როდესაც ინჟინრები დგანან მექანიკური ამოცანების შესასრულებლად ელექტრული აღჭურვილობის დიზაინის გამოწვევის წინაშე, მათ შეიძლება იფიქრონ იმაზე, თუ როგორ გარდაიქმნება ელექტრული სიგნალები ენერგიად. ასე რომ, აქტივატორები და ძრავები იმ მოწყობილობებს შორისაა, რომლებიც ელექტრო სიგნალებს მოძრაობად გარდაქმნიან. ძრავები ცვლის ელექტრო ენერგიას მექანიკურ ენერგიაში.

ძრავის უმარტივესი სახეობაა დახეული DC ძრავა. ამ ტიპის ძრავაში, ელექტრული დენი გადის კოჭებში, რომლებიც განლაგებულია ფიქსირებულ მაგნიტურ ველში. დენი წარმოქმნის მაგნიტურ ველებს კოჭებში; ეს იწვევს კოჭის შეკრების ბრუნვას, რადგან თითოეული ხვეული შორდება მსგავსი ბოძს და იწევს ფიქსირებული ველის განსხვავებული პოლუსისკენ. ბრუნვის შესანარჩუნებლად აუცილებელია დენის გამუდმებით შებრუნება - ისე, რომ კოჭების პოლარობა მუდმივად გადატრიალდეს, რის გამოც კოჭები განაგრძობენ ფიქსირებული პოლუსებისგან განსხვავებით „დადევნას“. სიმძლავრე ხვეულებს მიეწოდება ფიქსირებული გამტარი ჯაგრისების მეშვეობით, რომლებიც კონტაქტს ახდენენ მბრუნავ კომუტატორთან; ეს არის კომუტატორის ბრუნვა, რომელიც იწვევს დენის უკუქცევას კოჭებში. კომუტატორი და ჯაგრისები არის ძირითადი კომპონენტები, რომლებიც განასხვავებენ დახეული DC ძრავას სხვა ტიპის ძრავებისგან. ნახაზი 1 ასახავს ჯაგრისიანი ძრავის ზოგად პრინციპს.

ნახაზი 1: დავარცხნილი DC ძრავის მუშაობა.

ფიქსირებული ჯაგრისები ელექტრო ენერგიას ამარაგებს მბრუნავ კომუტატორს. კომუტატორის ბრუნვისას ის გამუდმებით აბრუნებს დენის მიმართულებას კოჭებში, აბრუნებს კოჭების პოლარობას ისე, რომ კოჭები ინარჩუნებენ ბრუნვას მარჯვნივ. კომუტატორი ბრუნავს, რადგან ის მიმაგრებულია როტორზე, რომელზედაც დამაგრებულია კოჭები.

როგორც მათი სახელი გულისხმობს, ჯაგრისების DC ძრავები არ იყენებენ ჯაგრისებს. დავარცხნილი ძრავებით, ჯაგრისები აწვდიან დენს კომუტატორის მეშვეობით როტორზე არსებულ კოჭებში. მაშ, როგორ გადასცემს უფურგუნო ძრავა დენს როტორის კოჭებზე? ეს ასე არ არის, რადგან ხვეულები არ არის განთავსებული როტორზე. სამაგიეროდ, როტორი არის მუდმივი მაგნიტი; ხვეულები არ ბრუნავს, არამედ ფიქსირდება სტატორზე. იმის გამო, რომ კოჭები არ მოძრაობენ, არ არის საჭირო ჯაგრისები და კომუტატორი. (იხილეთ სურათი 3.)

დავარცხნილი ძრავით, ბრუნვა მიიღწევა როტორზე ხვეულების მიერ წარმოქმნილი მაგნიტური ველების კონტროლით, ხოლო სტაციონარული მაგნიტების მიერ წარმოქმნილი მაგნიტური ველი ფიქსირებული რჩება. ბრუნვის სიჩქარის შესაცვლელად, თქვენ ცვლით ძაბვას კოჭებისთვის. BLDC ძრავით, ეს არის მუდმივი მაგნიტი, რომელიც ბრუნავს; როტაცია მიიღწევა მიმდებარე სტაციონარული ხვეულებით წარმოქმნილი მაგნიტური ველების მიმართულების შეცვლით. ბრუნვის გასაკონტროლებლად, თქვენ არეგულირებთ დენის სიდიდეს და მიმართულებას ამ ხვეულებში.

ვინაიდან როტორი არის მუდმივი მაგნიტი, მას არ სჭირდება დენი, რაც გამორიცხავს ჯაგრისების და კომუტატორის საჭიროებას. ფიქსირებული კოჭების დენი კონტროლდება გარედან.

BLDC ძრავას სამი ხვეული სტატორზე ექნება ექვსი ელექტრული მავთული (ორი თითო კოჭაზე), რომელიც ვრცელდება ამ ხვეულებიდან. უმეტეს დანერგვაში ამ მავთულიდან სამი შიგნიდან იქნება დაკავშირებული, დანარჩენი სამი მავთული მოძრაობს ძრავის კორპუსიდან (განსხვავებით ზემოთ აღწერილი დახეული ძრავიდან ორი მავთულისგან). BLDC ძრავის კორპუსში გაყვანილობა უფრო რთულია, ვიდრე უბრალოდ დენის ელემენტის დადებითი და უარყოფითი ტერმინალების შეერთება; ჩვენ უფრო დეტალურად განვიხილავთ, თუ როგორ მუშაობს ეს ძრავები ამ სერიის მეორე სესიაზე. ქვემოთ, ჩვენ დავასკვნით BLDC ძრავების უპირატესობებს.

ერთი დიდი უპირატესობა არის ეფექტურობა, რადგან ამ ძრავებს შეუძლიათ მუდმივად აკონტროლონ მაქსიმალური ბრუნვის ძალა (ბრუნი მომენტი). დახეული ძრავები, პირიქით, აღწევს მაქსიმალურ ბრუნვას ბრუნვის მხოლოდ გარკვეულ წერტილებში. იმისათვის, რომ ჯაგრისიანმა ძრავამ მიიტანოს იგივე ბრუნვის მომენტი, როგორც უფურჩო მოდელმა, მას უფრო დიდი მაგნიტების გამოყენება დასჭირდება. სწორედ ამიტომ, პატარა BLDC ძრავებსაც კი შეუძლიათ მნიშვნელოვანი სიმძლავრის მიწოდება.

მეორე დიდი უპირატესობა - პირველთან დაკავშირებული - არის კონტროლირებადი. BLDC ძრავების კონტროლი შესაძლებელია, უკუკავშირის მექანიზმების გამოყენებით, ზუსტად სასურველი ბრუნვისა და ბრუნვის სიჩქარის მიწოდებისთვის. ზუსტი კონტროლი, თავის მხრივ, ამცირებს ენერგიის მოხმარებას და სითბოს გამომუშავებას და - იმ შემთხვევებში, როდესაც ძრავები იკვებება ბატარეით - ახანგრძლივებს ბატარეის ხანგრძლივობას.

BLDC ძრავები ასევე გვთავაზობენ მაღალ გამძლეობას და დაბალი ელექტრო ხმაურის გამომუშავებას, ჯაგრისების ნაკლებობის გამო. დავარცხნილი ძრავებით, ჯაგრისები და კომუტატორი ცვდება უწყვეტი მოძრავი კონტაქტის შედეგად და ასევე წარმოქმნის ნაპერწკლებს, სადაც ხდება კონტაქტი. ელექტრული ხმაური, კერძოდ, არის ძლიერი ნაპერწკლების შედეგი, რომლებიც წარმოიქმნება იმ ადგილებში, სადაც ჯაგრისები გადადიან კომუტატორის ხარვეზებზე. სწორედ ამიტომ BLDC ძრავები ხშირად მიჩნეულია უპირატესად იმ აპლიკაციებში, სადაც მნიშვნელოვანია ელექტრო ხმაურის თავიდან აცილება.

ჩვენ ვნახეთ, რომ BLDC ძრავები გვთავაზობენ მაღალ ეფექტურობას და კონტროლირებას და აქვთ ხანგრძლივი მუშაობის ვადა. მაშ, რისთვის არიან ისინი კარგი? მათი ეფექტურობისა და ხანგრძლივობის გამო, ისინი ფართოდ გამოიყენება მოწყობილობებში, რომლებიც მუდმივად მუშაობენ. ისინი დიდი ხანია გამოიყენება სარეცხი მანქანებში, კონდიციონერებში და სხვა სამომხმარებლო ელექტრონიკაში; და ახლახან, ისინი ჩნდებიან გულშემატკივრებში, სადაც მათმა მაღალმა ეფექტურობამ ხელი შეუწყო ენერგიის მოხმარების მნიშვნელოვან შემცირებას.

ისინი ასევე გამოიყენება ვაკუუმური მანქანების მართვისთვის. ერთ შემთხვევაში, საკონტროლო პროგრამის ცვლილებამ გამოიწვია ბრუნვის სიჩქარის დიდი ნახტომი - ამ ძრავების მიერ შემოთავაზებული უმაღლესი კონტროლის მაგალითი.

BLDC ძრავები ასევე გამოიყენება მყარი დისკის დასატრიალებლად, სადაც მათი გამძლეობა უზრუნველყოფს დისკების საიმედო მუშაობას გრძელვადიან პერსპექტივაში, ხოლო მათი ენერგოეფექტურობა ხელს უწყობს ენერგიის შემცირებას იმ სფეროში, სადაც ეს სულ უფრო მნიშვნელოვანი ხდება.

ჩვენ შეგვიძლია ველოდოთ, რომ მომავალში ვიხილავთ BLDC ძრავებს, რომლებიც გამოიყენება აპლიკაციების უფრო ფართო სპექტრში. მაგალითად, ისინი, სავარაუდოდ, ფართოდ გამოიყენებენ მომსახურე რობოტებს - პატარა რობოტებს, რომლებიც აწვდიან მომსახურებას წარმოების გარდა სხვა სფეროებში. შეიძლება ვიფიქროთ, რომ სტეპერ ძრავები უფრო შესაფერისი იქნება ამ ტიპის აპლიკაციებში, სადაც იმპულსების გამოყენება შესაძლებელია პოზიციონირების ზუსტად გასაკონტროლებლად. მაგრამ BLDC ძრავები უკეთესად შეეფერება ძალის კონტროლს. სტეპერ ძრავით კი ისეთი სტრუქტურის პოზიციის დაკავება, როგორიცაა რობოტის მკლავი, მოითხოვს შედარებით დიდ და უწყვეტ დენს. BLDC ძრავით, ყველაფერი რაც იქნება საჭირო, არის დენი, რომელიც პროპორციულია გარე ძალის მიმართ, რაც უფრო ეფექტური კონტროლის საშუალებას იძლევა. BLDC ძრავებმა შესაძლოა ჩაანაცვლოს მარტივი დაფუნჯული მუდმივი ძრავები გოლფის ეტებში და მობილურ ეტებში. უკეთესი ეფექტურობის გარდა, BLDC ძრავებს ასევე შეუძლიათ უფრო ზუსტი კონტროლის უზრუნველყოფა, რაც თავის მხრივ შეიძლება კიდევ უფრო გაზარდოს ბატარეის ხანგრძლივობა.

BLDC ძრავები ასევე იდეალურია თვითმფრინავებისთვის. ზუსტი კონტროლის მიწოდების მათი უნარი მათ განსაკუთრებით უხდება მრავალროტორულ დრონებს, სადაც დრონის დამოკიდებულება კონტროლდება თითოეული როტორის ბრუნვის სიჩქარის ზუსტად კონტროლით.

ამ სესიაზე ჩვენ ვნახეთ, თუ როგორ გვთავაზობენ BLDC ძრავები შესანიშნავი ეფექტურობას, კონტროლირებადობას და ხანგრძლივობას. მაგრამ ფრთხილად და სათანადო კონტროლი აუცილებელია ამ ძრავების პოტენციალის სრული სარგებლობისთვის. ჩვენს შემდეგ სესიაზე, ჩვენ გადავხედავთ, თუ როგორ მუშაობს ეს ძრავები.