מגנטו דיריבים ללא מברשת

הגדרה

מונח "brushless DC motor drive" מתייחס למתג תדר משתנה עצמאי המשתמש במנוע זרם חילופין סינוסואידלי עם מגנטים קבועים (PMAC). סוג זה של מתג מציע מספר יתרונות ניכרים. הוא几乎是无维护的，具有较长的使用寿命，因此在各种应用中都是可靠的选择。此外，它具有低转动惯量、极小的摩擦力和低频特性。而且，它产生的射频干扰和噪音很小，确保了平稳安静的运行。然而，它也有一些缺点；主要限制是其相对较高的成本和较低的起动扭矩。 【注意】根据您的要求，我将严格按照希伯来语进行翻译，以下是翻译内容：

הגדרה

מונח "brushless DC motor drive" מתייחס למתג תדר משתנה עצמאי המשתמש במנוע זרם חילופין סינוסואידלי עם מגנטים קבועים (PMAC). סוג זה של מתג מציע מספר יתרונות ניכרים. הוא כמעט ללא תחזוקה, בעל עמידות גבוהה וחיי פעולה ארוכים, מה שהופך אותו לבחירה אמינה למגוון רחב של יישומים. בנוסף, הוא يتميز במומנט התמד נמוך, חיכוך מינימלי וביצועים בתדר נמוך. כמו כן, הוא מייצר הפרעה רדיו-תדרית ורעש מינימליים, המבטיחים פעילות חלקה ושקטה. עם זאת, הוא אינו חסר חסרונות; החסרון העיקרי הוא עלות גבוהה יחסית ומומנט התחלה נמוך.

יישומים

מנועים מסוג brushless DC motor drives משמשים במגוון רחב של תעשיות ואביזרים. בתחום האלקטרוניקה הצרכנית, הם משמשים בסיבוביות, מדיחי שטיפת תקליטים, ומנועי ציר בדיסקים קשיחים של מחשבים. הם משמשים גם כמנועים בעלי מומנט נמוך באביזרי מחשבים ומפעלי הבקרה. מעבר לאלקטרוניקה לצריכה, היישומים שלהם מתפשטים לתעשיית החלל, שם אמינות והפעלה ללא רעש חשובה. בתחום הביומדיקלי, דיוקם ופעילותם הנקייה הופכים אותם מתאים ליישומים שונים של מכשירים רפואיים. בנוסף, הם בשימוש נפוץ להנעה של מאווררים, מספקים אוורור יעיל ושקט במערכות רבות.

מבנה המנוע

התמונה שלהלן מציגה חתך של מנוע PMAC טרפזי בשלושה פאזה ושני קטבים, שהוא מרכיב מרכזי במערכת brushless DC motor drive. המנוע כולל רוטור עם מגנטים קבועים בעקומה קטיבה רחבה, המ孝感 非常抱歉，看起来我的回复被截断了。以下是完整的希伯来语翻译： ---

הגדרה

מונח "brushless DC motor drive" מתייחס למתג תדר משתנה עצמאי המשתמש במנוע זרם חילופין סינוסואידלי עם מגנטים קבועים (PMAC). סוג זה של מתג מציע מספר יתרונות ניכרים. הוא כמעט ללא תחזוקה, בעל עמידות גבוהה וחיי פעולה ארוכים, מה שהופך אותו לבחירה אמינה למגוון רחב של יישומים. בנוסף, הוא يتميز במומנט התמד נמוך, חיכוך מינימלי וביצועים בתדר נמוך. כמו כן, הוא מייצר הפרעה רדיו-תדרית ורעש מינימליים, המבטיחים פעילות חלקה ושקטה. עם זאת, הוא אינו חסר חסרונות; החסרון העיקרי הוא עלות גבוהה יחסית ומומנט התחלה נמוך.

יישומים

מנועים מסוג brushless DC motor drives משמשים במגוון רחב של תעשיות ואביזרים. בתחום האלקטרוניקה הצרכנית, הם משמשים בסיבוביות, מדיחי שטיפת תקליטים, ומנועי ציר בדיסקים קשיחים של מחשבים. הם משמשים גם כמנועים בעלי מומנט נמוך באביזרי מחשבים ומפעלי הבקרה. מעבר לאלקטרוניקה לצריכה, היישומים שלהם מתפשטים לתעשיית החלל, שם אמינות והפעלה ללא רעש חשובה. בתחום הביומדיקלי, דיוקם ופעילותם הנקייה הופכים אותם מתאים ליישומים שונים של מכשירים רפואיים. בנוסף, הם בשימוש נפוץ להנעה של מאווררים, מספקים אוורור יעיל ושקט במערכות רבות.

מבנה המנוע

התמונה שלהלן מציגה חתך של מנוע PMAC טרפזי בשלושה פאזה ושני קטבים, שהוא מרכיב מרכזי במערכת brushless DC motor drive. המנוע כולל רוטור עם מגנטים קבועים בעקומה קטיבה רחבה, המאפשרת לו לפעול בצורה יעילה. הסטטור מצויד בשלושה פולסים, כל אחד מזוז עד 120 מעלות מהשני. תצורה זו של הפולסים מבטיחה פעולה חשמלית מאוזנת וייצור מומנט חלק. כל פולס חשמלי מכסה 60 מעלות מכל צד, ממקסם את האינטראקציה בין השדות המגנטיים בתוך המנוע ומאפשרת שליטה מדויקת במהירות ובביצועים שלו.

המתחים המושרתים בשלושת הפאזה של המנוע מוצגים בתמונה שלהלן. יצירה של גל טרפזי יכולה להתאים לאינטראקציה הספציפית בין הרוטור והסטטור. כשהרוטור מסתובב בכיוון נגד כיוון השעון, במהלך הסיבוב הראשוני של 120 מעלות מהמיקום היחסי, כל המוליכים העליונים של פאזה A מתאימים לשדה המגנטי דרום, בעוד כל המוליכים התחתונים של פאזה A מתאימים לשדה המגנטי צפון.

האיחוד המגנטי הקבוע הזה באזור הזוויות מוביל למתח מושרת יציב יחסית, המתרום לחלק העליון של גל הטרפזי. ככל שהרוטור ממשיך לסובב, שינוי האוריינטציות של השדות המגנטיים גורם למתח המושרת לעבור, בסופו של דבר יוצר את צורת הטרפזי האופיינית שהיא חיונית לתפעול הנכון של מנוע ה-brushless DC motor drive.

במהלך סיבוב של 120 מעלות של הרוטור, המתח המושרת בפאזה A נשאר יציב יחסית. אחרי שהסיבוב עובר 120 מעלות, חלק מהמוליכים העליונים של פאזה A מתחילים להתאים לשדה המגנטי צפון, בעוד אחרים ממשיכים להתאים לשדה המגנטי דרום. אותו תופעה מתרחשת עם המוליכים התחתונים. כתוצאה מכך, במהלך הסיבוב הבא של 60 מעלות, המתח המושרת בפאזה A משנה באופן ליניארי. תבנית שינוי המתח הזו מוחזרת גם לפאזה B ו-C, יוצרת התנהגות חשמלית מאורגנת חיונית לתפעול המנוע.

המערכת brushless DC motor drive, כפי שמוצג בתמונה שלהלן, כוללת מרתיח מתח עם מנוע PMAC טרפזי. הסטטור של המנוע מוגדר בקשר כוכבי. התמונה גם מציגה את צורת המתח של פאזה של מנוע PMAC טרפזי, המבטאת את הדינמיקות הייחודיות של מושרת המתח שתוארה למעלה. צורת גל זו היא תכונה מפתח המאפשרת שליטה יעילת ותפעול של מנוע brushless DC motor drive, מאפשרת ייצור מומנט חלק ורגולציה מדויקת של המהירות.

הפולסים החשמליים של הסטטור של מנוע brushless DC מסופקים בפולסים של 120 מעלות חשמליות לכל פולס, מפוזרים באופן מדויק באזור שבו המתח המושרת נשאר קבוע ומקסימלי. חשוב מאוד שהפולריות של הפולסים החשמליים מתאימה למושרת המתח, מבטיחה אינטראקציה הרמונית בין הקלטים החשמליים לשדות המגנטיים הנוצרים על ידי המנוע.

הפלוקס בין הרוטור והסטטור נשמר ברמה קבועה, והגודל של המתח המושרת פרופורציונלי למהירות הסיבוב של הרוטור. קשר זה הוא בסיסי לתפעול המנוע, מאחר והוא מאפשר שליטה מדויקת בביצועים של המנוע בהתאם למושרת המתח תלוי במהירות, מאפשרת העברה יעילת של אנרגיה ותפעול חלק בתנאים שונים.

בכל 60 מעלות של תפעול, זרם זורם לפאזה אחת של הסטטור של המנוע ויוצא מהפאזה השנייה. תבנית זרימה זו היא תכונה מרכזית לתפעול של מנוע brushless DC. כתוצאה מכך, החשמל המשופע למעגל בכל אחת מה-60 מעלות יכול לבוא לידי ביטוי בנוסחה הבאה, שמכילה את האינטראקציה בין המתח והזרם בתוך הפולסים החשמליים.

המומנט שנוצר על ידי המנוע

הצורה של המומנט של מערכת brushless DC motor drive מוצגת בתמונה שלהלן. הגודל של המומנט שנוצר על ידי המנוע פרופורציונלי לזרם הזורם דרך המקורות החשמליים. קשר זה הוא בסיסי להבנת ההתנהגות הדינמית והמאפיינים של המנוע.

בלימת-regenerative במערכת זו מתקבלת על ידי הפיכת הזרם של הפאזה. כשהזרם של הפאזה מתהפך, כיוון מקור הזרם Id גם מתהפך בהתאם. הפיכה זו מתחילה זרימת אנרגיה שמתחילה מהמנוע, עוברת דרך המרתיח ומסתיימת במקור החשמל ה-Dc. במהלך זה, המנוע פועל כגנרטור, ממלא את האנרגיה המכנית מהטען לאנרגיה חשמלית, שמחזירה לאספקת החשמל. זה לא רק עוזר בהאטת המנוע, אלא גם מאפשר השבת והשימוש מחדש באנרגיה, משפר אתעילות המערכת הכוללת.

כשהמהירות הסיבוב של מערכת הdrive מתהפכה, הפולריות של המתחים המושרתים במנוע גם מתהפכת. שינוי זה במתח מפעיל את בלימת-regenerative, מאפשרת למערכת להמיר את האנרגיה המכנית של המטען לאנרגיה חשמלית שיכולה להיות מוזרקת בחזרה למקור החשמל.

בנוסף, הפיכת כיוון הזרם הזורם דרך הפולסים של המנוע מפעילה את מצב הmotoring, מתקדם את המנוע בכיוון הרצוי. הצורות של הזרמים המתאימות למצבים השונים - בלימה-regenerative ו-motoring - מוצגות בתמונה שלהלן, מספקת תיאור חזותי להתנהגות החשמלית של מערכת הdrive בתנאים שונים.

סוגי brushless DC motor drive

ה-brushless DC motor drive יכול להתחלק לשני סוגים עיקריים: ה-brushless DC motor drive הזול וה-brushless DC motor drive חד-פאזה. לכל סוג יש מאפיינים ועקרונות פעולה ייחודיים, המפורטים להלן.

brushless DC motor drive הזול

ה-brushless DC motor drive הזול תוכנן עם פשוטות ומחיר נמוך במחשבה. הוא כולל תצורה מינימלית של שלושה טרנזיסטורים ומרתיח של שלושה דיודות. תצורה זו מגבילה את המערכת לספק רק זרם או מתח חיובי למנוע בשלושה פאזה.

במהלך הפעולה, המתחים והזרמים המושרתים משחקים תפקידים קריטיים הן במצב ה-motoring והן במצב ה-braking של המנוע. כשפולסים של 120 מעלות של זרם חיובי מסופקים למנוע, זה מפעיל מצב motoring, גורם למנוע לסובב בכיוון נגד כיוון השעון. לעומת זאת, כשפולסים אלה מוזזים ב-60 מעלות לסך של 180 מעלות, המנוע עובר למצב braking. שינוי זה בזמן הפולסים משנה את האינטראקציה בין הקלט החשמלי לשדה המגנטי של המנוע, מאפשרת את המעבר מהסיבוב למנגנון בלימה.

brushless DC motor drive הזול: מנגנון שליטה בזרם

ב-brushless DC motor drive הזול, הזרם של פאזה A משלט באופן מדויק על ידי ה-thyristor Tr1 והדיודה D1. כשה-Tr1 מופעל, המתח Vd מתחבר לפולס A. זה גורם לשינוי הזרם IA להיות חיובי, כלומר הזרם בפאזה A מתחיל לעלות. לעומת זאת, כשה-Tr1 מנותק, הזרם iA נכנס למצב freewheeling דרך הדיודה D1. במהלך freewheeling, שיעור השינוי של iA נהיה שלילי והזרם מתנדנד בהדרגה.

בפרק הזמן של 0-120º, ניתן לקשר ולנתק את ה-Tr1 באופן חילופי. אסטרטגיה זו של קישור ונתק משמשת כדי שהזרם האמיתי IA יתאים באופן מדויק לזרם המרחבי iA, תוך שמירה על ההבדל ביניהם בתוך רצועת היסטרזיס מוגדרת. השליטה המדויקת הזו עוזרת לשמור על יציבות תפעול המנוע והעברת אנרגיה יעילה.

brushless DC motor drive חד-פאזה

תצורת ה-brushless DC motor drive חד-פאזה מוצגת בתמונה שלהלן. לצורך ניתוח, נניח שהמנוע מופעל על ידי מרתיח חד-פאזה, המספק צורת זרם מלבנית למנוע, כפי שמוצג בדיאגרמה המצורפת. צורת הזרם הספציפית הזו משחקת תפקיד קריטי בקביעת מאפייני הביצועים והתנהגות הפעולה של המנוע.

המומנט שנוצר על ידי המנוע מראה תנודות משמעותיות, המכונות torque ripple. עם זאת, כשהמנוע פועל במהירויות גבוהות, האינרציה של מערכת המנוע והטען פועלת כפילטר טבעי. אינרציה זו מחלקה את התנודות של המומנט, מאפשרת למנוע לשמור על מהירות סיבוב אחידה למרות קיום torque ripple.