Қылқаламсыз қозғалтқыштар әдеттегі щеткасыз немесе көмір қозғалтқыштарынан айырмашылығы, щеткасыз қозғалтқыштардағы көмірді алып тастау қарапайым көмір қозғалтқыштарымен салыстырғанда осы қозғалтқыштардың тиімділігі мен ұзақ қызмет ету мерзімін арттырады.
Қылқаламсыз қозғалтқыштардың көптеген артықшылықтарының арқасында, біздің көптеген құралдар кез келген жағдайда сізді бірегей қуатпен сүйемелдеу үшін щеткасыз қозғалтқыштарды пайдаланады. Ұзақ қызмет ету мерзімі, жеңіл салмақ және аз шу шығару бұл қозғалтқыштарды көмірмен жұмыс істейтін қозғалтқыштардан ерекшелендіретін белгілердің бірі болып табылады.
Қозғалтқыштар - бұл қуатты жеткізу машиналары
Инженерлер механикалық тапсырмаларды орындау үшін электр жабдықтарын жобалау қиындығына тап болған кезде, олар электр сигналдарының энергияға қалай түрленетіні туралы ойлауы мүмкін. Сонымен, жетектер мен қозғалтқыштар электр сигналдарын қозғалысқа түрлендіретін құрылғылардың бірі болып табылады. Қозғалтқыштар электр энергиясын механикалық энергияға ауыстырады.
Қозғалтқыштың қарапайым түрі - щеткалы тұрақты ток қозғалтқышы. Қозғалтқыштың бұл түрінде электр тогы бекітілген магнит өрісінде орналасқан катушкалар арқылы өтеді. Ток катушкалардағы магнит өрістерін тудырады; бұл катушка жинағының айналуын тудырады, өйткені әрбір катушка ұқсас полюстен итеріп, бекітілген өрістің басқа полюсіне қарай тартылады. Айналдыруды сақтау үшін токты үнемі кері айналдырып отыру қажет, осылайша катушкалар полярлықтары үнемі ауытқиды, осылайша катушкалар бекітілген полюстерге ұқсамайтын «қудалауды» жалғастырады. Катушкаларға қуат айналмалы коммутатормен жанасатын бекітілген өткізгіш щеткалар арқылы беріледі; бұл катушкалар арқылы токтың кері айналуын тудыратын коммутатордың айналуы. Коммутатор мен щеткалар щеткалы тұрақты ток қозғалтқышын басқа қозғалтқыш түрлерінен ерекшелендіретін негізгі компоненттер болып табылады. 1-сурет щеткалы қозғалтқыштың жалпы принципін көрсетеді.
1-сурет: Қылқалам тұрақты ток қозғалтқышының жұмысы.
Тұрақты щеткалар айналмалы коммутаторға электр энергиясын береді. Коммутатор айналғанда, ол катушкалар оңға айналуын сақтау үшін катушкалар полярлығын өзгерте отырып, токтың бағытын үнемі катушкаларға аударады. Коммутатор айналады, себебі ол катушкалар орнатылған роторға бекітілген.
Қозғалтқыштар қуат түріне (айнымалы ток немесе тұрақты ток) және айналуды генерациялау әдісіне байланысты ерекшеленеді (2-сурет). Төменде біз әрбір түрдің мүмкіндіктері мен қолданылуын қысқаша қарастырамыз.
Моторлардың әртүрлі түрлері
Қарапайым дизайны мен оңай басқаруы бар қылшықты тұрақты ток қозғалтқыштары диск науасын ашу және жабу үшін кеңінен қолданылады. Көліктерде олар жиі электрмен жұмыс істейтін бүйірлік терезелерді тарту, ұзарту және орналастыру үшін қолданылады. Бұл қозғалтқыштардың төмен құны оларды көптеген пайдалану үшін қолайлы етеді. Бір кемшілігі, алайда, щеткалар мен коммутаторлар жиі ауыстыруды және мерзімді техникалық қызмет көрсетуді қажет ететін үздіксіз жанасу нәтижесінде салыстырмалы түрде тез тозады.
Қадамдық қозғалтқыш импульстар арқылы қозғалады; ол әрбір импульспен белгілі бір бұрыш (қадам) арқылы айналады. Айналу қабылданатын импульстар санымен нақты басқарылатындықтан, бұл қозғалтқыштар позициялық реттеулерді жүзеге асыру үшін кеңінен қолданылады. Олар, мысалы, факс машиналары мен принтерлердегі қағаз беруді басқару үшін жиі пайдаланылады, өйткені бұл құрылғылар қағазды импульс санымен оңай байланыстырылатын бекітілген қадамдармен береді. Кідіртуді де оңай басқаруға болады, өйткені импульстік сигнал үзілген кезде қозғалтқыштың айналуы бірден тоқтайды.
Синхронды қозғалтқыштарда айналу қоректендіру тогының жиілігімен синхронды болады. Бұл қозғалтқыштар жиі микротолқынды пештерде айналмалы науаларды жүргізу үшін пайдаланылады; мотор блогындағы редукторларды тағамды қыздыру үшін сәйкес айналу жылдамдықтарын алу үшін пайдалануға болады. Асинхронды қозғалтқыштарда да айналу жылдамдығы жиілікке байланысты өзгереді; бірақ қозғалыс синхронды емес. Бұрын бұл қозғалтқыштар электр желдеткіштері мен кір жуғыш машиналарда жиі қолданылған.
Жалпы қолданылатын қозғалтқыштың әртүрлі түрлері бар. Бұл сессияда біз щеткасыз тұрақты ток қозғалтқыштарының артықшылықтары мен қолданбаларын қарастырамыз.
BLDC қозғалтқыштары неге айналады?
Олардың аты айтып тұрғандай, щеткасыз тұрақты ток қозғалтқыштары щеткаларды пайдаланбайды. Қылшықты қозғалтқыштармен щеткалар коммутатор арқылы токты ротордағы катушкаларға жеткізеді. Сонымен, щеткасыз қозғалтқыш токты ротордың катушкаларына қалай береді? Олай емес, өйткені катушкалар роторда орналаспаған. Оның орнына ротор тұрақты магнит болып табылады; катушкалар айналмайды, бірақ оның орнына статорға бекітіледі. Катушкалар қозғалмайтындықтан, щеткалар мен коммутатор қажет емес. (3-суретті қараңыз.)
Қылшықты қозғалтқышпен айналу ротордағы катушкалар тудыратын магнит өрістерін басқару арқылы қол жеткізіледі, ал стационарлық магниттер тудыратын магнит өрісі тұрақты болып қалады. Айналу жылдамдығын өзгерту үшін сіз катушкалар үшін кернеуді өзгертесіз. BLDC қозғалтқышымен ол айналатын тұрақты магнит болып табылады; айналу қоршаған қозғалмайтын катушкалар тудыратын магнит өрістерінің бағытын өзгерту арқылы қол жеткізіледі. Айналуды басқару үшін сіз осы катушкалардағы токтың шамасы мен бағытын реттейсіз.
Ротор тұрақты магнит болғандықтан, оған ток қажет емес, щеткалар мен коммутатор қажеттілігін болдырмайды. Бекітілген катушкаларға ток сырттан басқарылады.
BLDC Motors артықшылықтары
Статордағы үш катушкасы бар BLDC қозғалтқышында осы катушкалардан шығатын алты электр сымы (әрбір катушкаға екі) болады. Көптеген енгізулерде осы сымдардың үшеуі ішке қосылады, қалған үш сым қозғалтқыш корпусынан созылады (бұрын сипатталған щеткалы қозғалтқыштан созылатын екі сымнан айырмашылығы). BLDC қозғалтқыш корпусындағы сымдар қуат ұяшығының оң және теріс терминалдарын қосудан гөрі күрделірек; біз осы серияның екінші сессиясында бұл қозғалтқыштардың қалай жұмыс істейтінін толығырақ қарастырамыз. Төменде біз BLDC қозғалтқыштарының артықшылықтарын қарастыру арқылы қорытындылаймыз.
Бір үлкен артықшылығы тиімділік болып табылады, өйткені бұл қозғалтқыштар максималды айналу күшін (моментті) үздіксіз басқара алады. Қылшықты қозғалтқыштар, керісінше, айналудың белгілі бір нүктелерінде ғана максималды моментке жетеді. Қылқалам қозғалтқышы щеткасыз модель сияқты айналу моментін беруі үшін үлкенірек магниттерді пайдалану керек. Сондықтан тіпті кішкентай BLDC қозғалтқыштары айтарлықтай қуат бере алады.
Біріншіге қатысты екінші үлкен артықшылық - басқару мүмкіндігі. BLDC қозғалтқыштарын кері байланыс механизмдері арқылы басқаруға болады, бұл қажетті момент пен айналу жылдамдығын дәл жеткізу үшін. Дәл басқару өз кезегінде энергияны тұтынуды және жылу өндіруді азайтады, ал моторлар батареядан жұмыс істейтін жағдайларда батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады.
BLDC қозғалтқыштары сондай-ақ щеткалардың болмауына байланысты жоғары беріктік пен төмен электр шуының пайда болуын ұсынады. Қылшықты қозғалтқыштарда щеткалар мен коммутатор үздіксіз қозғалатын контактілер нәтижесінде тозады, сонымен қатар жанасу кезінде ұшқындар пайда болады. Электр шуы, әсіресе, щеткалар коммутатордағы бос орындардан өтетін жерлерде пайда болатын күшті ұшқындардың нәтижесі болып табылады. Сондықтан BLDC қозғалтқыштары жиі электр шуын болдырмау маңызды қолданбаларда қолайлы болып саналады.
BLDC моторларына арналған тамаша қолданбалар
BLDC қозғалтқыштары жоғары тиімділік пен басқару мүмкіндігін ұсынатынын және олардың ұзақ жұмыс істеу мерзіміне ие екенін көрдік. Сонымен, олар не үшін пайдалы? Тиімділігі мен ұзақ қызмет ету мерзімінің арқасында олар үздіксіз жұмыс істейтін құрылғыларда кеңінен қолданылады. Олар кір жуғыш машиналарда, кондиционерлерде және басқа да тұрмыстық электроникада бұрыннан қолданылған; және жақында олар желдеткіштерде пайда болды, олардың жоғары тиімділігі қуат тұтынудың айтарлықтай төмендеуіне ықпал етті.
Олар сондай-ақ вакуумдық машиналарды жүргізу үшін қолданылады. Бір жағдайда басқару бағдарламасының өзгеруі айналу жылдамдығының үлкен секіруіне әкелді - бұл қозғалтқыштар ұсынатын жоғары басқару мүмкіндігінің мысалы.
BLDC қозғалтқыштары қатты дискілерді айналдыру үшін де пайдаланылады, олардың беріктігі дискілердің ұзақ мерзімді перспективада сенімді жұмысын қамтамасыз етеді, ал олардың қуат тиімділігі бұл маңыздырақ болып жатқан аймақта энергияны азайтуға ықпал етеді.
Болашақта кеңірек пайдалану
Біз BLDC қозғалтқыштарын болашақта қосымшалардың кең ауқымында қолданылатынын күтеміз. Мысалы, олар қызмет көрсететін роботтарды — өндірістен басқа салаларда қызмет көрсететін шағын роботтарды басқару үшін кеңінен пайдаланылуы мүмкін. Қадамдық қозғалтқыштар позицияны дәл басқару үшін импульстарды қолдануға болатын қолданбаның осы түріне қолайлырақ болады деп ойлауға болады. Бірақ BLDC қозғалтқыштары күшті басқаруға жақсырақ. Ал қадамдық қозғалтқышпен робот қолы сияқты құрылымның орнын ұстау салыстырмалы түрде үлкен және үздіксіз токты қажет етеді. BLDC қозғалтқышында тек сыртқы күшке пропорционал ток қажет, бұл қуатты тиімдірек басқаруға мүмкіндік береді. BLDC қозғалтқыштары гольф арбаларындағы және қозғалғыштық арбаларындағы қарапайым щеткалы тұрақты ток қозғалтқыштарын ауыстыруы мүмкін. Жақсырақ тиімділіктен басқа, BLDC қозғалтқыштары дәлірек басқаруды қамтамасыз ете алады, бұл өз кезегінде батареяның қызмет ету мерзімін ұзартуы мүмкін.
BLDC қозғалтқыштары дрондар үшін де өте қолайлы. Олардың дәл басқаруды қамтамасыз ету қабілеті оларды көп роторлы дрондар үшін әсіресе қолайлы етеді, мұнда дронның қатынасы әрбір ротордың айналу жылдамдығын дәл бақылау арқылы басқарылады.
Бұл сессияда біз BLDC қозғалтқыштарының тамаша тиімділікті, басқару мүмкіндігін және ұзақ қызмет ету мерзімін қалай ұсынатынын көрдік. Бірақ бұл қозғалтқыштардың мүмкіндіктерін толық пайдалану үшін мұқият және дұрыс бақылау қажет. Келесі сессияда біз бұл қозғалтқыштардың қалай жұмыс істейтінін қарастырамыз.
Жіберу уақыты: 21 тамыз 2023 ж