محرك DC ثلاثي الأطوار. بناء واختبار محرك بدون فرش

محرك التيار المستمر هو محرك كهربائي يعمل بتيار ثابت. إذا لزم الأمر ، احصل على محرك عالي عزم الدوران مع عدد دورات منخفض نسبيًا من الناحية الهيكلية ، يعد Inrunners أبسط نظرًا لحقيقة أن الجزء الثابت الثابت يمكن أن يكون بمثابة سكن. يمكن تركيب السحابات عليه. في حالة Outrunners ، يدور الجزء الخارجي بالكامل. يتم تثبيت المحرك على محور ثابت أو أجزاء الجزء الثابت. في حالة وجود عجلة محرك ، يتم إجراء التثبيت للمحور الثابت للجزء الثابت ، ويتم توصيل 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 تجميع عالمي) بوظيفة وضع التشغيل على كل من التيار المتردد والتيار المستمر.

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

عادة لا يمكن لمحرك التيار المتردد ، عند توفيره من خلال شبكة تجارية ، تحقيقه تردد الدوران أكثر من ثلاثة آلاف دورة في الدقيقة... لهذا السبب ، إذا كان من الضروري الحصول على ترددات أعلى ، يتم استخدام محرك تجميع ، وتتمثل المزايا الإضافية لها في الخفة والضغط 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 التجميعات المتشعبة أحيانًا ما يصل إلى نصف مساحة المحرك بأكمله ، لذلك يتم تقليل حجم محركات التيار المتردد وجعلها أخف وزنًا باستخدام 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 التشغيل عن طريق التيار المباشر.

محرك DC بدون فرشات. المعلومات العامة وتصميم الجهاز

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

غالبًا ما يتم تشغيل أجهزة التحكم في المحركات من هذا النوع بجهد ثابت ، وهذا هو سبب حصولهم على اسمهم. في الأدبيات الفنية باللغة الإنجليزية ، يُطلق على المحرك بدون فرش PMSM أو BLDC.

تم إنشاء المحرك بدون فرش بشكل أساسي لتحسين l أي محرك DC عموما. تم وضع متطلبات عالية جدًا على مشغل مثل هذا الجهاز (خاصة على محرك الأقراص الصغير 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 BDPT. من خلال تصميمها ، فهي متطابقة عمليًا مع محركات التيار المتردد المتزامنة ، حيث يحدث دوران الدوار المغناطيسي في الجزء الثابت التقليدي المصفح في وجود لفات ثلاثية الطور ، ويعتمد عدد الدورات على أحمال الجهد والجزء 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 ، في بعض الأحيان تكون موجودة على الدوار ، مثل مستشعر Hall. إذا كان الجهاز يعمل بدون مستشعر إضافي ، إذن 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 الصمام) ، يوجد محث على شكل مغناطيس دائم على الجزء المتحرك ، وملف المحرك موجود على الجزء الثابت. بناءً على موضع الدوار ، يتم تشكيل جهد الإمداد لجميع اللفات محرك كهربائي. عندما يتم استخدام المجمع في مثل هذه التصميمات ، فإن مفتاح أشباه الموصلات سيؤدي وظيفته في محرك الصمام.

يكمن الاختلاف الرئيسي بين المحركات المتزامنة والمحركات الصمامية في المزامنة الذاتية للأخير بمساعدة DPR ، والتي تحدد التردد النسبي لدوران الدوار والمجال.

في أغلب الأحيان ، يتم استخدام محرك DC بدون فرش في المجالات التالية:

الجزء الثابت

يتميز هذا الجهاز بتصميم كلاسيكي ويشبه نفس الجهاز الخاص بآلة غير متزامنة. يشمل التكوين جوهر النحاس (موضوعة على طول المحيط في الأخاديد) ، والتي تحدد عدد المراحل والجسم. عادةً ما تكون مرحلتي الجيب وجيب التمام كافية للدوران والبدء الذاتي ، ومع ذلك ، غالبًا ما يتم إنشاء محرك بدون فرش بثلاث مراحل وحتى أربع مراحل.

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

• شكل جيبي
• شبه منحرف.

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

الدوار

عادة ، يتكون الجزء المتحرك من مغناطيس دائم من اثنين إلى ثمانية أزواج من الأقطاب ، والتي بدورها تتناوب من الشمال إلى الجنوب أو العكس.

تعتبر مغناطيسات الفريت الأكثر شيوعًا والأرخص لصنع الدوار ، لكن عيبها هو انخفاض مستوى الحث المغناطيسيلذلك ، فإن الأجهزة التي تم إنشاؤها 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.

حصل النوع الأخير على أكبر شعبية بسببه تقريبا خصائص القصور الذاتي المطلقة والقدرة على التخلص من التأخير في قنوات التغذية المرتدة بناءً على موضع الدوار.

نظام التحكم

يتكون نظام التحكم من مفاتيح الطاقة ، وأحيانًا أيضًا من الثايرستور أو ترانزستورات الطاقة ، بما في ذلك بوابة معزولة ، 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 وحدة التحكم تنقل عددًا معينًا 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 المحرك وينظم عزم الدوران الذي يؤثر على الدوار. يتم تحديد اتجاه هذه اللحظة الفعالة من خلال ارتفاع الزاوية بين المتجهات. يستخدم الحساب الدرجات الكهربائية.

يجب أن يتم التبديل بطريقة تجعل Ф0 (تدفق الإثارة الدوارة) ثابتًا بالنسبة لتدفق المحرك. مع تفاعل هذه الإثارة مع تدفق المحرك ، يتشكل عزم الدوران M ، 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 المتحرك ، والذي بدوره يخلق عزم الدوران الضروري على عمود المحرك.

إدارة المحرك

تنظم وحدة التحكم في محرك DC بدون فرش عزم الدوران الذي يعمل على الدوار عن طريق تغيير قيمة تعديل عرض النبضة. يتم مراقبة التخفيف و إلكترونيا، على عكس محرك DC المصقول التقليدي. من الشائع أيضًا أنظمة التحكم التي تنفذ تعديل عرض النبضة وخوارزميات التحكم في عرض النبض لسير العمل.

توفر محركات التحكم في القوة الموجهة أوسع نطاق معروف للتحكم في السرعة الخاصة بها. يرجع تنظيم هذه السرعة ، وكذلك الحفاظ على وصلة التدفق عند المستوى المطلوب ، إلى محول التردد.

تتمثل إحدى ميزات تنظيم محرك كهربائي على أساس التحكم في النواقل في وجود إحداثيات محكومة. هم في نظام ثابت و تحولت إلى الدورية، وتخصيص قيمة ثابتة تتناسب مع المعلمات المضبوطة للمتجه ، والتي بسببها يتم تشكيل إجراء تحكم ، ثم انتقال عكسي.

على الرغم من كل مزايا هذا النظام ، إلا أنه مصحوب بعيب في شكل تعقيد التحكم في الجهاز للتحكم في السرعة على 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 المحركات غير التلامسية وأنواع المحركات الأخرى.

المزايا التي لا جدال فيها للمحرك بدون فرش هي:

على الرغم من الجوانب الإيجابية الهامة ، في فرش العاصمة المحرك له أيضًا بعض العيوب:

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

محرك DC بدون فرشات ثلاثي الأطوار

يتمتع هذا النوع من المحركات بأداء ممتاز خاصة عند التحكم فيه بواسطة مستشعرات الوضع. إذا اختلفت لحظة المقاومة أو كانت غير معروفة تمامًا ، وكذلك إذا كان من الضروري تحقيقها عزم دوران أعلى يتم استخدام التحكم باستخدام جهاز استشعار. إذا لم يتم استخدام المستشعر (عادةً في المراوح) ، يتيح لك التحكم الاستغناء عن الاتصال السلكي.

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

ميزات التحكم ثلاث مراحل محرك فرش باستخدام مستشعر موضع باستخدام مثال مستشعر هول:

خاتمة

يتمتع محرك التيار المستمر بدون فرش بالعديد من المزايا وسيكون اختيارًا مناسبًا للاستخدام من قبل كل من المتخصص والشخص العادي.

في هذا المقال ، نود أن نتحدث عن كيفية إنشاء محرك كهربائي من الصفر: من فكرة النموذج الأولي الأول إلى محرك كامل اجتاز جميع الاختبارات. إذا بدت لك هذه المقالة مثيرة للاهتمام ، فسنخبرك بشكل منفصل وبمزيد من التفصيل عن أكثر مراحل عملنا إثارة للاهتمام.

في الصورة من اليسار إلى اليمين: الدوار ، الجزء الثابت ، مجموعة المحرك الجزئية ، مجموعة المحرك

المقدمة

اليوم ، بفضل تطوير الإلكترونيات الحديثة وظهور مغناطيس قوي يعتمد على معادن أرضية نادرة ، من الممكن إنشاء محركات كهربائية "بدون فرش" أكثر قوة وفي نفس الوقت مدمجة وخفيفة الوزن. في الوقت نفسه ، نظرًا لبساطة تصميمها ، فهي أكثر المحركات الكهربائية موثوقية على الإطلاق. ستتم مناقشة إنشاء مثل هذا المحرك في هذه المقالة.

وصف المحرك

تم طباعة أول محرك من هذا القبيل من قبلنا كتجربة. بدلاً من الألواح الخاصة المصنوعة من الفولاذ الكهربائي ، استخدمنا البلاستيك العادي لجسم الدوار وللب الجزء الثابت ، حيث تم لف الملف النحاسي. تم تثبيت مغناطيس نيوديميوم ذو مقطع مستطيل على الدوار. بطبيعة الحال ، لم يكن هذا المحرك قادرًا على توفير أقصى طاقة. ومع ذلك ، كان هذا كافيًا للمحرك للدوران حتى 20 ألف دورة في الدقيقة ، وبعد ذلك لا يمكن للبلاستيك الوقوف وينفجر دوار المحرك ، ويتم إلقاء المغناطيس. دفعتنا هذه التجربة إلى إنشاء محرك كامل.

النماذج الأولية القليلة الأولى

صنعنا الجزء المتحرك للمحرك الجديد من مغناطيس نيوديميوم واحد على شكل اسطوانة. تم لصق مغناطيس إيبوكسي بعمود مصنوع آليًا من أداة فولاذية في إنتاج تجريبي.

لقد قطعنا الجزء الثابت بالليزر من مجموعة من ألواح الصلب المحولات بسمك 0.5 مم. تم بعد ذلك تلميع كل لوحة بعناية ثم لصق الجزء الثابت النهائي من حوالي 50 لوحًا. تمت تغطية الصفائح بالورنيش لتجنب حدوث دائرة قصر بينها واستبعاد فقد الطاقة بسبب تيارات فوكو ، والتي يمكن أن تنشأ في الجزء الثابت.

يتكون غلاف المحرك من جزأين من الألومنيوم على شكل حاوية. يلائم الجزء الثابت بإحكام غلاف الألمنيوم ويلتصق جيدًا بالجدران. يوفر هذا التصميم تبريدًا جيدًا للمحرك.

قياس الخصائص

العنصر الرئيسي للحامل هو الحمل الثقيل على شكل غسالة. أثناء القياسات ، يدور المحرك الوزن المعطى ويتم حساب قوة الخرج وعزم الدوران للمحرك من السرعة الزاوية والتسارع.

يتم استخدام زوج من المغناطيس على العمود ومستشعر مغناطيسي رقمي A3144 بناءً على تأثير القاعة لقياس سرعة دوران الحمل. بالطبع ، سيكون من الممكن قياس الثورات بواسطة النبضات مباشرة من لفات المحرك ، لأن هذا المحرك متزامن. ومع ذلك ، فإن الإصدار الذي يحتوي على جهاز استشعار أكثر موثوقية وسيعمل حتى بسرعات منخفضة جدًا ، حيث تكون النبضات غير قابلة للقراءة.

بالإضافة إلى الثورات ، فإن جناحنا قادر على قياس عدة معايير أكثر أهمية:

• إمداد التيار (حتى 30 أمبير) باستخدام مستشعر تيار يعتمد على تأثير القاعة ACS712 ؛
• مصدر التيار. تقاس مباشرة من خلال ADC للميكروكونترولر ، من خلال مقسم الجهد ؛
• درجة الحرارة داخل / خارج المحرك. يتم قياس درجة الحرارة عن طريق الثرمستور من أشباه الموصلات ؛

نتيجة لذلك ، فإن مقعد الاختبار لدينا قادر على قياس الخصائص الحركية التالية في أي وقت:

• التيار المستهلك
• الجهد المستهلك
• استهلاك الطاقة؛
• انتاج الطاقة؛
• ثورات رمح
• لحظة على العمود
• تدخل الطاقة في الحرارة
• درجة الحرارة داخل المحرك.

فرش السيارات

مبدأ تشغيل محرك بدون فرش ثلاثي الأطوار

محرك الصمام هو محرك متزامن يعتمد على مبدأ تنظيم التردد مع التزامن الذاتي ، والذي يتمثل جوهره في التحكم في متجه المجال المغناطيسي للجزء الثابت اعتمادًا على موضع الدوار. تسمى محركات الصمامات (في أدبيات اللغة الإنجليزية BLDC أو PMSM) أيضًا بمحركات DC بدون فرش ، لأن مجمّع مثل هذا المحرك يتم تشغيله عادةً بجهد DC.

وصف VD

تم تصميم هذا النوع من المحركات لتحسين خصائص محركات التيار المستمر. أدت المتطلبات العالية للمشغلات (على وجه الخصوص ، محركات الأقراص الصغيرة عالية السرعة لتحديد المواقع بدقة) إلى استخدام محركات DC محددة: محركات DC ثلاثية الطور بدون تلامس (BDCT أو BLDC). من الناحية الهيكلية ، تشبه المحركات المتزامنة AC: يدور الدوار المغناطيسي في جزء ثابت مصفح مع ملفات ثلاثية الطور. لكن RPM هي وظيفة الحمل والجهد الثابت. تتحقق هذه الوظيفة عن طريق تبديل لفات الجزء الثابت اعتمادًا على إحداثيات الدوار. تتوفر BDPTs مع مستشعرات منفصلة على الدوار وبدون أجهزة استشعار منفصلة. تستخدم مستشعرات القاعة كأجهزة استشعار منفصلة. إذا كان التصميم بدون مستشعرات منفصلة ، فإن لفات الجزء الثابت تعمل كعنصر تثبيت. عندما يدور المغناطيس ، يقوم الدوار بتحفيز EMF في لفات الجزء الثابت ، مما ينتج عنه تيار. عندما يتم إيقاف تشغيل ملف واحد ، يتم قياس ومعالجة الإشارة التي تم إحداثها فيه. تتطلب هذه الخوارزمية معالج إشارة. للفرملة وعكس BDPS ، ليست هناك حاجة لدائرة عكسية لطاقة الجسر - يكفي تطبيق نبضات التحكم على لفات الجزء الثابت في تسلسل عكسي.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين HP والمحرك المتزامن في تزامنه الذاتي بمساعدة DPR ، ونتيجة لذلك يتناسب تردد دوران المجال لـ HP مع سرعة الدوار.

الجزء الثابت

الجزء الثابت المحرك بدون فرش

يتميز الجزء الثابت بتصميم تقليدي ويشبه الجزء الثابت لآلة الحث. وهو يتألف من جسم ونواة فولاذية كهربائية ولف نحاسي مثبت في أخاديد حول القلب. يحدد عدد اللفات عدد مراحل المحرك. من أجل البدء الذاتي والدوران ، تكفي مرحلتان - الجيب وجيب التمام. عادةً ما تكون HP من ثلاث مراحل ، وأقل من أربع مراحل.

وفقًا لطريقة وضع المنعطفات في لفات الجزء الثابت ، تتميز المحركات بقوة دافعة كهربائية عكسية لشكل شبه منحرف (BLDC) وشكل جيبي (PMSM). وفقًا لطريقة التوريد ، يتغير تيار الطور في أنواع المحركات المقابلة أيضًا بشكل شبه منحرف أو جيبيًا.

الدوار

يتكون الدوار باستخدام مغناطيس دائم وعادة ما يكون له أزواج من اثنين إلى ثمانية أزواج من الأقطاب مع قطبين متناوبين شمالي وجنوبي.

في البداية ، تم استخدام مغناطيس الفريت لصنع الدوار. إنها شائعة ورخيصة ، لكن لها عيوب انخفاض مستوى الحث المغناطيسي. في الوقت الحاضر ، تكتسب المغناطيسات من السبائك الأرضية النادرة شعبية ، لأنها تسمح بالحصول على مستوى عالٍ من الحث المغناطيسي وتقليل حجم الدوار.

مستشعر موضع الدوار

يوفر مستشعر موضع الدوار (RPS) ملاحظات حول موضع الدوار. يمكن أن يعتمد عملها على مبادئ مختلفة - الكهروضوئية ، الاستقرائي ، تأثير هول ، إلخ. الأكثر شيوعًا هي مستشعرات القاعة والمستشعرات الكهروضوئية ، لأنها عمليا بالقصور الذاتي وتتيح لك التخلص من التأخير في قناة التغذية المرتدة وفقًا لموضع الدوار.

يحتوي المستشعر الكهروضوئي ، في شكله الكلاسيكي ، على ثلاثة أجهزة كشف ضوئية ثابتة ، يتم إغلاقها بالتتابع بواسطة مصراع يدور بشكل متزامن مع الدوار. هذا موضح في الشكل 1 (نقطة صفراء). يسجل الرمز الثنائي الذي تم الحصول عليه من DPR ستة مواضع مختلفة للدوار. يتم تحويل إشارات المستشعر بواسطة جهاز التحكم إلى مجموعة من الفولتية للتحكم التي تتحكم في مفاتيح الطاقة ، بحيث يتم تشغيل مفتاحين في كل دورة (مرحلة) من تشغيل المحرك ويتم توصيل اثنين من لفات المحرك الثلاثة في سلسلة بالشبكة. لفات المرساة يو ، في ، دبليو تقع على الجزء الثابت مع تحول 120 درجة وبداياتها ونهاياتها متصلة بحيث عند تبديل المفاتيح ، يتم إنشاء تدرج دوار للحقول المغناطيسية.

نظام التحكم HP

يحتوي نظام التحكم على مفاتيح الطاقة ، غالبًا الثايرستور أو ترانزستورات الطاقة IGBT. يتم تجميع عاكس الجهد أو العاكس الحالي منها. عادة ما يتم تنفيذ نظام التحكم الرئيسي باستخدام متحكم دقيق ، وذلك بسبب العدد الكبير من العمليات الحسابية للتحكم في المحرك.

كيف يعمل VD

يعتمد مبدأ تشغيل HP على حقيقة أن وحدة التحكم HP تقوم بتبديل لفات الجزء الثابت بحيث يكون متجه المجال المغناطيسي للجزء الثابت دائمًا متعامدًا مع متجه المجال المغناطيسي الدوار. باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM) ، تتحكم وحدة التحكم في التيار المتدفق عبر ملفات HP ، أي متجه المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، وبالتالي يتم تنظيم عزم الدوران الذي يعمل على دوار HP. تحدد العلامة عند الزاوية بين المتجهات اتجاه اللحظة التي تعمل على الدوار.

يتم التخفيف بحيث يكون تدفق الإثارة الدوار و 0 تبقى ثابتة فيما يتعلق بتدفق المحرك. نتيجة لتفاعل تدفق المحرك والإثارة ، يتم إنشاء عزم دوران م، الذي يسعى إلى قلب الدوار بحيث تتزامن تدفقات المحرك والإثارة ، ولكن عندما يتحول الدوار تحت تأثير DPR ، يتم تبديل اللفات ويتحول تدفق المحرك إلى الخطوة التالية.

في هذه الحالة ، سيتم إزاحة ناقل التيار الناتج وثباته بالنسبة إلى تدفق الجزء المتحرك ، مما يخلق عزم دوران على عمود المحرك.

في وضع تشغيل المحرك ، يكون MDS للجزء الثابت متقدمًا على MDS الخاص بالدوار بزاوية 90 درجة ، والتي يتم الحفاظ عليها بواسطة DPR. في وضع الكبح ، يتخلف MDS للجزء الثابت خلف MDS للدوار ، ويتم أيضًا الحفاظ على زاوية 90 درجة باستخدام DPR.

إدارة المحرك

تنظم وحدة التحكم HP عزم الدوران الذي يعمل على الدوار عن طريق تغيير قيمة PWM.

على عكس محرك DC ذو الفرشاة ، يتم إجراء التبديل في محرك الضغط العالي والتحكم فيه إلكترونيًا.

تنتشر أنظمة التحكم التي تنفذ خوارزميات لتنظيم عرض النبضة وتعديل عرض النبضة للتحكم في HP.

النظام الذي يوفر أوسع نطاق للتحكم في السرعة - للمحركات ذات التحكم في القوة الموجهة. يتحكم محول التردد في سرعة المحرك ويحافظ على وصلة التدفق في الماكينة عند مستوى معين.

تتمثل إحدى ميزات تنظيم محرك كهربائي مع التحكم في ناقل الحركة في أن الإحداثيات المضبوطة المقاسة في نظام إحداثيات ثابت يتم تحويلها إلى نظام دوار ، وهي قيمة ثابتة تتناسب مع مكونات نواقل المعلمات الخاضعة للرقابة ، والتي يتم بموجبها تشكيل إجراءات التحكم ، ثم يتم تخصيص الانتقال العكسي.

عيب هذه الأنظمة هو تعقيد أجهزة التحكم والوظيفية لمجموعة واسعة من التحكم في السرعة.

مزايا وعيوب VD

في الآونة الأخيرة ، يكتسب هذا النوع من المحركات شعبية كبيرة ، حيث يخترق العديد من الصناعات. يتم استخدامه في مجالات الاستخدام المختلفة: من الأجهزة المنزلية إلى عربات السكك الحديدية.

غالبًا ما تجمع HP مع أنظمة التحكم الإلكترونية بين أفضل صفات المحركات التي لا تلامس والتيار المستمر.

مزايا:

• نطاق سرعة واسع
• آلة بدون فرش ولا تحتاج إلى صيانة
• مناسبة للاستخدام في البيئات المتفجرة والعدوانية
• عزم دوران عالي
• أداء عالي للطاقة (كفاءة تزيد عن 90٪)

• عمر خدمة طويل وموثوقية عالية وعمر خدمة أطول بسبب عدم وجود اتصالات كهربائية منزلقة

سلبيات:

• نظام إدارة محرك معقد نسبيًا
• ارتفاع تكلفة المحرك بسبب استخدام مغناطيس دائم باهظ الثمن في تصميم الدوار
• في كثير من الحالات ، من المنطقي أكثر استخدام محرك غير متزامن مع محول تردد.

بالنسبة للتطبيقات التي تجمع بين الحد الأقصى من الكفاءة التي يمكن تحقيقها مع وحدات التحكم البسيطة للغاية والموثوقة (مفتاح التبديل الذي لا يستخدم PWM) ، يمكن أيضًا إبراز الميزة التالية: على الرغم من حقيقة أن السرعة يمكن أن تختلف على نطاق واسع بواسطة وحدة التحكم ، لا يمكن الحصول على كفاءة مقبولة إلا في فترة زمنية ضيقة نسبيًا السرعات الزاوية. يتم تحديد ذلك من خلال محاثة اللفات. إذا كانت السرعة أقل من المستوى الأمثل ، فإن استمرار إمداد التيار لهذه المرحلة ، بعد الوصول إلى حد التدفق المغناطيسي ، سيؤدي فقط إلى تسخين غير ضروري. في السرعات الأعلى من الأمثل ، لن يصل التدفق المغناطيسي في القطب إلى أقصى حد له بسبب زمن الصعود الحالي المحاثة. ومن أمثلة هذه المحركات مجموعات نموذجية بدون فرش. يجب أن تكون فعالة وخفيفة الوزن وموثوقة ، ومن أجل توفير السرعة الزاوية المثلى لخاصية حمل معينة ، ينتج المصنعون نماذج بملفات مختلفة (عدد الدورات). في نفس الوقت ، عدد أقل من الدورات يقابل محرك أسرع.

أنظر أيضا

الروابط

• http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/avr/AVR440.htm AVR440: التحكم في محرك DC ثنائي الطور بدون مستشعرات
• http://www.unilib.neva.ru/dl/059/CHAPTER5/Chapter5.html 5.4 محركات مهواة
• http://www.imafania.narod.ru/bldc.htm حول محرك بدون فرش واستخدام محرك متدرج كمحرك بدون فرش

هذا نوع من محركات التيار المتردد ، حيث يتم استبدال مجموعة فرشاة المبدل بمفتاح أشباه الموصلات غير المتصل يتحكم فيه مستشعر موضع الدوار. في بعض الأحيان يمكنك أن تجد هذا الاختصار: BLDC هو محرك DC بدون فرش. من أجل البساطة ، سأسميها محركًا بدون فرش أو ببساطة BC.

تحظى المحركات الخالية من الفرشاة بشعبية كبيرة بسبب خصوصيتها: لا توجد مواد استهلاكية مثل الفرشاة ، ولا يوجد غبار فحم / معدن بالداخل من الاحتكاك ، ولا توجد شرارات (وهذا اتجاه ضخم للانفجار ومحركات / مضخات آمنة للحريق). يتم استخدامها من المراوح والمضخات إلى محركات عالية الدقة.
التطبيق الأساسي في النمذجة وبناء الهواة: محركات للنماذج التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو.

المعنى العام لهذه المحركات هو ثلاث مراحل وثلاث لفات (أو عدة لفات متصلة في ثلاث مجموعات) ، والتي يتم التحكم فيها عن طريق إشارة على شكل جيبية أو شبه جيبية تقريبية في كل مرحلة ، ولكن مع بعض التحول. يوضح الشكل أبسط توضيح لتشغيل محرك ثلاثي الطور.

وفقًا لذلك ، تتمثل إحدى نقاط التحكم المحددة في محركات BC في استخدام محرك تحكم خاص ، والذي يسمح لك بضبط نبضات التيار والجهد لكل مرحلة على لفات المحرك ، مما يوفر في النهاية تشغيلًا مستقرًا في نطاق جهد واسع. هذه هي ما يسمى بوحدات تحكم ESC.

محركات BK لمعدات r / y ذات أحجام وتصاميم قياسية مختلفة. ومن أقوى هذه الأجهزة سلسلة 22 مم و 36 مم و 40/42 مم. حسب التصميم ، فهي تأتي مع دوار خارجي وآخر داخلي (Outrunner ، Inrunner). في الواقع ، لا تحتوي المحركات ذات الدوار الخارجي على جسم ثابت (سترة) وخفيفة الوزن. كقاعدة عامة ، يتم استخدامها في نماذج الطائرات ، و quadrocopters ، إلخ.
المحركات الخارجية للجزء الثابت أسهل في أن تكون محكمة الإغلاق. يتم استخدام نماذج مماثلة لنماذج r / y التي تتعرض للتأثيرات الخارجية مثل الأوساخ والغبار والرطوبة: العربات ، الوحوش ، الزواحف ، نماذج المياه r / y).
على سبيل المثال ، يمكن تثبيت محرك 3660 بسهولة في طراز سيارة r / u مثل عربات التي تجرها الدواب أو الوحش والحصول على الكثير من المرح.

لاحظ أيضًا التصميم المختلف للجزء الثابت نفسه: 3660 محركًا بها 12 ملفًا متصلًا في ثلاث مجموعات.
هذا يسمح بالحصول على عزم دوران عالي للمحور. يبدو شيء من هذا القبيل.


الملفات متصلة هكذا


إذا قمت بفك المحرك وإزالة الدوار ، يمكنك رؤية ملفات الجزء الثابت.
هذا ما بداخل سلسلة 3660


المزيد من الصور

إن استخدام الهواة لمثل هذه المحركات ذات عزم الدوران العالي يكون في الهياكل المصنوعة منزليًا ، حيث يلزم محرك تسريع قوي صغير الحجم. يمكن أن تكون هذه مراوح من النوع التوربيني ، ومغازل لأدوات آلات الهواة ، وما إلى ذلك.

لذلك ، لغرض التثبيت في آلة حفر ونقش هواة ، تم أخذ مجموعة من المحرك بدون فرش مع وحدة تحكم ESC
محرك GoolRC 3660 3800KV بدون فرش مع مجموعة ESC 60A Metal Gear Servo 9.0 كجم


كانت الإضافة في المجموعة عبارة عن مؤازر 9 كجم ، وهو مناسب جدًا للمنتجات محلية الصنع.

كانت المتطلبات العامة لاختيار المحرك كما يلي:
- لا يقل عدد الدورات / فولت عن 2000 حيث كان من المخطط استخدامه مع مصادر الجهد المنخفض (7.4 ... 12 فولت).
- قطر المحور 5 مم. لقد فكرت في الخيارات ذات العمود 3.175 مم (هذه سلسلة من 24 أقطارًا من محركات BC ، على سبيل المثال ، 2435) ، ولكن بعد ذلك سأضطر إلى شراء خرطوشة ER11 جديدة. هناك خيارات أكثر قوة ، على سبيل المثال ، محركات 4275 أو 4076 ، بعمود 5 مم ، لكنها في المقابل أغلى.

مميزات محرك GoolRC 3660 بدون فرش:
الموديل: GoolRC 3660
القوة: ١٢٠٠ واط
جهد العمل: حتى 13 فولت
تيار الحد: 92A
الثورات لكل فولت (RPM / Volt): 3800KV
السرعة القصوى: تصل إلى 50000
قطر الهيكل: 36 ملم
طول الجسم: 60 ملم
طول رمح: 17mm
قطر رمح: 5mm
ضبط حجم المسمار: 6 قطعة * M3 (قصير ، استخدمت M3 * 6)
الموصلات: ذكر الموز المطلي بالذهب 4 مم
الحماية: من الأتربة والرطوبة

ميزات وحدة التحكم ESC:
الموديل: GoolRC ESC 60A
التيار المستمر: 60 أمبير
تيار الذروة: 320A
البطاريات القابلة لإعادة الشحن: 2-3S Li-Po / 4-9S Ni-Mh Ni-Cd
BEC: 5.8 فولت / 3 أمبير
الموصلات (المدخلات): قابس تي ذكر
موصلات (استدعاء): أنثى موز مطلية بالذهب 4 مم
الأبعاد: 50 × 35 × 34 مم (باستثناء أطوال الكابلات)
الحماية: من الأتربة والرطوبة

خصائص المؤازرة:
جهد العمل: 6.0V-7.2V
سرعة المقلاة (6.0 فولت): 0.16 ثانية / 60 درجة بدون تحميل
سرعة التأرجح (7.2 فولت): 0.14 ثانية / 60 درجة بدون تحميل
عقد عزم الدوران (6.0 فولت): 9.0 كجم. سم
عقد عزم الدوران (7.2 فولت): 10.0 كجم. سم
الأبعاد: 55 × 20 × 38 ملم (الطول * العرض * الارتفاع)

معلمات المجموعة:
حجم التعبئة: 10.5 × 8 × 6 سم
وزن العبوة: 390 جم
عبوة تحمل شعار GoolRC

محتويات المجموعة:
1 * محرك GoolRC 3660 3800KV
1 * GoolRC 60A ESC
1 * معدات جول ار سي 9 كجم
1 * ورقة معلومات


مقاييس مرجعية ومظهر لمحرك GoolRC 3660 مع مميزات

الآن بضع كلمات عن الطرد نفسه.
جاءت الطرد على شكل حقيبة بريدية صغيرة بداخلها صندوق


يتم تقديمها عن طريق خدمة بريدية بديلة ، وليس عن طريق البريد الروسي ، كما هو مذكور في بوليصة الشحن


تحتوي الحزمة على صندوق GoolRC ذو العلامات التجارية


يوجد بالداخل مجموعة من محرك 3660 بدون فرش (36 × 60 مم) ، وحدة تحكم ESC لها ومضاعفات مع مجموعة


الآن دعونا نلقي نظرة على المجموعة الكاملة في مكونات منفصلة. لنبدأ بالشيء الأكثر أهمية - المحرك.

محرك BC GoolRC عبارة عن أسطوانة ألمنيوم ، أبعادها 36 × 60 مم. على جانب واحد هناك ثلاثة أسلاك سميكة في جديلة سيليكون مع "الموز" ، وعلى الجانب الآخر رمح 5 مم. يتم تثبيت الدوار على محامل دوارة على كلا الجانبين. هناك نموذج علامة على العلبة


صورة أخرى. القميص الخارجي ثابت أي نوع المحرك الداخلي.


علامات الجسم


المحمل مرئي من النهاية الخلفية


أعلن مقاومة الطرطشة والرطوبة
هناك ثلاثة أسلاك قصيرة وسميكة لتوصيل المراحل: u v w. إذا كنت تبحث عن أطراف توصيل ، فهذه موزات 4 مم


الأسلاك قابلة للتقلص بألوان مختلفة: الأصفر والبرتقالي والأزرق


أبعاد المحرك: قطر العمود وطوله هي نفسها كما هو مذكور: العمود 5x17 مم




أبعاد جسم المحرك 36x60 مم




مقارنة مع محرك 775 المصقول


مقارنة مع المغزل المستخدم 300 واط (وتكلفته حوالي 100 دولار). اسمحوا لي أن أذكرك أن GoolRC 3660 يتمتع بتصنيف طاقة قصوى يبلغ 1200 واط. حتى لو كنت تستخدم ثلث الطاقة ، فهي لا تزال أرخص وأكثر من هذا المغزل


مقارنة مع نماذج المحركات الأخرى


للتشغيل السليم للمحرك ، تحتاج إلى وحدة تحكم ESC خاصة (مضمنة في المجموعة)

وحدة التحكم ESC عبارة عن لوحة تشغيل للمحرك مزودة بمحول إشارة ومفاتيح قوية. في الطرز البسيطة ، بدلاً من العلبة ، يتم استخدام الانكماش الحراري ، في الطرز القوية - حالة مزودة بمبرد وتبريد نشط.


في الصورة ، وحدة تحكم GoolRC ESC 60A مقارنة بالشقيق "الأصغر" ESC 20A


يرجى ملاحظة: يوجد مفتاح تبديل على قطعة من السلك يمكن تركيبه في جسم الجهاز / اللعبة


مجموعة كاملة من الموصلات متضمنة: موصلات T ، مقابس موز 4 مم ، إدخال إشارة تحكم 3 سنون


الموز القوي 4 مم - أعشاش ، مميزة بنفس الألوان: الأصفر والبرتقالي والأزرق. عند الاتصال ، يمكنك فقط الخلط بينها عن قصد


إدخال موصلات T. وبالمثل ، يمكنك خلط القطبية إذا كنت قويًا جدًا)))))


هناك علامات على العلبة بالاسم والخصائص ، وهي مريحة للغاية


التبريد نشط ويعمل ويتم تنظيمه تلقائيًا.

أسطوانة PCB المرفقة لتقدير الحجم

تتضمن المجموعة أيضًا مؤازرة GoolRC سعة 9 كجم.


بالإضافة إلى ذلك ، كما هو الحال مع أي أجهزة أخرى ، تأتي المجموعة مع مجموعة من الروافع (مزدوجة ، متقاطعة ، نجمة ، عجلة) وأجهزة تركيب (أحببت وجود فواصل نحاسية)


المؤازرة رمح المقربة


محاولة إصلاح الذراع المتقاطعة للتصوير


في الواقع ، من المثير للاهتمام التحقق من الخصائص المذكورة - إنها مجموعة ترس معدنية بالداخل. نقوم بتفكيك المؤازرة. يجلس الجسم على المادة المانعة للتسرب في دائرة ، ويوجد بالداخل تزييت وفير. التروس معدنية حقًا.


صورة للوحة التحكم المؤازرة

لماذا بدأ كل هذا: من أجل تجربة محرك BC كحفر / حفار. ومع ذلك ، فإن قوة الذروة هي 1200 واط.
اخترت مشروع آلة حفر لإعداد لوحات الدوائر المطبوعة. هناك العديد من المشاريع لصنع مصباح طاولة. عادةً ما تكون كل هذه المشاريع صغيرة ومصممة لتناسب محرك DC صغير.


اخترت واحدًا منهم وقمت بتعديل الحامل في جزء من حاملي المحرك 3660 (كان المحرك الأصلي أصغر حجمًا وله أحجام تثبيت مختلفة)

هنا رسم لمقاعد وأبعاد محرك 3660


الأصل لديه محرك أضعف. هنا رسم تخطيطي للحامل (6 فتحات لـ M3x6)


شاشة من برنامج للطباعة على طابعة


في الوقت نفسه ، قمت أيضًا بطباعة مشبك للتوصيل من الأعلى


3660 موتور مع ER11 كوليت مثبتة




لتوصيل والتحقق من BC للمحرك ، ستحتاج إلى تجميع الدائرة التالية: مزود الطاقة ، جهاز اختبار مؤازر أو لوحة تحكم ، وحدة تحكم محرك ESC ، محرك.
أنا أستخدم أبسط جهاز اختبار مؤازر ، كما أنه يعطي الإشارة المطلوبة. يمكن استخدامه لتشغيل وضبط سرعة المحرك


إذا رغبت في ذلك ، يمكنك توصيل متحكم دقيق (Arduino ، إلخ). أعطي رسمًا تخطيطيًا من الإنترنت مع وجود عداء ووحدة تحكم 30A متصلة. لا توجد مشكلة في العثور على الرسومات.


نربط كل شيء بالألوان.


يوضح المصدر أن تيار الخمول لوحدة التحكم صغير (0.26A)


الآن آلة الحفر.
نقوم بجمع كل شيء وربطه بالحامل




للتحقق ، أقوم بالتجميع بدون حالة ، ثم سأطبع العلبة ، حيث يمكنك تثبيت مفتاح قياسي ، جهاز اختبار مؤازر


تطبيق آخر لمحرك 3660 BK مشابه هو كمغزل للآلات لحفر وطحن لوحات الدوائر المطبوعة.






سأنهي المراجعة حول الجهاز نفسه بعد قليل. سيكون من المثير للاهتمام التحقق من نقش PCB باستخدام GoolRC 3660

خاتمة

المحرك عالي الجودة ، قوي ، عزم الدوران بهامش مناسب لأغراض الهواة.
على وجه التحديد ، ستظهر إمكانية بقاء المحامل تحت القوة الجانبية أثناء الطحن / النقش الوقت.
هناك بالتأكيد فائدة من استخدام المحركات النموذجية لأغراض الهواة ، فضلاً عن سهولة التشغيل وتجميع الهياكل عليها مقارنةً بمغازل CNC ، وهي أغلى ثمناً وتتطلب معدات خاصة (مزودات طاقة متغيرة السرعة ، وبرامج تشغيل ، وتبريد ، وما إلى ذلك).

لقد استخدمت قسيمة عند الطلب بيع 15 بخصم 5٪ على جميع المنتجات بالمتجر.

شكرآ لك على أهتمامك!