Motorët pa furça janë një shumëllojshmëri e motorëve elektrikë që, ndryshe nga motorët me furçë ose qymyr konvencional, heqja e qymyrit në motorët pa furça rrit efikasitetin dhe jetëgjatësinë e këtyre motorëve në krahasim me motorët konvencionalë me qymyr.
Për shkak të avantazheve të shumta të motorëve pa furça, mjetet tona të shumta përdorin motorë pa furça për t'ju shoqëruar me fuqinë e tyre unike në çdo situatë. Jetëgjatësia më e gjatë, pesha e lehtë dhe prodhimi më pak zhurmë janë ndër veçoritë që i dallojnë këta motorë nga motorët me qymyr.
Motorët janë makineri për shpërndarjen e energjisë
Kur inxhinierët përballen me sfidën e projektimit të pajisjeve elektrike për të kryer detyra mekanike, ata mund të mendojnë se si sinjalet elektrike shndërrohen në energji. Pra, aktivizuesit dhe motorët janë ndër pajisjet që konvertojnë sinjalet elektrike në lëvizje. Motorët shkëmbejnë energjinë elektrike në energji mekanike.
Lloji më i thjeshtë i motorit është motori DC i krehur. Në këtë lloj motori, rryma elektrike kalon nëpër mbështjellje të vendosura brenda një fushe magnetike fikse. Rryma gjeneron fusha magnetike në mbështjellje; kjo bën që montimi i spirales të rrotullohet, pasi çdo spirale shtyhet larg nga poli i ngjashëm dhe tërhiqet drejt polit të ndryshëm të fushës fikse. Për të ruajtur rrotullimin, është e nevojshme që vazhdimisht të kthehet rryma - në mënyrë që polaritetet e spirales të kthehen vazhdimisht, duke bërë që mbështjelljet të vazhdojnë të "ndjekin" polet e ndryshme të fiksuara. Fuqia në mbështjellje furnizohet përmes furçave të fiksuara përçuese që bëjnë kontakt me një komutator rrotullues; është rrotullimi i komutatorit që shkakton kthimin e rrymës nëpër bobina. Komutatori dhe furçat janë komponentët kryesorë që dallojnë motorin DC të krehur nga llojet e tjera të motorëve. Figura 1 ilustron parimin e përgjithshëm të motorit të krehur.
Figura 1: Funksionimi i motorit DC të krehur.
Furçat fikse furnizojnë me energji elektrike komutatorin rrotullues. Ndërsa komutatori rrotullohet, ai vazhdimisht kthen drejtimin e rrymës në mbështjellje, duke përmbysur polaritetet e spirales në mënyrë që mbështjelljet të mbajnë rrotullimin djathtas. Komutatori rrotullohet sepse është i lidhur me rotorin në të cilin janë montuar mbështjelljet.
Motorët ndryshojnë sipas llojit të fuqisë së tyre (AC ose DC) dhe metodës së tyre për gjenerimin e rrotullimit (Figura 2). Më poshtë, ne shikojmë shkurtimisht veçoritë dhe përdorimet e secilit lloj.
Llojet e ndryshme të motorëve
Motorët DC të krehur, me dizajn të thjeshtë dhe kontroll të lehtë, përdoren gjerësisht për hapjen dhe mbylljen e tabakave të diskut. Në makina, ato përdoren shpesh për të tërhequr, zgjatur dhe pozicionuar dritaret anësore me energji elektrike. Kostoja e ulët e këtyre motorëve i bën ata të përshtatshëm për shumë përdorime. Një pengesë, megjithatë, është se furçat dhe komutatorët priren të konsumohen relativisht shpejt si rezultat i kontaktit të tyre të vazhdueshëm, duke kërkuar zëvendësim të shpeshtë dhe mirëmbajtje periodike.
Një motor stepper drejtohet nga impulse; ai rrotullohet përmes një këndi (hapi) të caktuar me çdo puls. Për shkak se rrotullimi kontrollohet saktësisht nga numri i pulseve të marra, këta motorë përdoren gjerësisht për të zbatuar rregullimet e pozicionit. Ato përdoren shpesh, për shembull, për të kontrolluar furnizimin e letrës në makineritë e faksit dhe printerët—pasi këto pajisje ushqejnë letrën në hapa të caktuar, të cilët lidhen lehtësisht me numrin e pulseve. Pushimi gjithashtu mund të kontrollohet lehtësisht, pasi rrotullimi i motorit ndalon menjëherë kur sinjali i pulsit ndërpritet.
Me motorët sinkron, rrotullimi është sinkron me frekuencën e rrymës së furnizimit. Këta motorë përdoren shpesh për të drejtuar tabaka rrotulluese në furrat me mikrovalë; ingranazhet e reduktimit në njësinë motorike mund të përdoren për të marrë shpejtësitë e duhura rrotulluese për të ngrohur ushqimin. Me motorët me induksion, gjithashtu, shpejtësia e rrotullimit ndryshon sipas frekuencës; por lëvizja nuk është sinkrone. Në të kaluarën, këta motorë përdoreshin shpesh në ventilatorë elektrikë dhe makina larëse.
Ekzistojnë lloje të ndryshme të motorëve në përdorim të përbashkët. Në këtë sesion, ne shikojmë avantazhet dhe aplikimet e motorëve DC pa furça.
Pse rrotullohen motorët BLDC?
Siç nënkupton edhe emri i tyre, motorët DC pa furça nuk përdorin furça. Me motorët e krehur, furçat japin rrymë përmes komutatorit në mbështjelljet në rotor. Pra, si e kalon një motor pa furçë rrymë tek bobinat e rotorit? Jo, sepse mbështjelljet nuk janë të vendosura në rotor. Në vend të kësaj, rotori është një magnet i përhershëm; mbështjelljet nuk rrotullohen, por përkundrazi janë të fiksuara në vend në stator. Për shkak se bobinat nuk lëvizin, nuk ka nevojë për furça dhe një komutator. (Shih Figurën 3.)
Me motorin e krehur, rrotullimi arrihet duke kontrolluar fushat magnetike të krijuara nga bobinat në rotor, ndërsa fusha magnetike e krijuar nga magnetët e palëvizshëm mbetet e fiksuar. Për të ndryshuar shpejtësinë e rrotullimit, ju ndryshoni tensionin për mbështjelljet. Me një motor BLDC, është magneti i përhershëm që rrotullohet; rrotullimi arrihet duke ndryshuar drejtimin e fushave magnetike të krijuara nga bobinat e palëvizshme përreth. Për të kontrolluar rrotullimin, ju rregulloni madhësinë dhe drejtimin e rrymës në këto mbështjellje.
Meqenëse rotori është një magnet i përhershëm, ai nuk ka nevojë për rrymë, duke eliminuar nevojën për furça dhe komutator. Rryma në mbështjelljet fikse kontrollohet nga jashtë.
Përparësitë e motorëve BLDC
Një motor BLDC me tre mbështjellje në stator do të ketë gjashtë tela elektrikë (dy në secilën spirale) që shtrihen nga këto mbështjellje. Në shumicën e zbatimeve, tre nga këta tela do të lidhen brenda, me tre telat e mbetur që shtrihen nga trupi i motorit (në kontrast me dy telat që shtrihen nga motori i krehur i përshkruar më parë). Lidhja e kabllove në kutinë e motorit BLDC është më e ndërlikuar sesa thjesht lidhja e terminaleve pozitive dhe negative të qelizës së energjisë; ne do të shikojmë më nga afër se si funksionojnë këta motorë në sesionin e dytë të kësaj serie. Më poshtë, ne përfundojmë duke parë avantazhet e motorëve BLDC.
Një avantazh i madh është efikasiteti, pasi këta motorë mund të kontrollojnë vazhdimisht në forcën maksimale rrotulluese (përdredhje). Motorët e krehur, në të kundërt, arrijnë çift rrotullues maksimal vetëm në pika të caktuara të rrotullimit. Që një motor i krehur të japë të njëjtin çift rrotullues si një model pa furça, do të duhet të përdorë magnet më të mëdhenj. Kjo është arsyeja pse edhe motorët e vegjël BLDC mund të japin fuqi të konsiderueshme.
Avantazhi i dytë i madh - i lidhur me të parën - është kontrollueshmëria. Motorët BLDC mund të kontrollohen, duke përdorur mekanizma reagimi, për të dhënë saktësisht çift rrotulluesin e dëshiruar dhe shpejtësinë e rrotullimit. Kontrolli i saktë, nga ana tjetër, zvogëlon konsumin e energjisë dhe gjenerimin e nxehtësisë, dhe—në rastet kur motorët ushqehen me bateri—zgjat jetëgjatësinë e baterisë.
Motorët BLDC ofrojnë gjithashtu qëndrueshmëri të lartë dhe gjenerim të ulët të zhurmës elektrike, falë mungesës së furçave. Me motorët e krehur, furçat dhe komutatori konsumohen si rezultat i kontaktit të lëvizjes së vazhdueshme, dhe gjithashtu prodhojnë shkëndija ku bëhet kontakti. Zhurma elektrike, në veçanti, është rezultat i shkëndijave të forta që priren të ndodhin në zonat ku furçat kalojnë mbi boshllëqet në komutator. Kjo është arsyeja pse motorët BLDC shpesh konsiderohen të preferueshëm në aplikimet ku është e rëndësishme të shmangni zhurmën elektrike.
Aplikime ideale për motorët BLDC
Ne kemi parë që motorët BLDC ofrojnë efikasitet dhe kontrollueshmëri të lartë dhe se kanë një jetë të gjatë funksionimi. Pra, për çfarë janë të mira? Për shkak të efikasitetit dhe jetëgjatësisë së tyre, ato përdoren gjerësisht në pajisjet që funksionojnë vazhdimisht. Ato janë përdorur prej kohësh në makina larëse, kondicionerë dhe pajisje të tjera elektronike të konsumit; dhe së fundmi po shfaqen edhe në tifozë, ku efikasiteti i lartë i tyre ka ndikuar në uljen e ndjeshme të konsumit të energjisë.
Ato përdoren gjithashtu për të drejtuar makina me vakum. Në një rast, një ndryshim në programin e kontrollit rezultoi në një kërcim të madh në shpejtësinë e rrotullimit - një shembull i kontrollueshmërisë superlative të ofruar nga këta motorë.
Motorët BLDC përdoren gjithashtu për të rrotulluar disqet e ngurtë, ku qëndrueshmëria e tyre i mban disqet të funksionojnë në mënyrë të besueshme për një afat të gjatë, ndërsa efikasiteti i tyre i energjisë kontribuon në reduktimin e energjisë në një zonë ku kjo po bëhet gjithnjë e më e rëndësishme.
Drejt përdorimit më të gjerë në të ardhmen
Ne mund të presim që të shohim motorë BLDC të përdorur në një gamë më të gjerë aplikimesh në të ardhmen. Për shembull, ata ndoshta do të përdoren gjerësisht për të drejtuar robotët e shërbimit - robotë të vegjël që ofrojnë shërbime në fusha të tjera përveç prodhimit. Dikush mund të mendojë se motorët stepper do të ishin më të përshtatshëm në këtë lloj aplikimi, ku impulset mund të përdoren për të kontrolluar me saktësi pozicionimin. Por motorët BLDC janë më të përshtatshëm për të kontrolluar forcën. Dhe me një motor stepper, mbajtja e pozicionit të një strukture të tillë si një krah roboti do të kërkonte një rrymë relativisht të madhe dhe të vazhdueshme. Me një motor BLDC, gjithçka që do të kërkohet është një rrymë proporcionale me forcën e jashtme - duke lejuar një kontroll më efikas të energjisë. Motorët BLDC gjithashtu mund të zëvendësojnë motorët e thjeshtë dc të krehur në karrocat e golfit dhe karrocat e lëvizshmërisë. Përveç efikasitetit të tyre më të mirë, motorët BLDC mund të ofrojnë gjithashtu kontroll më të saktë - i cili nga ana tjetër mund të zgjasë më tej jetën e baterisë.
Motorët BLDC janë gjithashtu idealë për dronët. Aftësia e tyre për të ofruar kontroll të saktë i bën ata të përshtatshëm veçanërisht për dronët me multirotor, ku qëndrimi i dronit kontrollohet duke kontrolluar saktësisht shpejtësinë e rrotullimit të secilit rotor.
Në këtë sesion, ne kemi parë se si motorët BLDC ofrojnë efikasitet, kontrollueshmëri dhe jetëgjatësi të shkëlqyer. Por kontrolli i kujdesshëm dhe i duhur është thelbësor për të përfituar plotësisht nga potenciali i këtyre motorëve. Në sesionin tonë të ardhshëm, ne do të shikojmë se si funksionojnë këta motorë.
Koha e postimit: 21 gusht 2023