Fırçasız DC Elektrik Motorları

Tərif

Fırçasız DC motorun sürət dəyişəni, sinusoidal Daimi Məgnitli Alternativ Cari (PMAC) motorundan istifadə edən öz-özünü idarə edən dəyişən dərəcəli sürət dəyişənidir. Bu növ sürət dəyişəni bir çox məşhur üstünlüklər təqdim edir. Nəzəriyyədən baxmayaraq qalıcı xidmət, uzun ömürlülük, müxtəlif tətbiqlərdə inandırıcı bir seçimdir. Buna əlavə, aşağı dövrəvi inertsiya, minimal sürtünmə və aşağı dərəcəli xüsusiyyətlərə malikdir. Həmçinin, minimal radyo dərəcəsində təsir yaratır və gürültü, sıxlıq və qonşu əməliyyat təmin edir. Amma bu, eksizlərsiz deyil; əsas limitlər, nisbətən yüksək qiyməti və aşağı başlama torqudur.

Tətbiqlər

Fırçasız DC motorun sürət dəyişənləri geniş miqyasda endüstri və cihazlarda istifadə olunur. Tüketici elektronikası sahəsində, onlar phonograflarda, qeydiyyat cihazları üçün band sürücülərində və kompüter hard disklərində spindle sürücülərində istifadə olunur. Onlar da kompüter periferik alətlərində və idarəetmə sistemlərində aşağı gücü olan sürət dəyişənlər kimi xidmət edirlər. Tüketici elektronikasından başqa, onların tətbiqləri güclü və aşağı gürültülü əməliyyatın vacib olduğu havayolu endüstrisini də daxil edir. Biomeditsina sahəsində, onların dəqiqlik və təmiz əməliyyatı, müxtəlif tibbi cihazlar üçün uyğun edir. Buna əlavə, onlar soğutma fanlarının sürət dəyişənləri kimi geniş miqyasda istifadə olunur, bu da bir çox sistemlərdə effektiv və qonşu ventilasiya təmin edir.

Motorun Strukturu

Aşağıdakı şəkil, fırçasız DC motorun sürət dəyişəninin əsas komponenti olan üç fazalı, iki pol trapesoyal PMAC motorun kesiti ilə göstərir. Motor, etkin əməliyyatına kömək edən geniş pol arxı malik daimi məgnitli rotorla donatılmışdır. Stator, bir-birinə 120 dərəcəlik fərqlə yerləşən üç pol sarımla donatılmışdır. Bu xüsusi sarım konfiqurasiyası, balanslı elektrik əməliyyatını və sadə torqunun istehsalını təmin edir. Hər bir fazalı sarım, motorun içində maqnit sahə interaksiyasını optimallaşdırarak, sürətinin və performansının dəqiqlik kontrolünü təmin edir.

Motorun üç fazasında indiki voltajlar, aşağıdakı şəkillə göstərilir. Trapesoyal dalğalı formasının yaranması, rotordan və stator arasında xüsusi interaksiyaya aid edilir. Rotor saat əqrəbinin əksinə istiqamətdə fırlanarkən, referens pozisiyadan ilk 120 dərəcəlik fırlanma zamanı, faz A-nın bütün üst hətləri maqnit sahənin cüvd həddi ilə, bütün alt hətləri isə maqnit sahənin qərb həddi ilə interaksiya edir.

Bu sabit maqnit qopuşu, bu dərəcə diapazonunda nisbətən sabit indiki voltaja gətirir, trapesoyal dalğalı formasının düz üst hissəsinə kömək edir. Rotor davam edərək fırlanarkən, dəyişən maqnit sahə oriyentasiyaları, indiki voltajın keçidi təmin edir, son olaraq fırçasız DC motorun sürət dəyişənin normal əməliyyatı və idarəetməsi üçün lazımı olan xüsusi trapesoyal formasını yaradır.

Rotor 120 dərəcə fırlanarkən, faz A-dakı indiki voltaj nisbətən sabit qalır. Fırlanma 120 dərəcəni aşdıqdan sonra, faz A-nın bəzi üst hətləri qərb həddi ilə, digərləri isə cüvd həddi ilə əlaqə qurur. Eyni hadisə, alt hətlər üzrə də baş verir. Sonra gələn 60 dərəcəlik fırlanma zamanı, faz A-dakı indiki voltaj xətti kimi dəyişir. Bu voltaj dəyişikliyi, faz B və C-də də eyni kimi təkrarlanır, motorun əməliyyatı üçün koordinasiya edilmiş elektrik davranışını yaradır.

Fırçasız DC motorun sürət dəyişəni sistemi, aşağıdakı şəkillə göstərilir, trapesoyal PMAC motoru ilə birlikdə olan voltaj kaynağı inversorunu təşkil edir. Motorun stator sarımları ulduz bağlantıya malikdir. Şəkil, trapesoyal PMAC motorunun xüsusi faz-voltaj dalğalı formasını da göstərir, bu, yuxarıda təsvir olunan unikal voltaj-indukiya dinamikasını aks etdirir. Bu dalğalı forma, fırçasız DC motorun sürət dəyişənin effektiv idarəetməsini və əməliyyatını təmin edir, sadə torqun istehsalını və dəqiqlik sürət nizamlamasını təmin edir.

Fırçasız DC motorun stator sarımları, pulssal akım təmin edilir. Hər pulssalın 120 elektrik dərəcəsi var və indiki voltaj sabit qalan və maksimum dəyərə çatan bölgədə dəqiq yerləşdirilir. Müsbət, bu pulssal akımın polü, indiki voltajın polu ilə uyğunlaşdırılır, bu, elektrik girişlərinin və motor tərəfindən yaradılan maqnit sahənin arasındakı uyğun interaksiyanı təmin edir.

Motorda hava boşluğu fluxu sabit səviyyədə saxlanılır və indiki voltajın dəyəri, rotorun dövrə sürətinə mütənasibdir. Bu əlaqə, motorun əməliyyatı üçün əsasdir, çünki, sürətə asılı olan indiki voltaj əsasında motorun performansını dəqiqlik nizamlamasına imkan verir, müxtəlif işləmə şərtlərində effektiv enerji transferi və sadə əməliyyat təmin edir.

Hər 60 dərəcəlik intervalda, akım, motorun stator sarımından bir fazaya girir və digərindən çıxır. Bu alternativ akım axını, fırçasız DC motorun əməliyyatının əsas xüsusiyyətidir. Sonuçda, hər 60 dərəcəlik intervalda motora təmin edilən güc, sarım fazaları arasında voltaj və akım arasındakı interaksiyanı nəzərə alaraq aşağıdakı düsturla ifadə edilə bilər.

Motordan yaradılan torq

Fırçasız DC motorun sürət dəyişənin torq dalğalı forması, aşağıdakı şəkillə göstərilir. Motordan yaradılan torqun dəyəri, DC güc linklərindən keçən akıma mütənasibdir. Bu əlaqə, motorun dinamik davranışını və performans xüsusiyyətlərini anlamaq üçün əsasdır.

Bu sürət dəyişən sistemində rejenerativ fren, faz akımını çevirərək təmin edilir. Faz akımı çevrildikdə, akım manbaası Id-nin istiqaməti də uyğun olaraq dəyişir. Bu çevirme, motor, inversordan keçərək, son olaraq DC manbaasına qayıdınca başlayan enerji axınına səbəb olur. Bu prosesdə, motor, yükündən mekaniki enerjiyi elektrik enerjisə çevirən jeneratordan kimi funksion edir, bu da enerjinin geri qaytarılmasına və yenidən istifadəsinə imkan verir, sistemnin ümumi effektivliyini artırır.

Sürət dəyişən sistemin dövrə sürəti çevirildikdə, motorda indiki voltajların polü də çevir. Bu voltaj polu dəyişikliyi, rejenerativ fren əməliyyatını aktivləşdirir, sürət dəyişənin, hərəkət edən yükün mekaniki enerjisini elektrik enerjisə çevirərək, onu güç manbaasına geri qaytarır.

Əksinə, motorun sarımlarından keçən akımın istiqamətinin çevirilməsi, motorun istənilən istiqamətdə hərəkət etməsinə səbəb olur. Rejenerativ fren və hərəkət etmə kimi müxtəlif əməliyyat rejimlərinə uyğun akım dalğalı formları, aşağıdakı şəkillə açıqlı şəkildə göstərilir, bu, fərqli şərtlərdə sürət dəyişənin elektrik davranışını vizual olaraq təsvir edir.

Fırçasız DC Motor Sürət Dəyişən Növləri

Fırçasız DC motorun sürət dəyişəni, asılıqlı fırçasız DC motorun sürət dəyişəni və bir fazalı fırçasız DC motorun sürət dəyişəni olaraq əsasən iki müxtəlif növə bölünə bilər. Hər bir növün özünün unikal xüsusiyyətləri və əməliyyat prinsipləri var, bunlar aşağıdakı kimi təfərruatlandırılır.

Asılıqlı Fırçasız DC Motor Sürət Dəyişəni

Asılıqlı fırçasız DC motorun sürət dəyişəni, sadəlik və ucuzluq nöqtəsindən dizayn edilmişdir. Üç tranzistor və üç diod konverteri ilə təchiz edilmiş minimalist konfiqurasiya malikdir. Bu quraşdırma, üç fazalı motora yalnız müsbət akım və ya voltaj təmin etməyə məhdudlaşdırır.

Əməliyyat zamanı, indiki voltaj və akım, motorun hərəkət etmə və fren rejimlərində mühüm rol oynayır. 120 dərəcəlik müsbət akım pulsları motora təmin edildikdə, hərəkət etmə əməliyyatı başlayır, motor saat əqrəbinin əksinə istiqamətdə fırlanır. Eksinə, bu akım pulsları 60 dərəcə əvvələ gedərək, toplam 180 dərəcəyə çatdıqda, motor fren rejiminə keçir. Bu akım pulslarının vaxtının dəyişməsi, elektrik girişi və motorun maqnit sahəsi arasındakı interaksiyanı dəyişdirir, hərəkət etmə məkanizmindən fren rejiminə keçir.

Asılıqlı Fırçasız DC Motor Sürət Dəyişəni: Akım İdarə Mekanizmi

Asılıqlı fırçasız DC motorun sürət dəyişənində, faz A-nın akımı, tiristordan Tr1 və dioddan D1 tərəfindən dəqiqlik ilə idarə olunur. Tr1 aktivləşdirildikdə (açıldıqda), mənbə voltajı Vd, sarım A-ya qoşulur. Bu bağlantı, IA akımının dəyişmə sürətinin müsbət olmasına səbəb olur, yəni faz A-dakı akım artmağa başlayır. Eksinə, Tr1 deaktiv edildikdə (bağlandıqda), iA akımı, diod D1 vasitəsilə özgür dövrə rejimindən keçir. Bu özgür dövrə proqressində, iA-nın dəyişmə sürəti mənfi olur və akım addımla azalır.

0-120º vaxt periodu içərisində, Tr1, dəyişməli olaraq açıla və bağlan bilər. Bu aç/bağ strategiyası, faktiki akım IA-nın, prizmatik referans akım iA-nın yaxınlığında qalmasını təmin edir, bu, onların arasındakı fərqin müəyyən bir histerezis bandı içində qalmasını təmin edir. Bu dəqiqlik idarəsi, motorun sabit əməliyyatını və effektiv enerji transferini təmin edir.

Bir Fazalı Fırçasız DC Motor Sürət Dəyişəni

Bir fazalı fırçasız DC motorun sürət dəyişənin konfiqurasiyası, aşağıdakı şəkillə göstərilir. Analiz üçün, motorun yarı most bir fazalı konverter tərəfindən təmin edilən prizmatik akım dalğalı formasına malik olduğunu fərz edin, bu, nəzərdə tutulan şəkildə göstərilir. Bu xüsusi akım dalğalı forması, motorun performans xüsusiyyətləri və əməliyyat davranışını müəyyən edən vacib rol oynayar.

Motordan yaradılan torq, torq dalğalama adı verilən nəticələrə malikdir. Amma motor yüksək sürətlərdə əməliyyat etdikdə, motor-yük sisteminin inertsiyası, natural filtre kimi funksion edir. Bu daimi inertsiya, torq dəyişikliklərini yumşaldır, bu da torq dalğalamanın varlığında motorun nisbətən bərabər dövrə sürətinin saxlanmasını təmin edir.