محرك فرش عالي الطاقة. برنامج تعليمي وتصميم "محركات بدون فرش". ميزات الماكينات بدون فرش

تم النشر في 11.04.2014

دائرة منظم

تنقسم الدائرة شرطيًا إلى جزأين: الجزء الأيسر عبارة عن متحكم ذي منطق ، أما الجزء الأيمن فهو جزء الطاقة. يمكن تعديل قسم الطاقة للعمل مع محركات ذات طاقة مختلفة أو بجهد إمداد مختلف.

مراقب - ATMEGA168. قد يقول الذواقة أنه سيكون كافيا و ATMEGA88، أ AT90PWM3- سيكون "أشبه بفنغ شوي". لقد صنعت للتو أول منظم "وفقًا لـ Feng Shui". إذا كانت لديك الفرصة للتقديم AT90PWM3- سيكون هذا هو الخيار الأنسب. لكن بالنسبة لأفكاري ، فإن 8 كيلوبايت من الذاكرة لم تكن كافية بالتأكيد. لذلك استخدمت متحكم دقيق ATMEGA168.

تم تصميم هذا المخطط كمنصة اختبار. حيث كان من المفترض إنشاء منظم عالمي قابل للتعديل للعمل مع "عيارات" مختلفة من المحركات بدون فرش: سواء مع أجهزة الاستشعار أو بدون مستشعرات الموضع. في هذه المقالة سوف أصف مخطط ومبدأ تشغيل البرنامج الثابت للجهة المنظمة للتحكم في المحركات بدون فرش مع أو بدون مستشعرات القاعة.

تَغذِيَة

دائرة الطاقة منفصلة. نظرًا لأن المحركات الرئيسية تتطلب مصدر طاقة من 10 إلى 20 فولت ، يتم استخدام مصدر طاقة بجهد 12 فولت. يتم تشغيل المتحكم الدقيق من خلال محول DC-DC مركب على دائرة كهربائية دقيقة. يمكنك استخدام منظم خطي بجهد خرج 5 فولت. من المفترض أن الجهد VD يمكن أن يكون من 12V أو أعلى ويكون محدودًا بقدرات المحرك الرئيسي والمفاتيح نفسها.

PWM وإشارات المفاتيح

عند الخروج OC0B (PD5)متحكم U1يتم إنشاء إشارة PWM. يدخل المفاتيح JP2, JP3. باستخدام هذه المفاتيح ، يمكنك تحديد خيار تطبيق PWM على المفاتيح (أعلى أو أسفل أو كل المفاتيح). في الرسم التخطيطي ، التبديل JP2تم ضبطه على وضع توفير إشارة PWM للمفاتيح العلوية. يُحوّل JP3في الرسم التخطيطي على الوضع لتعطيل إمداد إشارة PWM للمفاتيح السفلية. ليس من الصعب تخمين أنك إذا قمت بإيقاف تشغيل PWM على المفاتيح العلوية والسفلية ، فسوف نحصل على "سرعة كاملة إلى الأمام" بشكل دائم عند الإخراج ، مما قد يؤدي إلى كسر المحرك أو المنظم في سلة المهملات. لذلك ، لا تنس تشغيل الرأس وتبديلها. إذا لم تكن بحاجة إلى مثل هذه التجارب - وتعرف المفاتيح التي ستطبق عليها PWM وأيها لا تريده ، فلا تقم بإجراء مفاتيح تبديل. بعد تبديل PWM ، يتم تغذية الإشارة إلى مدخلات العناصر المنطقية "&" ( U2, U3). يستقبل نفس المنطق 6 إشارات من دبابيس متحكم PB0..PB5، وهي إشارات تحكم لـ 6 مفاتيح. وهكذا ، فإن العناصر المنطقية ( U2, U3) فرض إشارة PWM على إشارات التحكم. إذا كنت متأكدًا من أنك ستطبق PWM ، على سبيل المثال ، فقط على المفاتيح السفلية ، ثم العناصر غير الضرورية ( U2) من الدائرة ، ويمكن إرسال الإشارات المقابلة من الميكروكونترولر إلى محركات المفاتيح. أولئك. ستنتقل الإشارات إلى محركات المفاتيح العلوية مباشرة من وحدة التحكم الدقيقة ، وإلى المفاتيح السفلية - من خلال العناصر المنطقية.

ردود الفعل (مراقبة الجهد طور المحرك)

جهد طور المحرك دبليو,الخامس,يومن خلال فواصل مقاومة W - (R17، R25), الخامس - (R18 ، R24), U - (R19، R23)الوصول إلى إدخال وحدة التحكم ADC0 (PC0), ADC1 (PC1), ADC2 (PC2). تستخدم هذه المسامير كمدخلات مقارنة. (في المثال الموضح في AVR444.pdfمن الشركة اتميللا يتم استخدام مقارنات ، ولكن قياس الجهد باستخدام ADC (ADC). لقد تخلت عن هذه الطريقة لأن وقت تحويل ADC لم يسمح بمحركات عالية السرعة.) يتم اختيار فواصل المقاومة بحيث لا يتجاوز الجهد المطبق على دخل المتحكم الدقيق الجهد المسموح به. في هذه الحالة ، المقاومات 10K و 5 K مقسمة على 3. أي. عندما يكون المحرك مدعومًا بجهد 12 فولت. سيتم توفير متحكم 12 فولت * 5 كيلو / (10 كيلو + 5 كيلو) = 4 فولت. الجهد المرجعي للمقارنة (المدخلات AIN1) من نصف جهد إمداد المحرك من خلال مقسم ( R5, R6, R7, R8). لاحظ أن المقاومات ( R5, R6) بالقيمة الاسمية هي نفسها ( R17 ، R25), (R18 ، R24),(R19 ، R23). علاوة على ذلك ، يتم خفض الجهد إلى النصف بواسطة المقسم R7 ، R8، وبعد ذلك يذهب إلى الساق AIN1المقارنة الداخلية للميكروكونترولر. يُحوّل JP1يسمح لك بتبديل الجهد المرجعي إلى جهد "نقطة الوسط" الناتج عن المقاومات ( R20 ، R21 ، R22). تم إجراء هذا للتجارب ولم يبرر نفسه. إذا لم تكن بحاجة ، JP1 ، R20 ، R21 ، R22يمكن استبعادها من الرسم التخطيطي.

مجسات القاعة

نظرًا لأن المنظم عالمي ، يجب أن يتلقى إشارات من مستشعرات القاعة إذا تم استخدام محرك به أجهزة استشعار. من المفترض أن تكون مستشعرات القاعة منفصلة من النوع SS41. من الممكن أيضًا استخدام أنواع أخرى من أجهزة الاستشعار ذات الإخراج المنفصل. يتم استقبال الإشارات من ثلاثة أجهزة استشعار من خلال المقاومات R11 ، R12 ، R13على مفاتيح JP4 ، JP5 ، JP6. المقاومات R16 ، R15 ، R14تعمل كمقاومات سحب. C7 ، C8 ، C9- مكثفات التصفية. مفاتيح JP4 ، JP5 ، JP6تم تحديد نوع ردود الفعل الحركية. بالإضافة إلى تغيير موضع المفاتيح في إعدادات برنامج وحدة التحكم ، يجب تحديد نوع المحرك المناسب ( بلا مجساتأو محس).

قياسات الإشارة التناظرية

في المدخل ADC5 (PC5)من خلال الحاجز R5 ، R6إمداد الجهد للمحرك. يتم التحكم في هذا الجهد بواسطة متحكم دقيق.

في المدخل ADC3 (PC3)يتم استقبال إشارة تناظرية من المستشعر الحالي. الاحساس الحالي ACS756SA. هذا مستشعر حالي يعتمد على تأثير هول. ميزة هذا المستشعر أنه لا يستخدم تحويلة ، مما يعني أن لديه مقاومة داخلية قريبة من الصفر ، لذلك لا تتولد حرارة عليه. بالإضافة إلى ذلك ، يكون خرج المستشعر تناظريًا في حدود 5 فولت ، وبالتالي ، بدون أي تحويل ، يتم تغذيته إلى مدخلات ADC الخاصة بالمتحكم الدقيق ، مما يبسط الدائرة. إذا كنت بحاجة إلى جهاز استشعار بنطاق قياس تيار كبير ، فأنت ببساطة تستبدل المستشعر الحالي بآخر جديد ، دون تغيير الدائرة على الإطلاق.

إذا كنت ترغب في استخدام تحويلة مع مخطط تضخيم لاحق ، مطابقة - من فضلك.

إشارات الأمر

إشارة سرعة المحرك من مقياس الجهد RV1يدخل المدخلات ADC4 (PC4). انتبه للمقاوم R9- يقوم بتحويل الإشارة في حالة انكسار السلك إلى مقياس الجهد.

بالإضافة إلى ذلك ، يوجد مدخل RCإشارة ، والتي تُستخدم عالميًا في النماذج التي يتم التحكم فيها عن بُعد. يتم اختيار إدخال التحكم ومعايرته في إعدادات البرامج الخاصة بوحدة التحكم.

واجهة UART

إشارات TX ، RXتُستخدم لضبط وحدة التحكم وإصدار معلومات حول حالة وحدة التحكم - سرعة المحرك ، التيار ، جهد الإمداد ، إلخ. لتكوين وحدة التحكم ، يمكن توصيلها بمنفذ USB للكمبيوتر باستخدام. يتم التكوين من خلال أي برنامج طرفي. على سبيل المثال: Hyperterminalأو المعجون .

آخر

هناك أيضًا جهات اتصال عكسية - خرج متحكم PD3. إذا تم إغلاق نقاط التلامس هذه قبل بدء تشغيل المحرك ، فسوف يدور المحرك في الاتجاه المعاكس.

يشير مؤشر LED إلى حالة المنظم متصل بالإخراج PD4.

جزء الطاقة

الدوافع الرئيسية المستخدمة IR2101. هذا السائق لديه ميزة واحدة - السعر المنخفض. مناسب لأنظمة التيار المنخفض وللمفاتيح القوية IR2101سيكون ضعيفا. يقود سائق واحد اثنين من ترانزستورات MOSFET ذات القناة "N" (أعلى وأسفل). نحن بحاجة إلى ثلاث شرائح من هذا القبيل.

يجب تحديد المفاتيح اعتمادًا على الحد الأقصى للتيار والجهد لإمداد المحرك (سيتم تخصيص مقال منفصل لاختيار المفاتيح والمحركات). يظهر الرسم التخطيطي IR540، في الواقع استخدمناها K3069. K3069مصممة للجهد 60 فولت والتيار 75 أمبير. هذه مبالغة واضحة ، لكنني حصلت عليها مجانًا بكميات كبيرة (أتمنى لك هذه السعادة أيضًا).

مكثف ج 19متصلة بالتوازي مع بطارية الإمداد. كلما زادت سعتها ، كان ذلك أفضل. يحمي هذا المكثف البطارية من الارتفاع المفاجئ في التيار والمفاتيح من حالات انخفاض الجهد الكبيرة. في حالة عدم وجود هذا المكثف ، يتم تزويدك على الأقل بمشاكل مع المفاتيح. إذا قمت بتوصيل البطارية مباشرة بـ VD- شرارة يمكن أن تقفز. شرارة المقاوم R32تستخدم عند الاتصال بالبطارية. الاتصال على الفور – "بطاريات ، ثم تخدم" + "إلى جهة اتصال أنتيسبارك. يتدفق التيار عبر المقاوم ويشحن المكثف ببطء. ج 19. بعد بضع ثوانٍ ، قم بتوصيل جهة اتصال البطارية بـ VD. مع مزود بجهد 12 فولت ، لا يمكنك عمل Antispark.

قدرات البرامج الثابتة

• القدرة على التحكم في المحركات بأجهزة استشعار وبدونها ؛
• بالنسبة للمحرك غير المستشعر ، هناك ثلاثة أنواع من البداية: بدون تحديد الموضع الأولي ؛ مع تحديد الموقف الأولي ؛ مجموع؛
• ضبط زاوية تقدم المرحلة لمحرك بدون مستشعر بخطوات درجة واحدة ؛
• القدرة على استخدام واحد من اثنين من المدخلات المرجعية: 1-التناظرية ، 2-RC ؛
• معايرة إشارات الإدخال ؛
• عكس المحرك
• ضبط المنظم عبر منفذ UART واستقبال البيانات من المنظم أثناء التشغيل (السرعة ، التيار ، جهد البطارية) ؛
• تردد PWM 16 ، 32 كيلو هرتز.
• ضبط مستوى إشارة PWM لبدء تشغيل المحرك ؛
• التحكم في جهد البطارية. عتبتان: الحد والقطع. عندما ينخفض ​​جهد البطارية إلى الحد الأقصى ، تنخفض سرعة المحرك. عند الانخفاض إلى ما دون عتبة القطع ، يحدث توقف كامل ؛
• التحكم في تيار المحرك. عتبتان: الحد والقطع ؛
• المثبط القابل للتعديل لإشارة القيادة ؛
• ضبط الوقت الميت للمفاتيح

عملية المنظم

تضمين

جهد الإمداد للمنظم والمحرك منفصل ، لذلك قد يطرح السؤال: في أي تسلسل لتطبيق الجهد. أوصي بتطبيق الجهد على دائرة المنظم. ثم قم بتوصيل مصدر الطاقة بالمحرك. على الرغم من عدم ظهور تسلسل آخر من المشاكل. وفقًا لذلك ، مع الإمداد المتزامن للجهد ، لم تكن هناك مشاكل أيضًا.

بعد التشغيل ، يصدر المحرك صوتًا قصيرًا واحدًا (إذا لم يتم إيقاف تشغيل الصوت) ، يتم تشغيله ويضيء مؤشر LED باستمرار. المنظم جاهز للعمل.

لبدء تشغيل المحرك ، قم بزيادة قيمة إشارة الضبط. إذا تم استخدام مقياس الجهد الضبط ، سيبدأ المحرك عندما يصل جهد نقطة الضبط إلى 0.14 فولت تقريبًا. إذا لزم الأمر ، يمكن معايرة إشارة الدخل ، مما يسمح باستخدام نطاقات جهد تحكم سابقة. بشكل افتراضي ، يتم تعيين مخمد نقطة الضبط. مع قفزة حادة في إشارة الضبط ، ستزداد سرعة المحرك بسلاسة. المخمد له خاصية غير متكافئة. إعادة التعيين تحدث دون تأخير. إذا لزم الأمر ، يمكن ضبط المخمد أو تعطيله تمامًا.

يطلق

يتم بدء تشغيل محرك بدون مستشعر مع ضبط مستوى جهد البداية في الإعدادات. في لحظة الإطلاق ، لا يهم موضع عصا الخانق. إذا فشلت محاولة البدء ، تتكرر محاولة البدء حتى يبدأ المحرك في الدوران بشكل طبيعي. إذا تعذر بدء تشغيل المحرك في غضون 2-3 ثوانٍ ، فتوقف عن المحاولة وقم بإزالة الغاز واستمر في ضبط المنظم.

في حالة توقف المحرك أو تعطل الدوار ميكانيكيًا ، يتم تنشيط الحماية ويحاول المنظم إعادة تشغيل المحرك.

يتم أيضًا بدء تشغيل المحرك باستخدام مستشعرات Hall باستخدام إعدادات بدء تشغيل المحرك. أولئك. إذا أعطيت دواسة الوقود الكاملة لبدء تشغيل المحرك بأجهزة استشعار ، فسيقوم المنظم بتزويد الجهد المحدد في إعدادات البدء. وفقط بعد أن يبدأ المحرك في الدوران ، سيتم تطبيق الجهد الكامل. هذا أمر غير معتاد إلى حد ما بالنسبة للمحرك المستشعر ، حيث يتم استخدام هذه المحركات بشكل أساسي كمحركات جر ، وفي هذه الحالة قد يكون من الصعب تحقيق أقصى عزم دوران في البداية. ومع ذلك ، فإن هذا المنظم لديه ميزة تحمي المحرك والمنظم من الفشل في حالة تعطل المحرك ميكانيكيًا.

أثناء التشغيل ، تقوم وحدة التحكم بإخراج بيانات عن سرعة المحرك والتيار وجهد البطارية من خلال منفذ UART بالتنسيق التالي:

E: الجهد الأدنى للبطارية: أقصى جهد للبطارية: أقصى تيار: سرعة المحرك (دورة في الدقيقة) أ: جهد البطارية الحالي: التيار الحالي: سرعة المحرك الحالية (دورة في الدقيقة)

يتم إصدار البيانات على فترات زمنية تبلغ حوالي ثانية واحدة. معدل النقل على المنفذ 9600.

إعداد المنظم

لتكوين وحدة التحكم ، قم بتوصيلها بالكمبيوتر باستخدام. معدل النقل على المنفذ 9600.

يحدث انتقال وحدة التحكم إلى وضع الإعداد عند تشغيل وحدة التحكم ، عندما تكون إشارة ضبط مقياس الجهد أكبر من الصفر. أولئك. لتبديل المنظم إلى وضع الإعداد ، أدر مقبض ضبط مقياس الجهد ، ثم قم بتشغيل المنظم. ستعرض المحطة موجهًا على شكل الرمز " > ". ثم يمكنك إدخال الأوامر.

تقبل وحدة التحكم الأوامر التالية (في إصدارات البرامج الثابتة المختلفة ، قد تختلف مجموعة الإعدادات والأوامر):

ح- عرض قائمة الأوامر.
? - ضبط الانتاج؛
ج- معايرة إشارة القيادة ؛
د- إعادة ضبط الإعدادات على إعدادات المصنع.

فريق " ? "يطبع إلى الجهاز قائمة بجميع الإعدادات المتاحة وقيمتها. على سبيل المثال:

motor.type = 0 motor.magnets = 12 motor.angle = 7 motor.start.type = 0 motor.start.time = 10 pwm = 32 pwm.start = 15 pwm.min = 10 فولط.حد = 128 = 120 current.limit = 200 current.cutoff = 250 system.sound = 1 system.input = 0 system.damper = 10 system.deadtime = 1 نظام

يمكنك تغيير الإعداد المرغوب باستخدام الأمر التالي:

<настройка>=<значение>

على سبيل المثال:

pwm.start = 15

إذا تم إعطاء الأمر بشكل صحيح ، فسيتم تطبيق الإعداد وحفظه. يمكنك التحقق من الإعدادات الحالية بعد تغييرها باستخدام الأمر " ? “.

يتم إجراء قياسات الإشارات التناظرية (الجهد ، التيار) باستخدام ADC للميكروكونترولر. يعمل ADC في وضع 8 بت. يتم التقليل من دقة القياس عن عمد لضمان معدل تحويل إشارة تناظري مقبول. وفقًا لذلك ، تقوم وحدة التحكم بإخراج جميع القيم التناظرية في شكل رقم 8 بت ، أي من 0 إلى 255.

الغرض من الإعدادات:

قائمة الإعدادات ووصفها:

معامل	وصف	معنى
نوع المحرك	نوع المحرك	0-Sensorless؛ 1-مستشعر
مغناطيسات المحرك	عدد المغناطيسات في دوار المحرك. يتم استخدامه فقط لحساب سرعة المحرك.	0..255 ، جهاز كمبيوتر شخصى.
زاوية المحرك	زاوية تقدم المرحلة. تستخدم للمحركات بدون مستشعرات فقط.	0..30 درجة
نوع المحرك	بداية نوع. تستخدم للمحركات بدون مستشعرات فقط.	0-بدون تحديد موضع الدوار ؛ 1 - مع تحديد موضع الدوار ؛ 2-مجتمعة
المحرك. البداية. الوقت	وقت البدء.	0..255 ، مللي ثانية
pwm	تردد PWM	16 ، 32 ، كيلوهرتز
pwm.start	قيمة PWM (٪) لبدء تشغيل المحرك.	0..50 %
pwm.min	قيمة الحد الأدنى لقيمة PWM (٪) التي يدور عندها المحرك.	0..30 %
حد الجهد	الجهد الكهربي للبطارية الذي يتم عنده الحد من الطاقة المزودة للمحرك. مبين في قراءات ADC.	0..255*
الجهد	جهد البطارية الذي يتم عنده إيقاف تشغيل المحرك. مبين في قراءات ADC.	0..255*
الحد الحالي	التيار الذي يجب أن تكون فيه الطاقة الموردة للمحرك محدودة. مبين في قراءات ADC.	0..255**
القطع الحالي	التيار الذي يجب إيقاف تشغيل المحرك عنده. مبين في قراءات ADC.	0..255**
نظام الصوت	تمكين / تعطيل إشارة الصوت المنبعثة من المحرك	0 معطل ؛ 1 ممكّن ؛
إدخال النظام	إشارة الأمر	0-الجهد. 1-RC إشارة ؛
نظام. دامبير	التخميد المدخلات	0..255 ، الوحدات التقليدية
النظام	قيمة الوقت الميت للمفاتيح بالميكروثانية	0..2، µs

* - القيمة العددية للمحول التناظري إلى الرقمي 8 بت.
محسوبة بالصيغة: ADC = (U * R6 / (R5 + R6)) * 255/5
أين: يو- الجهد بالفولت ؛ R5 ، R6هي مقاومة المقاومات الفاصلة بالأوم.

يُعرف مبدأ تشغيل محرك DC بدون فرش (BCDM) منذ فترة طويلة جدًا ، وكانت المحركات عديمة الفرشاة دائمًا بديلًا مثيرًا للاهتمام للحلول التقليدية. على الرغم من ذلك ، فقد وجدت هذه الآلات الكهربائية تطبيقًا واسعًا في التكنولوجيا فقط في القرن الحادي والعشرين. كان العامل الحاسم في التنفيذ الواسع النطاق هو التخفيض المتعدد في تكلفة إلكترونيات التحكم في محرك BDKP.

مشاكل محرك المجمع

على المستوى الأساسي ، تتمثل وظيفة أي محرك كهربائي في تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. هناك ظاهرتان فيزيائيتان رئيسيتان يقوم عليهما تصميم الآلات الكهربائية:

تم تصميم المحرك بطريقة تجعل المجالات المغناطيسية التي تم إنشاؤها على كل مغناطيس تتفاعل دائمًا مع بعضها البعض ، مما يعطي الدوار الدوران. يتكون محرك DC التقليدي من أربعة أجزاء رئيسية:

• الجزء الثابت (عنصر ثابت بحلقة مغناطيسية) ؛
• مرساة (عنصر دوار مع اللفات) ؛
• فرش كاربون؛
• جامع.

يوفر هذا التصميم دوران المحرك والمبدل على نفس العمود بالنسبة للفرشاة الثابتة. يمر التيار من المصدر عبر فرش محملة بنابض من أجل اتصال جيد بالمبدل ، الذي يوزع الكهرباء بين ملفات المحرك. يتفاعل المجال المغناطيسي المستحث في الأخير مع مغناطيس الجزء الثابت ، مما يتسبب في دوران الجزء الثابت.

العيب الرئيسي للمحرك التقليدي هو أن الاتصال الميكانيكي بالفرشاة لا يمكن تحقيقه بدون احتكاك. مع زيادة السرعة ، تصبح المشكلة أكثر وضوحًا. تتآكل مجموعة المجمع بمرور الوقت ، بالإضافة إلى أنها عرضة للشرر وقادرة على تأين الهواء المحيط. وبالتالي ، على الرغم من البساطة وانخفاض تكلفة التصنيع ، هذه المحركات الكهربائية لها بعض العيوب التي لا يمكن التغلب عليها:

• ارتداء الفرشاة
• التداخل الكهربائي نتيجة الشرارة ؛
• قيود على السرعة القصوى
• صعوبات في تبريد مغناطيس كهربائي دوار.

سمح ظهور تقنية المعالج وترانزستورات الطاقة للمصممين بالتخلي عن وحدة التبديل الميكانيكية وتغيير دور الدوار والجزء الثابت في محرك كهربائي يعمل بالتيار المستمر.

مبدأ عمل BDKP

في المحرك الكهربائي بدون فرش ، على عكس سابقتها ، يتم تنفيذ دور المفتاح الميكانيكي بواسطة محول إلكتروني. هذا يجعل من الممكن تنفيذ دائرة "من الداخل إلى الخارج" لـ BDKP - توجد ملفاتها على الجزء الثابت ، مما يلغي الحاجة إلى المجمع.

بمعنى آخر ، يتمثل الاختلاف الأساسي الرئيسي بين المحرك الكلاسيكي و BDCT في أنه بدلاً من المغناطيسات الثابتة والملفات الدوارة ، فإن الأخير يتكون من لفات ثابتة ومغناطيسات دوارة. على الرغم من حقيقة أن التبديل نفسه يحدث بطريقة مماثلة ، إلا أن تنفيذه المادي في محركات الأقراص الخالية من الفرشاة أكثر تعقيدًا.

تكمن المشكلة الرئيسية في التحكم الدقيق في محرك بدون فرش ، مما يشير إلى التسلسل الصحيح وتكرار تبديل أقسام اللف الفردية. هذه المشكلة قابلة للحل بشكل بناء فقط إذا كان من الممكن تحديد الوضع الحالي للدوار بشكل مستمر.

يتم الحصول على البيانات اللازمة للمعالجة بواسطة الإلكترونيات بطريقتين:

• الكشف عن الوضع المطلق للعمود ؛
• قياس الجهد المستحث في لفات الجزء الثابت.

لتنفيذ التحكم بالطريقة الأولى ، غالبًا ما يتم استخدام أزواج بصرية أو مستشعرات هول مثبتة على الجزء الثابت ، والتي تتفاعل مع التدفق المغناطيسي للعضو الدوار. الميزة الرئيسية لهذه الأنظمة لجمع المعلومات حول موضع العمود هي أدائها حتى عند السرعات المنخفضة جدًا وفي حالة السكون.

يتطلب التحكم غير المستشعر لتقييم الجهد في الملفات الحد الأدنى من دوران الدوار على الأقل. لذلك ، في مثل هذه التصميمات ، يتم توفير طريقة لبدء تشغيل المحرك حتى السرعة ، حيث يمكن تقدير الجهد على اللفات ، ويتم اختبار حالة الراحة من خلال تحليل تأثير المجال المغناطيسي على نبضات تيار الاختبار التي تمر عبرها الملفات.

على الرغم من كل هذه الصعوبات في التصميم ، تكتسب المحركات الخالية من الفرشاة المزيد والمزيد من الشعبية بسبب أدائها ومجموعة من الخصائص التي يتعذر الوصول إليها من قبل هواة الجمع. تبدو قائمة مختصرة بالمزايا الرئيسية لـ BDKP مقارنة بالمزايا الكلاسيكية كما يلي:

• لا فقدان الطاقة الميكانيكية بسبب احتكاك الفرشاة ؛
• الصمت المقارن للعمل ؛
• سهولة تسارع وتباطؤ الدوران بسبب القصور الذاتي المنخفض للدوار ؛
• دقة التحكم في الدوران ؛
• إمكانية تنظيم التبريد بسبب التوصيل الحراري ؛
• القدرة على العمل بسرعات عالية ؛
• المتانة والموثوقية.

التطبيق الحديث والآفاق

هناك العديد من الأجهزة التي تعتبر زيادة وقت التشغيل فيها أمرًا بالغ الأهمية. في مثل هذه المعدات ، يكون استخدام BDCT دائمًا مبررًا ، على الرغم من تكلفته العالية نسبيًا. يمكن أن تكون هذه مضخات الماء والوقود ، وتوربينات التبريد لمكيفات الهواء والمحركات ، وما إلى ذلك. تستخدم المحركات بدون فرش في العديد من طرازات السيارات الكهربائية. حاليًا ، تلقت المحركات عديمة الفرشاة اهتمامًا جادًا من صناعة السيارات.

يعتبر BDKP مثاليًا لمحركات الأقراص الصغيرة التي تعمل في ظروف صعبة أو بدقة عالية: المغذيات والناقلات الحزامية والروبوتات الصناعية وأنظمة تحديد المواقع. هناك مناطق تهيمن فيها المحركات الخالية من الفرشاة بلا منازع: محركات الأقراص الثابتة ، والمضخات ، والمراوح الصامتة ، والأجهزة الصغيرة ، ومحركات الأقراص المضغوطة / أقراص DVD. لقد جعل الوزن المنخفض وخرج الطاقة العالي من BDCT أيضًا أساسًا لإنتاج الأدوات اليدوية اللاسلكية الحديثة.

يمكن القول أنه يتم الآن إحراز تقدم كبير في مجال المحركات الكهربائية. أدى الانخفاض المستمر في أسعار الإلكترونيات الرقمية إلى ظهور اتجاه نحو الاستخدام الواسع النطاق للمحركات الخالية من الفرشاة لتحل محل المحركات التقليدية.

المحركات الخالية من الفرشاة شائعة جدًا اليوم. غالبًا ما تستخدم هذه الأجهزة مع محركات كهربائية. يمكن العثور عليها أيضًا في معدات التبريد المختلفة. في القطاع الصناعي ، يشاركون في أنظمة التدفئة.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تثبيت تعديلات بدون فرش في مراوح تقليدية لتكييف الهواء. في الوقت الحاضر ، هناك العديد من الطرز في السوق المزودة بأجهزة استشعار وبدونها. في الوقت نفسه ، وفقًا لنوع المنظمين ، فإن التعديلات مختلفة تمامًا. ومع ذلك ، لفهم هذه المشكلة بمزيد من التفصيل ، من الضروري دراسة هيكل محرك بسيط.

جهاز طراز بدون فرش

إذا اعتبرنا محركًا تقليديًا بدون فرش ثلاثي الأطوار ، فسيتم تثبيت محث من النوع النحاسي فيه. تستخدم الستاتور كلاً من العرض العريض والنبض. أسنانهم بأحجام مختلفة. كما ذكرنا سابقًا ، هناك نماذج مزودة بأجهزة استشعار ، وكذلك بدونها.

تستخدم الكتل لإصلاح الجزء الثابت. تحدث عملية الحث نفسها بسبب لف الجزء الثابت. غالبًا ما تستخدم الدوارات من النوع ثنائي القطب. لديهم نوى فولاذية. لإصلاح المغناطيس على النماذج توجد أخاديد خاصة. يحدث التحكم المباشر في المحرك بدون فرش بمساعدة المنظمين الموجودين في الجزء الثابت. لتزويد الملف الخارجي بالجهد الكهربائي ، يتم تثبيت بوابات عازلة في الأجهزة.

نماذج مكونة من رقمين

Collectorless el. غالبًا ما تستخدم المحركات من هذا النوع في معدات التجميد. في الوقت نفسه ، تناسبهم مجموعة متنوعة من الضواغط. في المتوسط ​​، يمكن أن تصل قوة النموذج إلى 3 كيلو واط. غالبًا ما تشتمل دائرة محرك الملف بدون فرش على نوع مزدوج مع لف نحاسي. يتم تثبيت الساكن فقط النبض. اعتمادًا على الشركة المصنعة ، قد يختلف طول الأسنان. تستخدم أجهزة الاستشعار من النوع الكهربائي والحثي. بالنسبة لأنظمة التدفئة ، فهذه التعديلات سيئة.

يجب أيضًا ألا يغيب عن البال أن النوى في المحركات الخالية من الفرشاة هي في الأساس من الصلب. في الوقت نفسه ، يتم استخدام أخاديد المغناطيس على نطاق واسع جدًا ، وتقع بالقرب من بعضها البعض. نتيجة لهذا ، يمكن أن يكون تردد الأجهزة مرتفعًا. يتم تحديد المنظمين لمثل هذه التعديلات في أغلب الأحيان من نوع القناة الواحدة.

تعديلات من ثلاثة أرقام

محرك بدون فرش ثلاثي بت رائع لأنظمة التهوية. عادة ما تكون مستشعراته من النوع الكهربائي. في هذه الحالة ، يتم تثبيت الملفات على نطاق واسع. نتيجة لهذا ، يتم تنفيذ عملية الاستقراء بسرعة. في هذه الحالة ، يعتمد تردد الجهاز على الجزء الثابت. غالبًا ما يكون اللف من النوع النحاسي.

يمكن للمحركات ذات الفرشاة المكونة من ثلاثة أرقام أن تتحمل أقصى جهد عند مستوى 20 فولت. تعد تعديلات الثايرستور نادرة جدًا في الوقت الحاضر. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه يمكن تركيب المغناطيسات في مثل هذه التكوينات على كلا الجانبين الخارجي والداخلي للوحة الدوار.

افعل ذلك بنفسك تعديلات مكونة من أربعة أرقام

إن صنع محرك بدون فرشاة رباعي بت بيديك أمر بسيط للغاية. للقيام بذلك ، يجب عليك أولاً تحضير طبق به أخاديد. يجب أن يكون سمك المعدن في هذه الحالة حوالي 2.3 مم. يجب أن تكون الأخاديد في هذه الحالة على مسافة 1.2 سم.إذا اعتبرنا نموذجًا بسيطًا ، فيجب اختيار الملف بقطر 3.3 سم. وفي نفس الوقت ، يجب أن يتحمل عتبة الجهد عند 20 فولت.

غالبًا ما يتم اختيار وسادات الجهاز من الفولاذ. في هذه الحالة ، يعتمد الكثير على حجم لوحة الدوار. يجب استخدام الجزء الثابت نفسه مع لف مزدوج. في هذه الحالة ، من المهم تحضير قلب نوع الفولاذ. إذا أخذنا في الاعتبار إجراء تعديلات بدون منظمات ، فيمكنك إكمال تجميع محرك بدون فرش عن طريق تركيب بوابة عازلة. في هذه الحالة ، يجب إحضار جهات اتصال الجهاز إلى الجانب الخارجي من اللوحة. بالنسبة للمروحة التقليدية ، تعتبر هذه النماذج الخالية من الفرشاة مثالية.

الأجهزة مع منظم ABP2

يحظى المحرك بدون فرش مع منظمات من هذا النوع بشعبية كبيرة اليوم. هذه الأنظمة هي الأكثر ملاءمة لأجهزة تكييف الهواء. كما أنها تستخدم على نطاق واسع في المجال الصناعي لمعدات التبريد. إنهم قادرون على العمل مع المحركات الكهربائية ذات الترددات المختلفة. غالبًا ما يتم تثبيت ملفاتهم من نوع مزدوج. في هذه الحالة ، يمكن العثور على الساكن فقط نابضًا. في المقابل ، تعديلات خطوط العرض ليست شائعة جدًا.

تستخدم المستشعرات في المحركات بدون فرش مع منظمات هذه السلسلة حثيًا فقط. في هذه الحالة ، يمكن مراقبة تردد الجهاز بواسطة نظام العرض. يتم تثبيت الوسادات ، كقاعدة عامة ، في نوع جهة اتصال ، ويمكن تركيبها مباشرة على لوحة الجزء الثابت. تتيح لك وحدة التحكم في المحرك بدون فرش في هذه الحالة تغيير التردد بسلاسة تامة. تحدث هذه العملية عن طريق تغيير معلمة جهد الخرج. بشكل عام ، هذه التعديلات مضغوطة للغاية.

محركات مع منظمات AVR5

غالبًا ما تستخدم هذه السلسلة من المحركات بدون فرش مع المنظم في المجال الصناعي للتحكم في الأجهزة الكهربائية المختلفة. في الأجهزة المنزلية ، نادرًا ما يتم تثبيته. يمكن تسمية ميزة هذه التعديلات بدون فرش بتردد متزايد. في الوقت نفسه ، من السهل تغيير معلمة الطاقة لهم. الملفات في هذه التعديلات متنوعة للغاية. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن المغناطيس غالبًا ما يتم تثبيته على الجزء الخارجي من صندوق الدوار.

يتم استخدام الإغلاق بشكل أساسي من النوع المعزول. يمكن تركيبها في كل من الصندوق الثابت والقلب. بشكل عام ، يعد ضبط الجهاز سريعًا جدًا. ومع ذلك ، ينبغي أيضًا مراعاة عيوب هذه الأنظمة. بادئ ذي بدء ، فهي مرتبطة بانقطاع التيار الكهربائي عند الترددات المنخفضة. من المهم أيضًا الإشارة إلى أن النماذج من هذا النوع لها استهلاك طاقة مرتفع إلى حد ما. في الوقت نفسه ، فإن الأجهزة غير مناسبة للتحكم في المحركات الكهربائية المدمجة.

باستخدام ضوابط ABT6

هذا النوع من أجهزة التحكم في سرعة المحرك بدون فرش مطلوب بشكل كبير اليوم. يمكن أن يطلق على السمة المميزة لها بأمان تعدد الاستخدامات. يتم تثبيت المنظمين ، كقاعدة عامة ، على محركات بدون فرش ، لا تتجاوز قوتها 2 كيلو واط. في الوقت نفسه ، تعتبر هذه الأجهزة مثالية للتحكم في أنظمة التهوية. يمكن تثبيت وحدات التحكم في هذه الحالة بعدة طرق.

يعتمد معدل إرسال الإشارة في هذه الحالة على نوع نظام التحكم. إذا أخذنا في الاعتبار تعديلات الثايرستور ، فإن لديهم موصلية عالية إلى حد ما. ومع ذلك ، نادرًا ما يواجهون مشاكل في التداخل المغناطيسي. من الصعب جدًا تجميع نموذج من هذا النوع بنفسك. في هذه الحالة ، غالبًا ما يتم اختيار الستائر غير المعزولة.

النماذج المزودة بأجهزة استشعار تأثير هول

تستخدم محركات بدون فرش مستشعر القاعة على نطاق واسع في تطبيقات التدفئة. في الوقت نفسه ، فهي مناسبة لمحركات كهربائية من مختلف الفئات. يتم استخدام المنظمين أحادي القناة فقط بشكل مباشر. يتم تثبيت الملفات الموجودة بالجهاز من النوع النحاسي. في هذه الحالة ، يعتمد حجم أسنان النموذج فقط على الشركة المصنعة. يتم تحديد وسادات مباشرة للأجهزة نوع الاتصال. حتى الآن ، غالبًا ما يتم تثبيت المستشعرات على جانب الجزء الثابت. ومع ذلك ، فإن النماذج ذات الموقع المنخفض موجودة أيضًا في السوق. في هذه الحالة ، ستكون أبعاد المحرك بدون فرش كبيرة قليلاً.

تعديلات التردد المنخفض

يتم استخدام المحرك بدون فرش منخفض التردد بنشاط اليوم في المجال الصناعي. في نفس الوقت ، فهي مثالية للمجمدات. في المتوسط ​​، تكون معلمة كفاءتها عند مستوى 70 ٪. غالبًا ما يتم استخدام مصاريع النماذج مع العوازل. في الوقت نفسه ، تعد تعديلات الثايرستور شائعة جدًا في عصرنا.

تستخدم أنظمة التحكم في سلسلة ABP. في هذه الحالة ، يعتمد تكرار النموذج على نوع النواة وليس فقط. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أيضًا أن هناك نماذج ذات دوارات مزدوجة. في هذه الحالة ، توجد المغناطيسات على طول اللوحة. غالبًا ما تستخدم الستاتور مع اللفات النحاسية. في الوقت نفسه ، تعد المحركات عديمة الفرش ذات التردد المنخفض المزودة بأجهزة استشعار نادرة جدًا.

محركات عالية التردد

تعتبر هذه التعديلات الأكثر شيوعًا لمحركات الأقراص الكهربائية الرنانة. في الصناعة ، هذه النماذج شائعة جدًا. يتم تثبيت أجهزة الاستشعار الخاصة بهم من النوع الإلكتروني والحثي. في هذه الحالة ، غالبًا ما توجد الملفات على الجانب الخارجي من اللوحة. يتم تثبيت الدوارات في الوضع الأفقي والرأسي.

يتم إجراء التغيير المباشر لتردد هذه الأجهزة من خلال وحدات التحكم. يتم تثبيتها ، كقاعدة عامة ، بنظام اتصال معقد. مباشرة ، يتم استخدام المقبلات فقط من نوع مزدوج. في المقابل ، تعتمد أنظمة التحكم على قوة الجهاز بدون فرش.

محرك DC هو محرك كهربائي يعمل بالتيار المباشر. إذا لزم الأمر ، احصل على محرك عالي عزم الدوران بسرعة منخفضة نسبيًا. من الناحية الهيكلية ، يكون Inrunners أبسط نظرًا لحقيقة أن الجزء الثابت الثابت يمكن أن يكون بمثابة سكن. يمكن تركيب أجهزة التركيب عليه. في حالة Outrunners ، يدور الجزء الخارجي بالكامل. يتم تثبيت المحرك بواسطة محور ثابت أو أجزاء ثابتة. في حالة وجود عجلة محرك ، يتم إجراء التثبيت للمحور الثابت للجزء الثابت ، ويتم إحضار الأسلاك إلى الجزء الثابت من خلال محور أجوف أقل من 0.5 مم.

يسمى محرك التيار المتردد محرك كهربائي يعمل بالتيار المتردد. هناك الأنواع التالية من محركات التيار المتردد:

يوجد أيضًا UKD (محرك عاكس عالمي) بوظيفة وضع التشغيل على كل من التيار المتردد والتيار المباشر.

نوع آخر من المحركات محرك متدرج مع عدد محدود من مواضع الدوار. يتم تثبيت موضع معين محدد للدوار عن طريق إمداد الطاقة للملفات المقابلة اللازمة. عندما تتم إزالة جهد الإمداد من ملف واحد ونقله إلى ملف آخر ، تحدث عملية انتقال إلى موضع آخر.

عادةً ما لا يحقق محرك التيار المتردد عند تشغيله بواسطة شبكة تجارية سرعات تزيد عن ثلاثة آلاف دورة في الدقيقة. لهذا السبب ، عندما يكون من الضروري الحصول على ترددات أعلى ، يتم استخدام محرك تجميع ، وتتمثل المزايا الإضافية له في الخفة والاندماج مع الحفاظ على الطاقة المطلوبة.

في بعض الأحيان ، يتم أيضًا استخدام آلية نقل خاصة تسمى المضاعف ، والتي تغير المعلمات الحركية للجهاز إلى المؤشرات الفنية المطلوبة. تشغل مجموعات المجمعات أحيانًا ما يصل إلى نصف مساحة المحرك بالكامل ، لذلك يتم تقليل حجم محركات التيار المتردد وجعلها أخف وزناً من خلال استخدام محول التردد ، وأحيانًا بسبب وجود شبكة بتردد متزايد يصل إلى 400 هرتز.

إن مورد أي محرك تيار متردد غير متزامن أعلى بشكل ملحوظ من محرك المجمع. تم تحديده حالة عزل اللفات والمحامل. يعتبر المحرك المتزامن ، عند استخدام العاكس ومستشعر موضع الدوار ، نظيرًا إلكترونيًا لمحرك تجميع كلاسيكي يدعم تشغيل التيار المستمر.

محرك DC بدون فرشات. معلومات عامة وجهاز الجهاز

يُطلق على محرك DC بدون فرش أيضًا محرك بدون فرش ثلاثي الأطوار. إنه جهاز متزامن ، يعتمد مبدأ تشغيله على تنظيم التردد المتزامن ذاتيًا ، والذي يتم من خلاله التحكم في ناقل المجال المغناطيسي للجزء الثابت (بدءًا من موضع الدوار).

غالبًا ما يتم تشغيل هذه الأنواع من أجهزة التحكم في المحركات بجهد تيار مستمر ، ومن هنا جاء الاسم. في الأدبيات الفنية باللغة الإنجليزية ، يُطلق على المحرك بدون فرش PMSM أو BLDC.

تم إنشاء المحرك بدون فرش في المقام الأول لتحسين أي محرك DCعمومًا. تم وضع متطلبات عالية جدًا على مشغل مثل هذا الجهاز (خاصة على محرك دقيق عالي السرعة مع تحديد المواقع بدقة).

ربما أدى هذا إلى استخدام مثل هذه الأجهزة المحددة للتيار المستمر ، والمحركات ثلاثية الطور بدون فرش ، والتي تسمى أيضًا BLDTs. حسب تصميمها ، فهي متطابقة تقريبًا مع المحركات المتزامنة AC ، حيث يحدث دوران الدوار المغناطيسي في الجزء الثابت التقليدي المصفح في وجود لفات ثلاثية الطور ، ويعتمد عدد الدورات على الجهد وأحمال الجزء الثابت. بناءً على إحداثيات معينة للدوار ، يتم تبديل ملفات الجزء الثابت المختلفة.

يمكن أن توجد محركات DC بدون فرشات بدون أي مستشعرات منفصلة ، ومع ذلك ، فهي موجودة في بعض الأحيان على الدوار ، مثل مستشعر Hall. إذا كان الجهاز يعمل بدون مستشعر إضافي ، فحينئذٍ تعمل لفات الجزء الثابت كعنصر تثبيت. ثم ينشأ التيار بسبب دوران المغناطيس ، عندما يحث الدوار على EMF في لف الجزء الثابت.

إذا تم إيقاف تشغيل إحدى اللفات ، فسيتم قياس الإشارة التي تم إحداثها ومعالجتها بشكل أكبر ، ومع ذلك ، فإن مبدأ التشغيل هذا مستحيل بدون أستاذ معالجة الإشارات. ولكن لعكس أو كبح مثل هذا المحرك الكهربائي ، ليست هناك حاجة إلى دائرة جسر - سيكون كافياً لتزويد نبضات التحكم في التسلسل العكسي لملفات الجزء الثابت.

في VD (محرك بتبديل) ، يوجد المحث على شكل مغناطيس دائم على الدوار ، وملف المحرك على الجزء الثابت. بناءً على موضع الدوار ، يتم تشكيل جهد الإمداد لجميع اللفاتمحرك كهربائي. عند استخدامه في مثل هذه الإنشاءات للمجمع ، سيتم تنفيذ وظيفته في محرك الصمام بواسطة مفتاح أشباه الموصلات.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين المحركات المتزامنة وعديمة الفرشاة في المزامنة الذاتية للأخير بمساعدة DPR ، والتي تحدد التردد النسبي لدوران الدوار والمجال.

في أغلب الأحيان ، يجد محرك DC عديم الفرشاة تطبيقًا في المجالات التالية:

الجزء الثابت

يتميز هذا الجهاز بتصميم كلاسيكي ويشبه نفس الجهاز الخاص بآلة غير متزامنة. يشمل التكوين لف النحاس الأساسية(موضوعة حول المحيط في الأخاديد) ، والتي تحدد عدد المراحل ، والإسكان. عادةً ما تكون مرحلتي الجيب وجيب التمام كافية للدوران والبدء الذاتي ، ومع ذلك ، غالبًا ما يكون محرك الصمام ثلاثي الأطوار وحتى رباعي الأطوار.

تنقسم المحركات الكهربائية ذات القوة الدافعة العكسية وفقًا لنوع اللف على لف الجزء الثابت إلى نوعين:

• شكل جيبي
• شكل شبه منحرف.

في أنواع المحركات المقابلة ، يتغير تيار الطور الكهربائي أيضًا وفقًا لطريقة الإمداد الجيبي أو شبه المنحرف.

الدوار

عادةً ما يكون الجزء المتحرك مصنوعًا من مغناطيس دائم مع اثنين إلى ثمانية أزواج من الأقطاب ، والتي بدورها تتناوب من الشمال إلى الجنوب أو العكس.

الأكثر شيوعًا والأرخص في تصنيع الدوار هي مغناطيس الفريت ، لكن عيبها هو انخفاض مستوى الحث المغناطيسيلذلك ، فإن الأجهزة المصنوعة من سبائك من مختلف العناصر الأرضية النادرة تحل الآن محل هذه المادة ، حيث يمكنها توفير مستوى عالٍ من الحث المغناطيسي ، والذي بدوره يسمح بتقليل حجم الدوار.

DPR

يوفر مستشعر موضع الدوار تغذية مرتدة. وفقًا لمبدأ التشغيل ، يتم تقسيم الجهاز إلى الأنواع الفرعية التالية:

• استقرائية؛
• كهرضوئي؛
• مستشعر تأثير هول.

النوع الأخير هو الأكثر شعبية بسبب تقريبا خصائص القصور الذاتي المطلقةوالقدرة على التخلص من التأخير في قنوات التغذية الراجعة بموضع الدوار.

نظام التحكم

يتكون نظام التحكم من مفاتيح الطاقة ، وأحيانًا أيضًا من الثايرستور أو ترانزستورات الطاقة ، بما في ذلك البوابة المعزولة ، مما يؤدي إلى تجميع عاكس التيار أو عاكس الجهد. غالبًا ما يتم تنفيذ عملية إدارة هذه المفاتيح باستخدام متحكم دقيقالأمر الذي يتطلب قدرًا هائلاً من العمليات الحسابية للتحكم في المحرك.

مبدأ التشغيل

يكمن تشغيل المحرك في حقيقة أن جهاز التحكم يقوم بتبديل عدد معين من لفات الجزء الثابت بحيث يكون متجه المجالات المغناطيسية للعضو الدوار والجزء الثابت متعامدًا. مع PWM (تعديل عرض النبض) يتحكم جهاز التحكم في التيار المتدفق عبر المحركوينظم عزم الدوران المبذول على الدوار. يتم تحديد اتجاه لحظة التمثيل هذه بعلامة الزاوية بين المتجهات. تستخدم الدرجات الكهربائية في الحسابات.

يجب أن يتم التبديل بطريقة تجعل Ф0 (تدفق إثارة الدوار) ثابتًا بالنسبة لتدفق المحرك. عندما تتفاعل هذه الإثارة مع تدفق المحرك ، يتشكل عزم الدوران M ، والذي يميل إلى تدوير الدوار وبالتوازي يضمن تزامن الإثارة وتدفق المحرك. ومع ذلك ، أثناء دوران الدوار ، يتم تبديل اللفات المختلفة تحت تأثير مستشعر موضع الدوار ، ونتيجة لذلك يتحول تدفق المحرك نحو الخطوة التالية.

في مثل هذه الحالة ، يتحول المتجه الناتج ويصبح ثابتًا فيما يتعلق بتدفق الجزء الدوار ، والذي ، بدوره ، يخلق عزم الدوران الضروري على عمود المحرك.

إدارة المحرك

ينظم جهاز التحكم في محرك كهربائي يعمل بالتيار المستمر بدون فرش اللحظة التي تعمل على الدوار عن طريق تغيير قيمة تعديل عرض النبضة. يتم التحكم في التبديل و نفذت إلكترونيا، على عكس محرك DC المصقول التقليدي. ومن الشائع أيضًا أنظمة التحكم التي تنفذ تعديل عرض النبضة وخوارزميات تنظيم عرض النبضة لسير العمل.

توفر المحركات التي يتم التحكم فيها بواسطة المتجهات أوسع نطاق معروف للتحكم الذاتي في السرعة. يرجع تنظيم هذه السرعة ، بالإضافة إلى الحفاظ على وصلة التدفق عند المستوى المطلوب ، إلى محول التردد.

تتمثل إحدى ميزات تنظيم المحرك الكهربائي بناءً على التحكم في النواقل في وجود إحداثيات محكومة. هم في نظام ثابت و تحولت إلى الدورية، تسليط الضوء على قيمة ثابتة تتناسب مع المعلمات الخاضعة للرقابة للمتجه ، والتي بسببها يتم تشكيل إجراء تحكم ، ثم انتقال عكسي.

على الرغم من كل مزايا هذا النظام ، إلا أنه مصحوب أيضًا بعيب في شكل تعقيد التحكم في الجهاز للتحكم في السرعة في نطاق واسع.

المميزات والعيوب

في الوقت الحاضر ، في العديد من الصناعات ، هناك طلب كبير على هذا النوع من المحركات ، لأن محرك التيار المستمر عديم الفرشاة يجمع تقريبًا بين أفضل صفات عدم الاتصال وأنواع المحركات الأخرى.

المزايا التي لا يمكن إنكارها للمحرك بدون فرش هي:

على الرغم من الإيجابيات الكبيرة ، محرك DC بدون فرشاتله أيضًا بعض العيوب:

بناءً على ما ورد أعلاه وتخلف الإلكترونيات الحديثة في المنطقة ، لا يزال الكثيرون يعتبرون أنه من المناسب استخدام محرك تقليدي غير متزامن مع محول تردد.

محرك DC بدون فرشات ثلاثي الأطوار

يتمتع هذا النوع من المحركات بأداء ممتاز ، خاصة عند إجراء التحكم عن طريق مستشعرات الموضع. إذا اختلفت لحظة المقاومة أو لم تكن معروفة على الإطلاق ، وكذلك إذا كان من الضروري تحقيقها عزم بدء تشغيل أعلىيستخدم التحكم في المستشعر. إذا لم يتم استخدام المستشعر (عادة في المراوح) ، فإن التحكم يلغي الحاجة إلى الاتصال السلكي.

ميزات التحكم في محرك بدون فرش ثلاثي الأطوار بدون مستشعر موضع:

ميزات التحكم ثلاث مراحل محرك فرشمع مشفر الموضع باستخدام مثال مستشعر تأثير هول:

خاتمة

يتميز محرك DC بدون فرش بالعديد من المزايا وسيكون اختيارًا مناسبًا للاستخدام من قبل كل من المتخصص والشخص العادي.

الأجهزة المنزلية والطبية ، ونماذج الطائرات ، ومحركات إغلاق الأنابيب لخطوط أنابيب الغاز والنفط - هذه ليست قائمة كاملة بالتطبيقات لمحركات التيار المستمر التي لا تحتوي على فرش (BD). دعونا نلقي نظرة على الجهاز ومبدأ تشغيل هذه المحركات الكهروميكانيكية من أجل فهم أفضل لمزاياها وعيوبها.

معلومات عامة ، الجهاز ، النطاق

أحد أسباب الاهتمام بقاعدة البيانات هو الحاجة المتزايدة لمحركات دقيقة عالية السرعة مع تحديد المواقع بدقة. يظهر الهيكل الداخلي لمثل هذه المحركات في الشكل 2.

أرز. 2. جهاز المحرك بدون فرش

كما ترى ، التصميم عبارة عن دوار (المحرك) والجزء الثابت ، الأول به مغناطيس دائم (أو عدة مغناطيسات مرتبة بترتيب معين) ، والثاني مجهز بملفات (B) لإنشاء مجال مغناطيسي.

من الجدير بالذكر أن هذه الآليات الكهرومغناطيسية يمكن أن تكون إما مع مرساة داخلية (يمكن رؤية هذا النوع من البناء في الشكل 2) أو خارجي (انظر الشكل 3).

أرز. 3. التصميم مع مرساة خارجية (متجاوز)

وفقًا لذلك ، كل تصميم له نطاق محدد. تتميز الأجهزة ذات المحرك الداخلي بسرعة دوران عالية ، لذلك يتم استخدامها في أنظمة التبريد ، كمحطات طاقة للطائرات بدون طيار ، إلخ. تُستخدم محركات الدوارات الخارجية حيث يلزم تحديد المواقع بدقة وتحمل عزم الدوران (الروبوتات ، المعدات الطبية ، آلات CNC ، إلخ).

مبدأ التشغيل

على عكس محركات الأقراص الأخرى ، على سبيل المثال ، آلة التيار المتناوب غير المتزامن ، يلزم وجود وحدة تحكم خاصة لتشغيل DB ، والتي تقوم بتشغيل اللفات بطريقة تجعل نواقل المجالات المغناطيسية للمحرك والجزء الثابت متعامدة مع كل منهما آخر. وهذا يعني ، في الواقع ، أن جهاز السائق ينظم عزم الدوران الذي يعمل على المحرك DB. تظهر هذه العملية بوضوح في الشكل 4.

كما ترون ، لكل حركة من حديد التسليح ، من الضروري إجراء بعض التخفيف في لف الجزء الثابت للمحرك عديم الفرشاة. لا يسمح مبدأ التشغيل هذا بالتحكم السلس في الدوران ، ولكنه يجعل من الممكن اكتساب الزخم بسرعة.

الفروق بين المحركات المصقولة وغير المصقولة

يختلف محرك من نوع المجمع عن BD في ميزات التصميم (انظر الشكل 5.) وفي مبدأ التشغيل.

أرز. 5. أ - محرك جامع ، ب - فرش

دعنا نلقي نظرة على اختلافات التصميم. يوضح الشكل 5 أن الدوار (1 في الشكل 5) لمحرك من نوع المجمع ، على عكس المحرك الذي لا يحتوي على فرش ، يحتوي على ملفات لها مخطط لف بسيط ، ومغناطيس دائم (عادة اثنان) مثبتة على الجزء الثابت (2 في الشكل 5). بالإضافة إلى ذلك ، يتم تثبيت مجمّع على العمود ، حيث يتم توصيل الفرش التي تزود الجهد بملفات المحرك.

صف بإيجاز مبدأ تشغيل آلات التجميع. عندما يتم تطبيق الجهد على أحد الملفات ، فإنه يتحمس ويتشكل مجال مغناطيسي. يتفاعل مع المغناطيس الدائم ، وهذا يتسبب في دوران المحرك والمجمع الموضوعة عليه. نتيجة لذلك ، يتم توفير الطاقة للملف الآخر وتتكرر الدورة.

يعتمد تواتر دوران عضو الإنتاج لهذا التصميم بشكل مباشر على شدة المجال المغناطيسي ، والذي بدوره يتناسب طرديًا مع الجهد. أي لزيادة السرعة أو تقليلها ، يكفي زيادة أو تقليل مستوى الطاقة. وللعكس ، من الضروري تبديل القطبية. لا تتطلب طريقة التحكم هذه وحدة تحكم خاصة ، حيث يمكن تصنيع وحدة التحكم في السفر بناءً على المقاوم المتغير ، وسيعمل المفتاح التقليدي كعاكس.

درسنا ميزات تصميم المحركات بدون فرش في القسم السابق. كما تتذكر ، يتطلب اتصالهم وحدة تحكم خاصة ، والتي بدونها لن تعمل ببساطة. للسبب نفسه ، لا يمكن استخدام هذه المحركات كمولد.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه في بعض محركات الأقراص من هذا النوع ، لمزيد من التحكم الفعال ، تتم مراقبة مواضع الدوار باستخدام مستشعرات القاعة. يعمل هذا على تحسين خصائص المحركات بدون فرش بشكل كبير ، ولكنه يؤدي إلى زيادة تكلفة التصميم الباهظ الثمن بالفعل.

كيف تبدأ محرك بدون فرش؟

لجعل هذا النوع من محرك الأقراص يعمل ، يلزم وجود وحدة تحكم خاصة (انظر الشكل 6). بدونها ، يكون الإطلاق مستحيلًا.

أرز. 6. وحدات تحكم المحرك بدون فرش للنمذجة

ليس من المنطقي تجميع مثل هذا الجهاز بنفسك ، سيكون من الأرخص والأكثر موثوقية شراء جهاز جاهز. يمكنك تحديده وفقًا للخصائص التالية المتأصلة في برامج تشغيل قناة PWM:

• الحد الأقصى للتيار المسموح به ، يتم إعطاء هذه الخاصية للتشغيل العادي للجهاز. في كثير من الأحيان ، يشير المصنعون إلى هذه المعلمة في اسم النموذج (على سبيل المثال ، Phoenix-18). في بعض الحالات ، يتم إعطاء قيمة لوضع الذروة ، والتي يمكن لجهاز التحكم الاحتفاظ بها لعدة ثوانٍ.
• الحد الأقصى للجهد الاسمي للتشغيل المستمر.
• مقاومة الدوائر الداخلية لجهاز التحكم.
• العدد المسموح به من الثورات ، المشار إليه في دورة في الدقيقة. فوق هذه القيمة ، لن تسمح وحدة التحكم بزيادة الدوران (يتم تنفيذ التقييد على مستوى البرنامج). يرجى ملاحظة أن السرعة تُعطى دائمًا لمحركات الأقراص ثنائية القطب. إذا كان هناك المزيد من أزواج الأعمدة ، فاقسم القيمة على عددها. على سبيل المثال ، يشار إلى الرقم 60000 دورة في الدقيقة ، وبالتالي ، بالنسبة لمحرك 6 مغناطيس ، ستكون سرعة الدوران 60000/3 = 20000 دورة في الدقيقة.
• تردد النبضات المتولدة ، بالنسبة لمعظم وحدات التحكم ، تتراوح هذه المعلمة من 7 إلى 8 كيلو هرتز ، وتسمح لك النماذج الأكثر تكلفة بإعادة برمجة المعلمة ، وزيادتها إلى 16 أو 32 كيلو هرتز.

لاحظ أن الخصائص الثلاث الأولى تحدد قدرة قاعدة البيانات.

التحكم في المحرك بدون فرش

كما ذكر أعلاه ، يتم التحكم في تبديل لفات المحرك إلكترونيًا. لتحديد وقت التبديل ، يراقب السائق موضع المحرك باستخدام مستشعرات هول. إذا لم يكن محرك الأقراص مزودًا بهذه الكاشفات ، فسيتم أخذ EMF الخلفي الذي يحدث في ملفات الجزء الثابت غير المتصل في الاعتبار. وحدة التحكم ، التي هي في الواقع عبارة عن معقد من برامج الأجهزة ، تراقب هذه التغييرات وتحدد ترتيب التبديل.

محرك DC بدون فرشات ثلاثي الأطوار

يتم تنفيذ معظم قواعد البيانات في تصميم من ثلاث مراحل. للتحكم في مثل هذا المحرك ، تحتوي وحدة التحكم على محول نبضي ثلاثي الأطوار إلى تيار مستمر (انظر الشكل 7).

الشكل 7. مخططات الجهد DB

لشرح كيفية عمل مثل هذا المحرك بدون فرش ، يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار الشكل 4 مع الشكل 7 ، حيث يتم عرض جميع مراحل تشغيل محرك الأقراص بدورها. دعنا نكتبها:

1. يتم تطبيق نبضة موجبة على الملفات "A" ، بينما يتم تطبيق نبضة سلبية على "B" ، ونتيجة لذلك ، يتحرك المحرك. ستسجل المستشعرات حركتها وتعطي إشارة لعملية التبديل التالية.
2. يتم إيقاف تشغيل الملف "A" ، وتنتقل النبضة الموجبة إلى "C" (تظل "B" دون تغيير) ، ثم يتم إعطاء إشارة إلى المجموعة التالية من النبضات.
3. على "C" - موجب ، "A" - سلبي.
4. زوج من الأعمال "B" و "A" يستقبلان نبضات موجبة وسلبية.
5. يعاد تطبيق نبضة موجبة على "ب" ، ونبضة سالبة على "ج".
6. يتم تشغيل الملفات "A" (يتم توفير +) ويتكرر النبض السالب على "C". ثم تتكرر الدورة.

في البساطة الظاهرة للإدارة ، هناك الكثير من الصعوبات. من الضروري ليس فقط تتبع موضع المحرك لإنتاج السلسلة التالية من النبضات ، ولكن أيضًا للتحكم في سرعة الدوران عن طريق ضبط التيار في الملفات. بالإضافة إلى ذلك ، يجب عليك اختيار أفضل المعلمات للتسريع والتباطؤ. من الجدير بالذكر أيضًا أن وحدة التحكم يجب أن تكون مزودة بكتلة تسمح لك بالتحكم في تشغيلها. يمكن رؤية ظهور مثل هذا الجهاز متعدد الوظائف في الشكل 8.

أرز. 8. متعددة الوظائف تحكم المحرك فرش

المميزات والعيوب

يتميز المحرك الكهربائي بدون فرش بالعديد من المزايا وهي:

• عمر الخدمة أطول بكثير من نظرائهم في المجمعات التقليدية.
• كفاءة عالية.
• ضبط سريع على سرعة الدوران القصوى.
• إنه أقوى من القرص المضغوط.
• يسمح عدم وجود شرر أثناء التشغيل باستخدام محرك الأقراص في ظروف خطر الحريق.
• لا حاجة لمزيد من التبريد.
• عملية بسيطة.

الآن دعونا نلقي نظرة على السلبيات. العيب الكبير الذي يحد من استخدام قواعد البيانات هو تكلفتها المرتفعة نسبيًا (مع مراعاة سعر السائق). من بين المضايقات استحالة استخدام قاعدة البيانات بدون برنامج تشغيل ، حتى للتنشيط قصير المدى ، على سبيل المثال ، للتحقق من الأداء. إصلاح المشكلة ، خاصة إذا كان اللف مطلوبًا.