם מ- u ל- w; במצב אנרגיה 2, הזרם זורם מ- u ל- V. כפי שאתה יכול לראות, בכל פעם ששילוב הסלילים שבהם זרם הזרם משתנה, גם כיוון חצי השטף הסינטטי משתנה.

בשלב הבא, התבונן במצב אנרגזציה 4. במצב זה, הזרם זורם מ- W ל- U, בכיוון ההפוך של מצב אנרגזציה 1. מנועי DC , מיתוג הכיוון הנוכחי כזה נעשה על ידי שילוב של קומוטטור ומברשות. עם זאת, מנועי BLDC אינם משתמשים בשיטה מסוג זה. מעגל מהפך משמש לשינוי כיוון הזרם. מעגלי מהפך משמשים בדרך כלל לשליטה על מנועי BLDC.

מעגל המהפך מתאים את הערך הנוכחי על ידי שינוי המתח המופעל בכל שלב. לצורך התאמת מתח, בדרך כלל משתמשים ב- PWM (פולסוודולולולציה = אפנון רוחב דופק). PWM הוא שיטה לשינוי המתח על ידי התאמת משך הזמן של הדופק והפעלה, ומה שחשוב הוא שינוי היחס (מחזור החובה) בין זמן ה- ON לזמן החבלה. אם יחס ה- ON הוא גבוה, ניתן להשיג את אותה השפעה של הגדלת המתח. אם היחס ON יורד, מתקבלת השפעה זהה להפחתת מתח (איור 5).

על מנת לממש את PWM, קיימים כעת מחשבי מיקרו מצוידים בחומרה ייעודית. כדי לבצע בקרת גל סינוס יש צורך לשלוט במתחים של 3 שלבים, כך שהתוכנה מורכבת מעט יותר מהשליטה המופעלת של 120 מעלות בה רק 2 שלבים מנצלים אנרגיה. המהפך הוא מעגל הנחוץ לנהיגה במנוע BLDC. ממירים משמשים גם במנועי AC, אך ניתן להניח שכמעט כל מנועי BLDC משמשים במה שמכונה מכשירי בית 'מהפך '.

איור 5: הקשר בין פלט PWM למתח הפלט

שנה את הזמן בזמן מסוים כדי לשנות את ערך ה- RMS של המתח.

ככל שהזמן ארוך יותר, ככל שערך ה- RMS קרוב יותר למתח כאשר מיושם 100% מתח (בזמן).

מנועי BLDC באמצעות חיישני מיקום האמור לעיל הוא סקירה כללית של השליטה במנועי BLDC, המשנים את כיוון השטף המגנטי המסונתז שנוצר על ידי הסלילים, מה שגורם למגנטים הקבועים של הרוטור להשתנות בהתאם.

למעשה, יש נקודה נוספת שלא מוזכרת בתיאור לעיל. כלומר, נוכחות של חיישנים במנועי BLDC. מנועי BLDC נשלטים בשילוב עם המיקום (הזווית) של הרוטור (מגנט קבוע). לפיכך, נחוץ חיישן לרכישת מיקום הרוטור. אם אין חיישן לדעת את כיוון המגנט הקבוע, הרוטור עשוי להסתובב בכיוון לא צפוי. זה לא המקרה כאשר יש חיישן למסור מידע.

טבלה 1 מציגה את סוגי החיישנים העיקריים לגילוי מיקום במנועי BLDC. תלוי בשיטת הבקרה, יש צורך בחיישנים שונים. עבור בקרת אנרגיות של 120 מעלות, חיישן אפקט אולם שיכול להזין אות כל 60 מעלות מצויד כדי לקבוע איזה שלב יש למלא. לעומת זאת, עבור 'בקרת וקטור ' (המתוארת בסעיף הבא), השולטת במדויק על השטף המגנטי המסונתז, חיישני דיוק גבוה כמו חיישני פינת או מקודדים פוטו-אלקטרוניים יעילים יותר.

השימוש בחיישנים אלה מאפשר לאתר מיקום, אך ישנם כמה חסרונות. החיישנים פחות עמידים בפני אבק ותחזוקה חיונית. טווח הטמפרטורה עליו ניתן להשתמש גם הוא מופחת. השימוש בחיישנים או תוספת של חיווט למטרה זו גורם לעלויות לעלות, וחיישנים בעלי דיוק גבוה הם יקרים מטבעם. זה הוביל להכנסת שיטת 'ללא חיישן '. הוא אינו משתמש בחיישן לגילוי מיקום, ובכך שולט בעלויות ומבטל את הצורך בתחזוקה הקשורה לחיישן. עם זאת, לצורך להמחיש את העיקרון, ההנחה היא שהמידע הושג מחיישן המיקום.

סוג חיישן	יישומים עיקריים	מאפיינים
חיישן אפקט הול	שליטה מלאת אנרגיה של 120 מעלות	רוכש איתות כל 60 מעלות. מחיר נמוך יותר. לא עמיד בחום.
מקודד אופטי	בקרת גל סינוס, בקרת וקטור	ישנם שני סוגים: סוג מצטבר (המרחק שנסע מהמיקום המקורי ידוע) וסוג מוחלט (זווית המיקום הנוכחי ידועה). הרזולוציה גבוהה, אך עמידות בפני אבק חלשה.
חיישן זווית	בקרת גל סינוס, בקרת וקטור	רזולוציה גבוהה. ניתן להשתמש אפילו בסביבות מחוספסות וקשות.

טבלה 1: סוגים ומאפיינים של חיישנים המתמחים לגילוי עמדות

יעילות גבוהה נשמרת בכל עת על ידי בקרת וקטורים

בקרת גל סינוס משנה בצורה חלקה את כיוון השטף המגנטי המסונתז על ידי מניעה של 3 שלבים, כך שהרוטור יסתובב בצורה חלקה. בקרת אנרגיות של 120 מעלות מתגים 2 של שלב ה- U, שלב V ושלב W כדי לסובב את המנוע, ואילו שליטה סינוסואידית דורשת שליטה מדויקת בזרמים בשלושת השלבים. יתר על כן, ערך הבקרה הוא ערך AC שמשתנה כל הזמן, ומקשה על השליטה.

כאן נכנסת בקרת וקטור. בקרת וקטור מפשטת את השליטה על ידי חישוב ערכי ה- AC של שלושת השלבים כערכי DC של שני השלבים באמצעות טרנספורמציה של קואורדינטות. עם זאת, חישובי בקרת וקטור דורשים מידע על מיקום הרוטור ברזולוציה גבוהה. ישנן שתי שיטות לגילוי עמדות, כלומר השיטה באמצעות חיישני מיקום כמו מקודדים פוטו -אלקטרוניים או חיישני פינת, והשיטה חסרת החיישנים המחישה את הערכים הנוכחיים של כל שלב. טרנספורמציה קואורדינטית זו מאפשרת שליטה ישירה על הערך הנוכחי הקשור למומנט (כוח סיבוב), ובכך לממש שליטה יעילה ללא עודף זרם.

עם זאת, בקרת וקטור דורשת טרנספורמציה של קואורדינטות באמצעות פונקציות טריגונומטריות או עיבוד חישוב מורכב. לפיכך, ברוב המקרים, מיקרו -מחשבים עם כוח חישובי גבוה משמשים כמיקרו -מחשבים בקרה, כמו מחשבי מיקרו מצוידים ב- FPUs (יחידות נקודה צפה).

מנוע DC ללא מברשות (BLDC: BrushlessDirectCurrentmotor), המכונה גם מנוע שנקבע אלקטרונית (מנוע ECM או EC) או מנוע DC סינכרוני, הוא סוג של מנוע סינכרוני המשתמש באספקת חשמל ישירות (DC).

מנוע DC ללא מברשות (BLDC: מנוע זרם ישיר ללא מברשות) הוא למעשה מנוע סינכרוני מגנט קבוע עם משוב מיקום המשתמש בכניסה של DC כוח ומהפך כדי להמיר אותו לאספקת חשמל של AC תלת פאזי. א מנוע ללא מברשת (BLDC: מנוע ישיר ללא מברשות) הוא סוג שנקבע בעצמו (מיתוג לכיוון עצמי) ולכן הוא מורכב יותר לשליטה.

https://www.holrymotor.com/brushless-motors.html

בקרת מנוע BLDC (BrushlessDirectCurrentMotor) דורשת ידע על מיקום המנגנון והמנגנון של הרוטור שבאמצעותו מתקן ומנחה את המנוע. לבקרת מהירות לולאה סגורה, ישנן שתי דרישות נוספות, מדידה של מהירות הרוטור/ זרם המנוע ואות PWM לשליטה על כוח המהירות המנועית.

מנועי BLDC (BrushlessDirectCurrentMotor) יכולים להשתמש באותות PWM מיושרים או מיושרים במרכז, תלוי בדרישות היישום. מרבית היישומים הדורשים רק פעולת שינוי מהירות ישתמשו בשישה אותות PWM מיושרים בצד. זה מספק את הרזולוציה הגבוהה ביותר. אם היישום דורש מיקום שרתים, בלימת אנרגיה או היפוך כוח, מומלצים אותות PWM המותאמים למרכז.

כדי לחוש את מיקום הרוטור, מנועי BLDC (BrushlessDirectCurrentMotor) משתמשים בחיישני אפקט הול כדי לספק חישת מיקום מוחלטת. התוצאה היא שימוש בחוטים רבים יותר ועלות גבוהה יותר. בקרת BLDC ללא חיישן מבטלת את הצורך בחיישני אולם ובמקום זאת משתמשת בכוח האלקטרומוטיבי של המנוע (כוח אלקטרומוטיבי) כדי לחזות את מיקום הרוטור. בקרה ללא חיישנים היא קריטית ליישומי מהירות משתנה בעלות נמוכה כמו מאווררים ומשאבות. נדרשת בקרה נטולת חיישנים גם עבור מדחסי מקרר ומיזוג אוויר כאשר משתמשים במנועי BLDC (מנועי זרם ישיר ללא מברשות).

יש כל מיני מנועים, ומנוע BLDC הוא המנוע המהיר האידיאלי ביותר שיש כיום. זה משלב את היתרונות של מנועי DC ומנועי AC, עם ביצועי ההתאמה הטובים של מנועי DC והיתרונות של מנועי AC כמו מבנה פשוט, ללא ניצוץ קומוטציה, פעולה אמינה ותחזוקה נוחה. לכן הוא פופולרי מאוד בשוק ומשמש נרחב ברכב, מכשירי בית, ציוד תעשייתי ושדות אחרים.

מנוע DC ללא מברשות מתגבר על הפגמים הגלומים של מנוע מברשת DC ומחליף את הקומוטטור המכני בקומוטטור אלקטרוני, כך שלמנוע DC ללא מברשות יש את המאפיינים של מנוע DC עם ביצועי ויסות מהירות טובה, ויש לו גם את היתרונות של מנוע AC עם מבנה פשוט, ללא ניצוצות נסיעה, פעולה אמינה ותחזוקה נוחה.

מנוע DC ללא מברשות (BrushlessDirectCurrentMotor) הוא המנוע האידיאלי ביותר לבקרת מהירות כיום. זה משלב את היתרונות של מנועי DC ומנועי AC, עם ביצועי ההתאמה הטובים של מנועי DC והיתרונות של מנועי AC, כמו מבנה פשוט, ללא ניצוצות נסיעה, פעולה אמינה ותחזוקה קלה.

מנוע זרם ישיר ללא מברשות (מברשת ללא DirectCurrentMotor) היסטוריה של פיתוח

מנועי DC ללא מברשות מפותחים על בסיס מנועי מברשת, והמבנה שלהם מורכב יותר ממנועי מברשת. מנוע DC ללא מברשות מורכב מגוף מנוע ונהג. שונה ממנוע DC מוברש, מנוע DC ללא מברשות (BrushlessIrectCurrentMotor) אינו משתמש במכשיר מברשת מכני, אלא מאמץ את המנוע הסינכרוני של מגנט קבוע של גלי מרגש, ומחליף את Commutator מברשת פחמן בחיישן אולם, ומשתמש בנודימיום-ברזל-ברון כחומר הרוטור הקבוע של הרוטור. (יש לציין כי בזמן לידת המנוע החשמלי במאה הקודמת, המנועים המעשיים שנבעו היו בעלי הצורה ללא מברשות.)

1740: תחילת המצאת המנוע החשמלי

דגמים מוקדמים של המנוע החשמלי הופיעו לראשונה בשנות ה -40 של המאה העשרים דרך עבודתו של המדען הסקוטי אנדרו גורדון. מדענים אחרים, כמו מייקל פאראדיי וג'וזף הנרי, המשיכו לפתח מנועים מוקדמים, התנסו בשדות אלקטרומגנטיים וגילו כיצד להמיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית.

1832: המצאת המנוע הראשון של Commutator DC

מנוע ה- DC הראשון שיכול לספק מספיק כוח להניע מכונות הומצא על ידי הפיזיקאי הבריטי וויליאם סטורגון בשנת 1832, אך יישומו היה מוגבל מאוד בגלל תפוקת הכוח הנמוכה שלו, שעדיין הייתה פגומה טכנית.

1834: המנוע החשמלי האמיתי הראשון בנוי

בעקבות צעדיו של סטורג'ון, תומאס דבנפורט מוורמונט, ארה'ב, עשה היסטוריה בכך שהמציא את המנוע החשמלי הרשמי הראשון המונע על ידי הסוללה בשנת 1834. זה היה המנוע החשמלי הראשון עם מספיק כוח כדי לבצע את משימתו, והמצאתו שימשה להפעלת בית הדפוס הקטן.

המנוע הפטנט של הומאס ואמילי דבנפורט

1886: המצאת מנוע DC המעשי    

בשנת 1886 הוצג מנוע ה- DC המעשי הראשון שיכול לרוץ במהירות קבועה עם משקל משתנה. פרנקג'וליאן ספרג היה הממציא שלו.

מנוע 'כלי עזר ' של פרנק ג'וליאן ספראג

ראוי לציין כי מנוע השירות היה צורה נטולת מברשות של המנוע האסינכרוני של כלוב הסנאי, שלא רק ביטלה ניצוצות ואובדן מתח בטרמינלים המתפתלים, אלא גם אפשרו להעביר את הכוח במהירות קבועה. עם זאת, למנוע האסינכרוני היו פגמים רבים בלתי עבירים, כך שהתפתחות הטכנולוגיה המוטורית הייתה איטית.

1887: מנוע אינדוקציה של AC מוגן בפטנט

בשנת 1887 המציא ניקולה טסלה את מנוע האינדוקציה של AC (AcinductionMotor), אותו הוא פטנט בהצלחה שנה לאחר מכן. זה לא היה מתאים לשימוש ברכבי דרכים, אך לאחר מכן הותאם על ידי Westinghouse Forseers.in בשנת 1892, מנוע האינדוקציה המעשי הראשון תוכנן, ואחריו רוטור פלאת מוט, מה שהופך את המנוע המתאים ליישומי רכב.

1891: פיתוח המנוע התלת פאזי

בשנת 1891 החלה ג'נרל אלקטריק לפיתוח מנוע האינדוקציה התלת פאזי (ThreePhasemotor). על מנת להשתמש בעיצוב הרוטור הפצעים, GE ו- Westinghouse חתמו על הסכם רישוי צולב בשנת 1896.

1955: תחילת עידן המנוע ללא מברשות DC

בשנת 1955, ארצות הברית ד. הריסון ואחרים הגישו בקשה לראשונה עם קו נסיעה טרנזיסטור במקום פטנט מברשת מכני של מנוע DC DC, ומסמן רשמית את לידתו של מנוע DC המודרני ללא מברשות (BrushlessIrectCurrentMotor). עם זאת, באותה תקופה לא היה מכשיר לאיתור מיקום רוטור של רוטור, למנוע לא הייתה היכולת להתחיל.

1962: המנוע הראשון ללא מברשות DC (BLDC) הומצא בזכות ההתקדמות בטכנולוגיית המצב המוצק בראשית שנות השישים. בשנת 1962 המציאו Tgwilson ו- Phtrickey את המנוע BLDC הראשון, אותו כינו את 'מנוע DC המוצב המוצק של המצב המוצק '. אלמנט המפתח של מנוע ללא מברשות היה שזה לא נדרש לקהילה פיזית, מה שהפך אותו לבחירה הפופולרית ביותר עבור כונני דיסקים, רובוטים ומטוסים.

הם השתמשו באלמנטים באולם כדי לאתר את מיקום הרוטור ולשלוט על שינוי הפאזה של הזרם המתפתל כדי להפוך את מנועי DC ללא מברשות למעשיים, אך הוגבלו על ידי יכולת הטרנזיסטור וכוח מנוע נמוך יחסית.

שנות השבעים להצגת: פיתוח מהיר של יישומי מנוע DC ללא מברשות

מאז שנות השבעים, עם הופעתם של מכשירי מוליכים למחצה של כוח חדש (כמו GTR, MOSFET, IGBT, IPM), התפתחות מהירה של טכנולוגיית בקרת מחשב (בקר מיקרו, DSP, תיאוריות בקרה חדשות), כמו גם חומרי מברשת נדירים (כמו גם חומרי מגנט נדיר) (כמו גם חומרי מגנט נדיר (כמו גם זרם מברשות נדיר) (כמו בשם מברשות. התפתח במהירות. BrushlessDirectCurrentMotor) פותח במהירות, והיכולת גוברת. פיתוח תעשייתי מונע טכנולוגי, עם הצגת Mac Classic Classless DC Motor ונהגיה בשנת 1978, כמו גם מחקר ופיתוח של גל ריבועי מנוע ללא מברשת וגל סינוס מנוע DC ללא מברשות בשנות ה -80, מנועים ללא מברשות באמת החלו להיכנס לבמה המעשית ולקבל התפתחות מהירה.

מבנה ועיקרון כולל של מנוע DC ללא מברשות

מנוע DC ללא מברשת (BrushlessDirectCurrentMotor) מורכב ממנוע ונהג סינכרוני, שהוא מוצר מכטרוני טיפוסי. הסטטור המתפתל של המנוע הסינכרוני נוצר בעיקר לחיבור כוכב סימטרי תלת פאזי, הדומה מאוד למנוע אסינכרוני תלת פאזי.

המבנה של מערכת בקרת BLDCM כולל שלושה חלקים עיקריים: גוף מנוע, מעגל נהיגה ומעגל בקרה. בתהליך העבודה, מידע על מתח המנוע, הזרם והמיקום של הרוטור נאסף ומעובד על ידי מעגל הבקרה כדי לייצר את אותות הבקרה המתאימים, ומעגל הכונן מניע את גוף המנוע לאחר קבלת אותות הבקרה.

מנוע DC ללא מברשת (BrushlessDirectCurrentMotor) מורכב בעיקר מסטטור עם פיתולי סליל, רוטור העשוי מחומר מגנט קבוע וחיישן מיקום. ניתן להשאיר את חיישן המיקום, כנדרש, ללא הגדרת.

גַלגַל מְכַוֵן

מבנה הסטטור של מנוע BLDC דומה לזה של מנוע אינדוקציה. זה מורכב ממינצציות פלדה מוערמות עם חריצים צירים לפיתול. הפיתולים ב- BLDC שונים במקצת מאלו במנועי אינדוקציה קונבנציונליים.

סטטור מנוע BLDC

בדרך כלל, מרבית מנועי BLDC מורכבים משלושה פיתולי סטטור המחוברים בצורת כוכב או 'y ' (ללא ניטרלי). בנוסף, בהתבסס על קישורי סליל, פיתולי הסטטור מחולקים עוד יותר למנועים טרפזים וסינוסואידיים.

BLDC כוח אלקטרומוטיבי הפוך מנוע

במנוע טרפזואידי, הן זרם הכונן והן בכוח האלקטרומוטיבי הנגדי יש צורה טרפזית (סינוסואידית במקרה של מנוע סינוסואידי). בדרך כלל, מנועים המדורגים 48 וולט (או פחות) משמשים ברכב ורובוטיקה (מכוניות היברידיות וזרועות רובוט).

רוטור

חלק הרוטור של מנוע BLDC מורכב ממגנטים קבועים (בדרך כלל מגנטים לסגסוגת אדמה נדירה כמו Neodymium (ND), Samarium Cobalt (SMCO) ו- Neodymium Iron Boron (NDFEB).

תלוי ביישום, מספר הקטבים יכול להשתנות בין שניים לשמונה, כאשר הקוטב הצפוני (N) והקוטב הדרומי (ים) ממוקמים לסירוגין. התרשים שלהלן מציג שלושה סידורים שונים של קטבים מגנטיים.

(א) המגנט מונח על פריפריה של הרוטור.

(ב) רוטור הנקרא רוטור משובץ אלקטרומגנטית בו מוטבע מגנט קבוע מלבני בגרעין הרוטור.

(ג) המגנט מוכנס לליבת הרוטור. 

חיישן מיקום רוטור מנוע BLDC (חיישן אולם)

מכיוון שאין מברשות במנועי BLDC, הנסיעות נשלטות אלקטרונית. על מנת לסובב את המנוע, יש להניע את פיתולי הסטטור ברצף ויש לדעת את מיקום הרוטור (כלומר, את הקוטבים הצפוניים והדרומיים של הרוטור) על מנת להמריץ במדויק מערך פיתולי סטטור ספציפי.

חיישני מיקום באמצעות חיישני אולם (הפועלים על עקרון אפקט האולם) משמשים לרוב לגילוי מיקום הרוטור ולהמירו לאות חשמלי. מרבית מנועי BLDC משתמשים בשלושה חיישני אולם המוטמעים בסטטור כדי לאתר את מיקום הרוטור.

חיישני אולם הם סוג של חיישן המבוסס על אפקט הול, שהתגלה לראשונה בשנת 1879 על ידי אולם הפיזיקאי האמריקני בחומרים מתכתיים, אך לא שימש מכיוון שאפקט האולם בחומרים מתכתיים היה חלש מדי. עם פיתוח טכנולוגיית מוליכים למחצה, החלה להשתמש בחומרים מוליכים למחצה כדי לייצר רכיבי אולם, בגלל אפקט האולם הוא משמעותי והופעל ומפותח. חיישן אולם הוא חיישן המייצר דופק מתח יציאה כאשר שדה מגנטי לסירוגין עובר. משרעת הדופק נקבעת על ידי חוזק השדה של השדה המגנטי העירור. לכן חיישני אולם אינם דורשים ספק כוח חיצוני.

תפוקת חיישן האולם תהיה גבוהה או נמוכה, תלוי אם הקוטב הצפוני של הרוטור הוא הקוטב הדרומי או בסמוך לקוטב הצפוני. על ידי שילוב של תוצאות שלושת החיישנים, ניתן לקבוע את רצף האנרגיה המדויק.

בניגוד למנועי DC מוברשים, שבהם הסטטור והרוטור מתהפכים לחלוטין, פיתולי הזרוע מוגדרים בצד הסטטור וחומר מגנט קבוע באיכות גבוהה מוגדר בצד הרוטור, מבנה הגוף המנועי של ה- BLDCM מורכב מהזרמים הסטטוריים, עם חלל המוטטור של המנוע, עם חלל המוטטור, עם חלל המוטטור, עם חלל המוטטור, עם חלל המוטטור של זווית חשמלית בין שלבים, בהתאמה. מבנה זה שונה ממנוע DC מוברש גרידא, והוא דומה למבנה המתפתל הסטטורי של מנוע AC, אך כוח AC מרובע מסופק למנוע על ידי מעגל ההכונן בעת פועל.

ה- BLDCM בוחר גשר מלא, תלת פאזי, חוטי כוכבים, שש-מדינות, שתיים-על-שתיים, בו שני MOSFES מופעלים במעגל הכונן באותו זמן, ובהתאם, פיתולי הסטטור הדו-פאזיים בגוף המנוע מופעלים בסדרה. כל שינוי שלב אלקטרוני פעם אחת, הפוטנציאל הדינאמי המגנטי הסטטורי FA הפך זווית חשמלית של 60 מעלות חלל, הוא פוטנציאל דינאמי מגנטי מדרג, המרווח של זווית חשמלית של 60 מעלות, FA עשה קפיצה. למרות שהרוטור מסתובב ברציפות, אך מצב סיבוב המומנטום המגנטי הסטטור הוא סוג דריכה, השונה מהמנוע הסינכרוני האמיתי המנועי המסתובב מגנטי. BLDCM ומומנטום מגנטי של רוטור זווית החלל FF היא תמיד בטווח של 60 ~ 120 מעלות של שינויים תקופתיים, הערך הממוצע של 90 מעלות, מה שמאפשר את המגנטיטור של המגדט, מומנט אלקטרומגנטי מקסימלי ממוצע T, הסיבוב המתמשך של מגנט קבוע של הגרירה הקבועה.

העיקרון העובד של מנוע DC ללא מברשות דומה לזה של מנוע מברשת DC. חוק הכוח של לורנץ קובע כי כל עוד מוליך נושאי זרם ממוקם בשדה מגנטי, הוא יהיה כפוף לכוח. בשל כוח התגובה, המגנט יהיה נתון לכוחות שווים והפוכים. כאשר מועבר זרם דרך סליל, נוצר שדה מגנטי, המונע על ידי הקטבים המגנטיים של הסטטור, כאשר הומופופולרי דוחים זה את זה וקטבים אניסוטרופיים מושכים זה את זה. אם כיוון הזרם בסליל משתנה ברציפות, אז ישונו ברציפות את המוטות של השדה המגנטי הנגרם ברוטור, ואז הרוטור יסתובב כל הזמן בפעולה של השדה המגנטי.

במנועי BLDC, המגנטים הקבועים (הרוטור) בתנועה, ואילו המוליך הנושא הזרם (סטטור) קבוע.

תרשים פעולה מנועי BLDC

כאשר סליל הסטטור מקבל כוח מאספקת החשמל, הוא הופך לאלקטרומגנט ומתחיל לייצר שדה מגנטי אחיד בפער האוויר. המתג מייצר צורת גל מתח AC עם צורה טרפזית למרות העובדה שאספקת החשמל היא DC. הרוטור ממשיך להסתובב בגלל כוח האינטראקציה בין הסטטור האלקטרומגנטי לרוטור המגנט הקבוע.

על ידי החלפת הפיתולים לאותות גבוהים ונמוכים, הפיתולים המתאימים נרגשים כמוטו הצפוני והדרומי. רוטור המגנט הקבוע עם הקטבים הדרומיים והצפוניים מיושר עם מוטות הסטטור, מה שגורם למנוע להסתובב.

דיאגרמות של פעולת מנוע BLDC למנועי BLDC דו-קוטביים ושני מוטות

מנועי DC ללא מברשות מגיעים בשלוש תצורות: שלב חד פאזי, דו-פאזי ותלת פאזי. ביניהם, BLDC תלת פאזי הוא הנפוץ ביותר.

(3) שיטות נהיגה במנוע DC ללא מברשות

שיטת הנהיגה של את מנוע DC ללא מברשות לשיטות נהיגה שונות לפי קטגוריות שונות: ניתן לחלק

על פי צורת הגל של הכונן: כונן גל מרובע, שיטת הכונן הזו נוחה למימוש, קל למימוש המנוע ללא בקרת חיישני מיקום.

כונן סינוסואידי: שיטת כונן זו יכולה לשפר את אפקט ההפעלה של המנוע ולהפוך את מומנט הפלט לאחיד, אך תהליך ההכרה מסובך יחסית. יחד עם זאת, בשיטה זו יש SPWM ו- SVPWM (וקטור חלל PWM) שתי דרכים, SVPWM עדיף על SPW.

(4) יתרונות וחסרונות של מנוע DC ללא מברשות

יתרונות:

▷   כוח תפוקה גבוה

▷ גודל ומשקל קטן 

▷ פיזור חום טוב ויעילות גבוהה 

▷ מגוון רחב של מהירויות הפעלה ורעש חשמלי נמוך. 

▷ דרישות אמינות ותחזוקה נמוכה גבוהה. 

▷ תגובה דינאמית גבוהה 

▷ הפרעה אלקטרומגנטית נמוכה

לֹא מַסְפִּיק:

▶ הבקר האלקטרוני הנדרש לשליטה על מנוע זה הוא יקר 

▶ נדרש מעגלי כונן מורכבים 

▶ נדרשים חיישני מיקום נוספים (POC לא משתמשים)

5 זק יישום מנוע DC ללא מברשות

מנועי DC ללא מברשות נמצאים בשימוש נרחב בצרכי יישום שונים, כמו בקרה תעשייתית (מנועי DC ללא מברשות ממלאים תפקיד חשוב בייצור תעשייתי כמו טקסטיל, מטלורגיה, הדפסה, קווי ייצור אוטומטיים, כלי מכונה CNC וכו '), רכב (מנועים, נמצאים במגבים, דלתות כוח, מיזוג אוויר אוטומטי, חלונות חשמל וחלקים אחרים של מכונית. כונני דיסק, כונני דיסק תקליטונים, מצלמות קולנוע וכו ', בתנועת הציר והתנועה הבת שלהם מונעת, כולם יש מנועי DC ללא מברשות .) בנוסף, ניתן להשתמש בציוד לבריאות (השימוש במנועי DC ללא מברשות, היה נפוץ יותר, ניתן להשתמש בכדי להניע משאבת דם קטנה בלב המלאכותי; במדינה, מכשיר במהירות גבוהה כירורגית עבור צנטריפוגות מהירות גבוהה, דימויים תרמיים של מעצבים של Contopuges.

הבדלים בין מנועי DC ללא מברשות לבין מנועי DC מוברשים

קטגוריית פרויקטים	מנוע DC ללא מברשות	מנוע DC מברשת
מִבְנֶה	מגנט קבוע כרוטור, כונן חשמלי כסטטור	מגנט קבוע כרוטור, כונן חשמלי כסטטור
פיתולים וקישורי סליל	מאפייני מנוע מוברשים, חיים ארוכים, ללא הפרעה, ללא תחזוקה, רעש נמוך, מחיר גבוה.	פיזור חום
טוֹב	יָרוּד	הַחלָפָה
קומוטטור מיתוג אלקטרוני עם מעגלים אלקטרוניים	מגע מכני בין מברשת למיישר	חיישן מיקום הרוטור
אלמנטים באולם, מקודדים אופטיים וכו 'או גנרטורים נגד פוטנציאל	התפשטות עצמית על ידי מברשות	התפשטות עצמית על ידי מברשות
הִתְהַפְּכוּת	שינוי רצף המיתוג של ציוד ההיגוי האלקטרוני	שינוי קוטביות מתח הטרמינל
השוואה בין יתרונות וחסרונות	מאפייני מכניים ובקרה טובים, חיים ארוכים, ללא הפרעה, קול נמוך, אך עלות גבוהה יותר.	מאפיינים מכניים ושליטה טובים, רעש גבוה, הפרעות אלקטרומגנטיות

השוואה בין מנועי DC ללא מברשות ומנועי DC מוברשים

יצרני מיינסטרים מנועים BLDC גלובליים (TOP10)

נכון לעכשיו, החברות המובילות בתעשיית BLDC כוללות את ABB, Amtek, Nidec, Minebea Group, Textronic, United Motion Technologies, Baldor Electronics, חברת החשמל הצפון אמריקאית, שניידר אלקטריק ותאגיד Regalbeloit.

מבוא למנועי DC ללא מברשות

מנוע DC ללא מברשת (BLDC) הוא סוג של מנוע סינכרוני בו השדה המגנטי שנוצר על ידי הסטטור והשדה המגנטי הנוצר על ידי הרוטור יש אותו תדר. הוא נמצא בשימוש נרחב בגלל היתרונות שלו של כוח תפוקה גבוה, רעש חשמלי נמוך, אמינות גבוהה, תגובה דינאמית גבוהה, פחות הפרעות אלקטרומגנטיות ומומוס מהיר טוב יותר.

מבנה פנימי מנוע DC ללא מברשות

מבנה א מנוע DC ללא מברשת מוצג למטה (רוטור מחורץ, חיצוני, מנוע חסר חיישן כדוגמה):

המנוע ללא מברשת מורכב מכיסוי קדמי, כיסוי אמצעי, מגנט, יריעת פלדת סיליקון, חוט אמייל, מיסב, פיר מסתובב וכיסוי אחורי. ביניהם, המגנט, הפיר הנושא והסיבוב מהווים את הרוטור של המנוע; הסטטור של המנוע מורכב מגליון פלדת סיליקון וחוט אמייל. הכריכה הקדמית, הכיסוי האמצעי והכיסוי האחורי כוללים את מעטפת המנוע. רכיבים חשובים מתוארים בטבלה הבאה:

	רכיבים	תֵאוּר
רוטור	מַגנֵט	מרכיב חשוב במנוע ללא מברשות. הרוב המכריע של פרמטרי הביצועים של מנוע ללא מברשות קשורים אליו;
	ציר הסיבוב	החלק הלחץ ישירות של הרוטור;
	מֵסַב	הם הערבות להפעלה מוטורית חלקה; נכון לעכשיו רוב המנועים חסרי המברשות משתמשים במסבי כדור חריץ עמוקים;
רוטור	גיליון פלדה סיליקון	גיליון פלדת הסיליקון הוא חלק חשוב מהמנוע ללא מברשת מחורץ, הפונקציה העיקרית היא להפחית את ההתנגדות המגנטית ולהשתתף בפעולה במעגל המגנטי;
	חוט אמייל	כמוליך המופעל של סליל הסליל; דרך התדר המתחלף וצורת הגל של הזרם, נוצר שדה מגנטי סביב הסטטור כדי להניע את הרוטור לסיבוב;

תיאור הרוטור

הרוטור של א מנוע DC ללא מברשות (BLDC) עשוי מגנטים קבועים עם זוגות מוטות מרובים המסודרים לסירוגין לפי N- ו- S-POOL (הכוללים את פרמטר זיווג המוט).

חתך מגנט רוטור

תיאור סטטור

הסטטור של א מנוע DC ללא מברשת (BLDC) מורכב מגליון פלדת סיליקון (איור למטה) עם פיתולי סטטור המונחים בחריצים שנחתכים באופן צירי לאורך הציר הפנימי (מספר הפרמטר של עמודי הליבה (מספר חריצים n) מעורב). כל מתפתל סטטור מורכב ממספר סלילים המחוברים זה לזה. בדרך כלל, הפיתולים מופצים בתבנית כוכבים מחוברת לשלושה.

סלילי פלאת כוכבים מחוברים משולשים, על פי אופן המחברים של הסלילים, ניתן לחלק את פיתולי הסטטור לפיתולים טרפזים וסינוסואידיים. ההבדל בין השניים הוא בעיקר צורת הגל של הכוח האלקטרומוטיבי שנוצר. כפי שהשם מרמז: פיתול סטטור טרפזואידי מייצר כוח אלקטרומוטיבי נגד טרפז, ופיתול סינוסואידי מייצר כוח אלקטרומוטיבי סינוסואידי. זה מוצג באיור למטה:   

נ.ב: כאשר המנוע מסופק ללא עומס, ניתן למדוד את צורת הגל באמצעות אוסילוסקופ.

02 סיווג מנועי DC ללא מברשות

סיווג מנוע DC ללא מברשות תיאור

מנוע DC ללא מברשת (BLDC) על פי חלוקת חלוקת הרוטור ניתן לחלק למנוע רוטור פנימי, מנוע רוטור חיצוני; על פי שלב הכונן ניתן לחלק למנוע חד פאזי, מנוע דו-פאזי, מנוע תלת פאזי (השימוש הנפוץ ביותר); על פי האם החיישן מחולק למנועים החושיים ולמנועים שאינם חושניים וכן הלאה; ישנם סיווגים רבים של מנועים, סיבת החלל, לא להיות כאן כדי לתאר את האחים המעוניינים בהבנתם שלהם.

תיאור מנוע הרוטור הפנימי והחיצוני

מנועים ללא מברשת למנועי רוטור חיצוניים ולמוטיורי רוטור פנימיים בהתאם למבנה השורה של הרוטור והסטטור (כפי שמוצג להלן). ניתן לחלק

מָנוֹעַ	תֵאוּרִי
מנוע רוטור חיצוני	סליל הסליל הפנימי המופעל משמש כסטטור, והמגנטים הקבועים משולבים לדיור כמרוטור; במתחם נפוץ: הרוטור בחוץ והסטטור בפנים;
מנוע רוטור פנימי	המגנטים הקבועים הפנימיים קשורים לפיר כרוטור, סליל המופעל המופעל והקליפה כסטטור. בדרך כלל: רוטור בפנים, סטטור בחוץ;

הבדל בין מנוע רוטור פנימי וחיצוני

בנוסף לרצף הרוטור והסטטור השונים, ישנם גם הבדלים בין מנועי רוטור פנימיים וחיצוניים כדלקמן:

מאפיינים	מנוע רוטור פנימי	מנוע רוטור חיצוני
צפיפות כוח	גבוה יותר	לְהוֹרִיד
מְהִירוּת	גבוה יותר	לְהוֹרִיד
יציבות נמוכה יותר	לְהוֹרִיד	גבוה יותר
עֲלוּת	יחסית יחסית יחסית	לְהוֹרִיד
פיזור חום	בֵּינוֹנִי	גרוע יותר טוב
זוגות מוט	פָּחוֹת	יוֹתֵר

03 DC פרמטרים מנועים ללא מברשות

פרמטרים מנועיים ללא מברשות

פָּרָמֶטֶר	תֵאוּר
מתח מדורג	עבור מנועים ללא מברשות, הם מתאימים למגוון רחב מאוד של מתחי הפעלה, ופרמטר זה הוא מתח ההפעלה בתנאי עומס מוגדרים.
ערך KV	משמעות פיזית: מהירות לדקה מתחת לגובה 1 וולט מתח עבודה, כלומר מהירות (ללא עומס) = ערך kV * מתח עבודה למנועים ללא מברשות עם מפרט גודל: 1. מספר הפניות המתפתל גדול, ערך ה- KV נמוך, זרם הפלט המרבי קטן והמומנט גדול; 2. פחות סיבובים של ערך kV מתפתל, זרם תפוקה מקסימלי, מומנט קטן;
מומנט ומהירות	מומנט (רגע, מומנט): ניתן להשתמש במומנט הנהיגה שנוצר על ידי הרוטור במנוע כדי להניע את העומס המכני; מהירות: מהירות מנוע לדקה;
זרם מקסימלי	הזרם המרבי שיכול לעמוד ולעבוד בבטחה
מבנה שוקת	מספר עמודי הליבה (מספר משבצות n): מספר החריצים של גיליון הפלדה הסיליקון של סטטור; מספר עמודי פלדה מגנטיים (מספר מוט P): מספר הפלדה המגנטית ברוטור;
השראות סטטור	השראות בשני קצוות הסטטור המתפתל של מנוע במנוחה
התנגדות סטטור	התנגדות DC של כל שלב מתפתל של המנוע ב 20 ℃
התנגדות DC של כל שלב מתפתל של המנוע ב 20 ℃	בתנאים שצוינו, כאשר פיתול המנוע פתוח, הערך של כוח אלקטרומוטיטיבי מושרף ליניארי שנוצר במפתל הזרוע המתפתל ליחידת יחידה

בקרת מנוע BLDC

אלגוריתמי בקרת מנוע BLDC

מנועים ללא מברשות הם מהסוג ההצהיר העצמי (מיתוג לכיוון עצמי) ולכן הם מורכבים יותר לשליטה.

בקרת מנוע BLDC דורשת ידע על מיקום הרוטור והמנגנון שבאמצעותו המנוע עובר היגוי תיקון. לבקרת מהירות לולאה סגורה, ישנן שתי דרישות נוספות, IE, מדידות עבור מהירות הרוטור/ זרם מנוע ואותות PWM כדי לשלוט על כוח המהירות המנועית.

מנועי BLDC יכולים להיות בעלי אותות PWM המותאמים לצדדים או מיושרים במרכז, תלוי בדרישות היישום. מרבית היישומים דורשים פעולת שינוי מהירות בלבד וישתמשו ב 6 אותות PWM מיושרים בצד.

זה מספק את הרזולוציה הגבוהה ביותר. אם היישום דורש מיקום שרתים, בלימת אנרגיה או היפוך כוח, מומלצים אותות PWM המותאמים למרכז. כדי לחוש את מיקום הרוטור, מנועי BLDC משתמשים בחיישני אפקט אולם כדי לספק חישה של מיקום מוחלט. התוצאה היא שימוש בחוטים רבים יותר ועלויות גבוהות יותר. בקרת BLDC ללא חיישן מבטלת את הצורך בחיישני אולם ובמקום זאת משתמשת בכוח האלקטרומוטיבי של המנוע (כוח אלקטרומוטיבי) כדי לחזות את מיקום הרוטור. בקרה ללא חיישנים היא קריטית ליישומי מהירות משתנה בעלות נמוכה כמו מאווררים ומשאבות. בקרה נטולת חיישנים נדרשת גם עבור מדחסי מקרר ומיזוג אוויר בעת שימוש במנועי BLDC.

הכנסת זמן ותוסף ללא עומס

מרבית מנועי BLDC אינם דורשים PWM משלים, הכנסת זמן ללא עומס או פיצוי זמן ללא עומס. יישומי BLDC היחידים שעשויים לדרוש תכונות אלה הם מנועי סרוו BLDC בעלי ביצועים גבוהים, מנועי BLDC נרגשים של Sine Wave, AC ללא מברשות או מנועים סינכרוניים למחשב.

אלגוריתמי שליטה

אלגוריתמי בקרה רבים ושונים משמשים כדי לספק שליטה על מנועי BLDC. בדרך כלל, טרנזיסטורי כוח משמשים כוויסות ליניאריות כדי לשלוט במתח המנוע. גישה זו אינה מעשית בעת מניעה מנועי כוח גבוהים. מנועי בעל עוצמה גבוהה חייבים להיות מבוקרים ב- PWM ולדרוש בקר מיקרו כדי לספק פונקציות התחלה ובקרה.

על אלגוריתם הבקרה לספק את שלוש הפונקציות הבאות:

מתח PWM לשליטה על מהירות המנוע

מנגנון לתיקון וליומם של המנוע

שיטות לחיזוי מיקום הרוטור באמצעות חיישני כוח אלקטרומוטיביים הפוכים או בהיכל

אפנון רוחב הדופק משמש רק ליישום מתח משתנה על פיתולי המנוע. המתח האפקטיבי הוא פרופורציונאלי למחזור התפקיד של PWM. כאשר מתקבלת נסיעות מיישר נכון, מאפייני המהירות של מומנט של BLDC זהים לאלה של מנועי ה- DC הבאים. ניתן להשתמש במתח משתנה כדי לשלוט על המהירות והמומנט המשתנה של המנוע.

הנסיעות של טרנזיסטור הכוח מאפשרת לפיתול המתאים בסטטור לייצר את המומנט הטוב ביותר בהתאם למצב הרוטור. במנוע BLDC, על ה- MCU לדעת את מיקום הרוטור ולהיות מסוגל לבצע את המסיבות בזמן הנכון.

BLDC טרפז מוטורי

אחת השיטות הפשוטות ביותר עבור מנועים ללא מברשות של DC הוא להשתמש במה שנקרא נסיעות טרפזיות.

תרשים בלוק מפושט של בקר סולם למנועי BLDC בתרשים סכמטי זה

בסכמטי זה, הזרם נשלט על ידי זוג מסופי מנוע בכל פעם, בעוד שמסוף המנוע השלישי תמיד מנותק אלקטרונית מאספקת החשמל.    

שלושה מכשירי אולם המשובצים במנוע הגדול משמשים לספק אותות דיגיטליים המודדים את מיקום הרוטור בענף של 60 מעלות ומספקים מידע זה בבקר המנוע. מכיוון שהזרימה הנוכחית שווה בשני פיתולים בכל פעם ואפס בשלישית, שיטה זו מייצרת וקטור חלל נוכחי עם רק אחד משישה כיוונים המשותפים. כאשר המנוע מנווט, הזרם בטרמינלים המנועים מחליף חשמלי (מתקן את הקומוטציה) פעם אחת לכל 60 מעלות סיבוב, כך שקטור החלל הנוכחי נמצא תמיד בשינוי שלב הקרוב ביותר של 90 מעלות של

תפקיד 30 מעלות

בקרה טרפזית: כונן צורת גל ומומנט במיישר

צורת הגל הנוכחית בכל פיתול היא אפוא טרפזית, מתחילה באפס והולכת לזרם חיובי ואז לאפס אז זרם שלילי. זה מייצר וקטור חלל נוכחי אשר יתקרב לסיבוב מאוזן כשהוא עולה ל 6 כיוונים שונים כאשר הרוטור מסתובב.

ביישומים מוטוריים כמו מזגנים ומקררים, השימוש בחיישני אולם אינו קבוע. ניתן להשתמש בחיישנים פוטנציאליים הפוכים הנגרמים בפיתולים לא מקושרים כדי להשיג את אותן תוצאות.

מערכות כונן טרפזיות כאלה נפוצות מאוד בגלל הפשטות במעגלי הבקרה שלהן, אך הן סובלות מבעיות אדוות מומנט במהלך התיקון.

מנועי סינוסואיד מתוקנים למנועי BLDC

נסיעת מיישר טרפזית אינה מספיקה בכדי לספק בקרת מנוע BLDC מאוזנת ומדויקת. זה בעיקר בגלל שהמומנט שנוצר בתלת פאזה מנוע ללא מברשת (עם כוח אלקטרומוטיבי של מונה גל סינוסואידי) מוגדר על ידי המשוואה הבאה:

מומנט פיר מסתובב = kt [irsin (o)+issin (O+120)+Itsin (O+240)]

איפה: O הוא הזווית החשמלית של הפיר המסתובב Kt הוא קבוע המומנט של המנוע IR, הוא וזה עבור זרם הפאזה אם זרם הפאזה הוא סינוסואידי: IR = I0Sino; IS = I0Sin (+120O); זה = i0sin (+240o)

יקבל: מומנט פיר מסתובב = 1.5i0 * kt (קבוע ללא תלות בזווית של הפיר המסתובב)

המיישר הסינוסואידי מבקר מנוע ללא מברשת משתדל להניע שלושה פיתולי מנוע עם שלושה זרמים המשתנים בצורה חלקה בסינוסואיד כאשר המנוע מסתובב. השלבים הנלווים לזרמים אלה נבחרים כך שהם יפיקו וקטורי חלל חלקים של זרם הרוטור בכיוונים אורתוגונליים לרוטור עם חוסר יכולת. זה מבטל את פעימות אדוות המומנט וההגה הקשורות להיגוי צפוני.

על מנת לייצר אפנון סינוסואידי חלק של זרם המנוע ככל שהמנוע מסתובב, נדרשת מדידה מדויקת של מיקום הרוטור. מכשירי אולם מספקים רק חישוב גס של מיקום הרוטור, שאינו מספיק למטרה זו. מסיבה זו נדרש משוב זוויתי מקודד או מכשיר דומה.

תרשים בלוק מפושט של בקר גל סינוס מנוע BLDC

מכיוון שיש לשלב את הזרמים המתפתלים כדי לייצר וקטור חלל זרם רוטור קבוע חלק ומכיוון שכל אחד מהתפתלות הסטטור ממוקם בזווית של 120 מעלות זה מזה, הזרמים בכל בנק תיל חייבים להיות סינוסואידיים ויש להם שינוי שלב של 120 מעלות. מידע המיקום מהקידוד משמש לסינתזת שני גלי סינוס עם שינוי שלב של 120 מעלות בין השניים. לאחר מכן מכפילים אותות אלה על ידי פקודת המומנט כך שמשרעת גל הסינוס תהיה פרופורציונלית למומנט הנדרש. כתוצאה מכך, שתי פקודות הזרם הסינוסואידיות נוגעות כראוי, ובכך מייצרות וקטור שטח זרם סטטור מסתובב בכיוון האורתוגונלי.

אותות הפקודה הנוכחית הסינוסואידית מוציאים זוג בקרי PI המווסתים את הזרם בשני פיתולי המנוע המתאימים. הזרם בתפתל הרוטור השלישי הוא הסכום השלילי של הזרמים המתפתלים המבוקרים ולכן לא ניתן לשלוט בו בנפרד. הפלט של כל בקר PI נשלח למודולטור PWM ואז לגשר הפלט ולשני הטרמינלים המנועיים. המתח המופעל על מסוף המנוע השלישי נגזר מהסכום השלילי של האותות המופעלים על שני הפיתולים הראשונים, המשמשים כראוי לשלושה מתחים סינוסואידיים המרוחקים 120 מעלות זה מזה, בהתאמה.

כתוצאה מכך, צורת הגל של זרם הפלט בפועל עוקבת במדויק על אות הפקודה הנוכחי הסינוסואידי, ואת וקטור החלל הנוכחי המתקבל מסתובב בצורה חלקה כדי להיות מיוצב ומכוון כמותית בכיוון הרצוי.

לא ניתן להשיג את תוצאת ההיגוי המיישר הסינוסואידי של שליטה מיוצבת על ידי היגוי מיישר טרפז באופן כללי. עם זאת, בשל היעילות הגבוהה שלו במהירויות מנוע נמוכות, הוא ייפרד במהירויות מנוע גבוהות. זה נובע מהעובדה שככל שהמהירות גדלה, על בקרי ההחזרה הנוכחיים לעקוב אחר אות סינוסואידי להגברת התדירות. יחד עם זאת, עליהם להתגבר על הכוח האלקטרומוטטיבי הנגדי של המנוע העולה במשרעת ובתדירות ככל שהמהירות גדלה.

מכיוון שלקרי PI יש רווח סופי ותגובת תדרים, הפרעות בלתי-משתנות בזמן לולאת הבקרה הנוכחית יגרמו לפיגור שלב וישיג שגיאות בזרם המנוע העולה עם מהירויות גבוהות יותר. זה יפריע לכיוון של וקטור החלל הנוכחי ביחס לרוטור, ובכך יגרום לעקירה מכיוון הריבוע.

כאשר זה מתרחש, פחות מומנט יכול להיות מיוצר על ידי כמות מסוימת של זרם, ולכן נדרש יותר זרם כדי לשמור על מומנט. היעילות פוחתת.

ירידה זו תימשך ככל שהמהירות תגדל. בשלב מסוים, תזוזת הפאזה של הזרם עולה על 90 מעלות. כאשר זה מתרחש, המומנט מצטמצם לאפס. באמצעות השילוב של סינוסואיד, המהירות בנקודה זו לעיל גורמת למומנט שלילי ולכן לא ניתן לממש אותה.

אלגוריתמים לבקרת מנוע AC

בקרת סקלר

בקרת סקלר (או בקרת V/HZ) היא שיטה פשוטה לשליטה על מהירות מנוע הפקודה

מודל המצב היציב של מנוע הפקודה משמש בעיקר להשגת הטכנולוגיה, ולכן ביצועים חולפים אינם אפשריים. למערכת אין לולאה נוכחית. כדי לשלוט על המנוע, אספקת החשמל התלת פאזית משתנה רק במשרעת ובתדר.

בקרת וקטור או בקרת כיוון שדה מגנטי

המומנט במנוע משתנה כפונקציה של השדות המגנטיים של הסטטור והרוטור כאשר שני השדות הם אורתוגונליים זה לזה. בבקרה מבוססת סקלר, הזווית בין שני השדות המגנטיים משתנה באופן משמעותי.

בקרת וקטור מצליחה ליצור שוב אורתוגונליות במנועי AC. על מנת לשלוט על המומנט, כל אחד מייצר זרם מהשטף המגנטי שנוצר כדי להשיג את ההיענות של מכונת DC. בקרת וקטור במנוע פיקוד AC דומה לשליטה במנוע DC נרגש בנפרד.

במנוע DC, אנרגיית השדה המגנטי φf הנוצרת על ידי זרם העירור אם היא אורתוגונאלית לשטף הזרוע φa שנוצר על ידי זרם הזרוע IA. שדות מגנטיים אלה מנותקים ומתייצבים ביחס זה לזה. כתוצאה מכך, כאשר זרם הזרוע נשלט על מנת לשלוט על מומנט, אנרגיית השדה המגנטי נותרה לא מושפעת וממינה תגובה חולפת מהירה יותר.

בקרה מכוונת שדה (FOC) של מנוע AC תלת פאזי מורכבת מחיקוי הפעולה של מנוע DC. כל המשתנים המבוקרים הופכים באופן מתמטי ל- DC במקום AC. מומנט השליטה העצמאי והשטף שלה.

ישנן שתי שיטות לבקרת אוריינטציה של שדה (POC): Direct Poc: כיוון השדה המגנטי של הרוטור (rotorfluxangle) מחושב ישירות על ידי משקיף שטף עקיף: כיוון השדה המגנטי של הרוטור (RotorfluxAngle) מתקבל בעקיף על ידי אומדן או מדידה של מהירות הרוטור והחלקה (החלקה).

בקרת וקטור דורשת ידע על מיקום שטף הרוטור וניתן לחשב אותה על ידי אלגוריתמים מתקדמים באמצעות ידע על זרמי הטרמינל והמתחים (באמצעות מודל דינאמי של מנוע אינדוקציה של AC). מבחינת יישום, לעומת זאת, הצורך במשאבים חישוביים הוא קריטי.

ניתן להשתמש בגישות שונות ליישום אלגוריתמים לבקרת וקטור. ניתן להשתמש בטכניקות FeedForward, הערכת מודלים וטכניקות בקרה אדפטיביות כדי לשפר את התגובה והיציבות.

בקרת וקטור במנועי AC: הבנה עמוקה יותר

בלב אלגוריתם בקרת וקטור נמצאים שתי המרות חשובות: המרת קלארק, המרת הפארק וההפוך שלהן. השימוש במעברים של קלארק ופארק מאפשר שליטה על זרם הרוטור לאזור הרוטור. זה מאפשר למערכת בקרת רוטור לקבוע את המתח שיש לספק לרוטור על מנת למקסם את המומנט תחת עומסים משתנים באופן דינמי.

המרת קלארק: ההמרה המתמטית של קלארק משנה מערכת תלת פאזית למערכת של שני קואורדינטות:

כאשר IA ו- IB הם רכיבים של הנתון האורתוגונאלי ו- IO הוא הרכיב ההומופלנרי הלא חשוב

זרם רוטור תלת פאזי לעומת מערכת התייחסות מסתובבת

המרת פארק: ההמרה המתמטית של הפארק ממירה את המערכת הסטטית הדו-כיוונית לווקטור מערכת מסתובב.

ייצוג מסגרת ה- α, β דו-פאזי מחושב על ידי המרת קלארק ואז מוזנים למודול הסיבוב הווקטורי בו הוא מסובב את הזווית θ כדי להתאים למסגרת D, Q המחוברת לאנרגיית הרוטור. על פי המשוואה לעיל, המרה של זווית θ מתממשת.

מבנה בסיסי של בקרת וקטור מונחה שדה מגנטי של מנוע AC

טרנספורמציית קלארק משתמשת בזרמים תלת-שלביים IA, IB כמו גם IC, שנמצאים בשלב הסטטור הקורדינציה הקבועה הופכים ל- ISD ו- ISQ, שהופכים לאלמנטים בטרנספורמציה של הפארק D, Q. טרנספורמציית קלארק מבוססת על מודל של שטפי המנוע. הזרמים ISD, ISQ וזווית השטף המיידית θ, המחושבים מדגם שטף המנוע, משמשים לחישוב המומנט החשמלי של מנוע אינדוקציה AC.

יסודות בקרת וקטור במנועי AC

ערכים נגזרים אלה מושווים זה את זה לבין ערכי ההתייחסות ומתעדכנים על ידי בקר PI.

טבלה 1: השוואה בין בקרת מנוע בשורה ובקרת וקטור:

פרמטר בקרה	בקרת V/Hz	בקרת יארי	בקרת sagittal ללא חיישנים
התאמת מהירות	1%	0 001%	0 05%
התאמת מומנט	יָרוּד	+/- 2%	+/- 5%
דגם מוטורי	אל	לִדרוֹשׁ	נדרש מודל מדויק
כוח עיבוד MCU	נָמוּך	גָבוֹהַ	גבוה +DSP

יתרון מובנה בבקרה מוטורית מבוססת וקטור הוא שאפשר להשתמש באותו עיקרון כדי לבחור את המודל המתמטי המתאים כדי לשלוט בנפרד מסוגים שונים של מנועי AC, PM-AC או BLDC.

בקרת וקטור במנוע BLDC

מנוע BLDC הוא הבחירה העיקרית לבקרת וקטור מונחה שדה. מנועים ללא מברשות עם POC יכולים להשיג יעילות גבוהה יותר, עד 95%, והם גם יעילים מאוד למנועים במהירות גבוהה.

בקרת מנוע צעד

בקרת מנוע צעד בדרך כלל מאמצת זרם כונן דו כיווני, והדרכה המנועית שלו מתממשת על ידי החלפת סלילה ברצף. בדרך כלל מנוע צעד מסוג זה כולל 3 רצפי כונן:

1. 
   

   כונן צעד מלא חד פאזי:

   
   

במצב זה, הפיתול מופעל בסדר הבא, AB/CD/BA/DC (BA פירושו שה- AB המתפתל מופעל בכיוון ההפוך). רצף זה נקרא מצב שלב מלא שלב מלא, או מצב מונע גל. בכל פעם, יש רק חיוב אחד נוסף.

2. כונן צעד מלא שלב כפול:

במצב זה, שני השלבים טעונים זה לזה, כך שהרוטור תמיד הוא בין שני הקטבים. מצב זה נקרא שלב מלא של Biphase, מצב זה הוא רצף הכונן הרגיל של המנוע הדו קוטבי, יכול להפיק את המומנט המרבי.

3. מצב חצי שלב:

מצב זה יהיה צעד חד פאזי ושלב דו-פאזי שלב יחד כוח: כוח חד פאזי, ואז יוסיפו כוח כפול ואז כוח חד פאזי ... לכן המנוע פועל במרווחים של חצי שלב. מצב זה נקרא מצב חצי שלב, וזווית הצעד האפקטיבית של המנוע לכל עירור מצטמצמת בחצי, ומומנט הפלט הוא גם נמוך יותר.

ניתן להשתמש בשלושת המצבים לעיל כדי להסתובב בכיוון ההפוך (נגד כיוון השעון), אך לא אם ההזמנה מתהפכת.

בדרך כלל, למנוע צעד יש קטבים מרובים על מנת להפחית את זווית הצעד, אך מספר הפיתולים ורצף הכונן קבועים.

אלגוריתם בקרת מנוע כללית DC

בקרת מהירות מנוע כללית, ובמיוחד השימוש בשני מעגלים של המנוע: בקרת זווית שלב PWM Chock Control Control

בקרת זווית שלב

בקרת זווית שלב היא השיטה הפשוטה ביותר לשליטה על מהירות המנועים הכלליים. המהירות נשלטת על ידי שינוי זווית קשת הנקודה של הטריאק. בקרת זווית שלב היא פיתרון חסכוני מאוד, עם זאת, היא אינה יעילה במיוחד ומועדת להתערבות אלקטרומגנטית (EMI).

בקרת זווית שלב של ג'נרל מוטורס

התרשים המוצג לעיל ממחיש את המנגנון של בקרת זווית פאזה והיא יישום טיפוסי של בקרת מהירות טריאק. תנועת הפאזה של הדופק של שער הטריאק מייצרת מתח יעיל, ובכך מייצרת מהירויות מוטוריות שונות, ומעגל גילוי של אפס-קרוס משמש לביסוס התייחסות לתזמון לעיכוב דופק השער.

בקרת מסוק PWM

בקרת PWM היא פיתרון מתקדם יותר לבקרת מהירות מנוע כללית. בפתרון זה, MOFSET POWER, או IGBT, מדליק את מתח קו ה- AC המתוקן בתדר גבוה כדי לייצר מתח משתנה בזמן למנוע.

בקרת מסוק PWM עבור ג'נרל מוטורס

טווח תדרים המיתוג הוא בדרך כלל 10-20kHz כדי לחסל רעש. שיטת בקרת מנוע למטרה כללית זו מאפשרת שליטה נוכחית טובה יותר וביצועי EMI טובים יותר, ולכן יעילות גבוהה יותר.