BLDC Motor Necə İşləyir: Fırçasız DC Mühərriklərin Prinsiplərinin Ətraflı İzahı

Son iki-üç onillikdə, elektron texnologiyanın və daimi maqnit materiallarının davamlı inkişafı sayəsində,BLDC mühərrikləriniş mühərriklərdən müxtəlif sənayelər üçün əsas enerji həllərinə çevrilmişdir.BLDC mühərrikləriməişət texnikası, elektrik alətləri, elektrik nəqliyyat vasitələri və sənaye avtomatlaşdırma avadanlığı da daxil olmaqla, yüksək səmərəlilik, yüksək etibarlılıq və uzun xidmət müddətinə görə tətbiqlərdə geniş istifadə edilmişdir. Bununla belə, BLDC mühərriklərinin işləmə prinsipləri hələ də bir çox insana məlum deyil. Bu məqalə müasir elektrik mühəndisliyində bu inanılmaz yenilik haqqında daha ətraflı məlumat əldə etmək üçün BLDC mühərriklərinin iş prinsipi ilə bağlı həyata keçirməli olduğunuz hər şeyi izah edəcəkdir.

BLDC motorunun əsas quruluşu

İndi iş prinsipinə keçməzdən əvvəl onun əsas strukturu ilə tanış olmalıyıq:

Stator: Mühərrik korpusunun içərisində sabitlənmişdir, ümumiyyətlə laminasiya edilmiş silikon polad təbəqələrdən ibarətdir və bir neçə elektromaqnit dirəkləri yaratmaq üçün onun ətrafına rulonlar sarılır.

Rotor: Rotor  adətən şafta quraşdırılır və daimi maqnitlərdən ibarətdir. BLDC mühərrikləri daimi maqnitlərin müxtəlif konfiqurasiyalarına əsasən bir neçə növə təsnif edilə bilər.

Hall sensorları: Rotorun mövqeyini və elektron idarəetmə sisteminə əks əlaqəni təyin etmək üçün.

Nəzarətçi: Hall sensorlarından və ya digər əks əlaqə mexanizmlərindən gələn rəy əsasında stator sarımlarından keçən cərəyanın vaxtını təyin edən elektron idarəetmə sistemi.

Qeyd etmək lazımdır ki, qabaqcıl BLDC motor strukturu daxili rotor strukturundan unikaldır. Rotor çöldə, stator isə içəridədir. Bu tip dizayn xüsusilə yüksək fırlanma anı tələb edən tətbiqlərdə, məsələn, dron pervanelerinin idarə edilməsində üstünlük təşkil edir.

Elektromaqnetizmin Prinsipləri: BLDC Motor Əməliyyatının Əsası

Elektromaqnetizmin iki əsas prinsipi BLDC mühərrikinin işini müəyyən edir:

Amper qanunu: Cərəyan keçirən bir maqnit sahəsində olduqda, keçirici qüvvəyə məruz qalacaq. BLDC mühərrikinin statoru qıvrılmış mis sarımlardan ibarətdir və bu sarımlara enerji verildikdən sonra onlar rotorun dönməsi üçün mexaniki hərəkəti təmin edən qüvvə yaratmaq üçün rotorun daimi maqnitləri arasında qarşılıqlı əlaqədə olan bir maqnit sahəsi yaradır.

Faradeyin elektromaqnit induksiyası qanunu: dirijor maqnit sahəsi xətlərini kəsdikdə və ya dəyişən maqnit sahəsində olduqda elektromotor qüvvəsi induksiya ediləcək. O, sensorsuz idarəetmədə geniş istifadə olunur, burada rotorun mövqeyi arxa elektromotor qüvvələri hiss etməklə aşkar edilir.

Bu prinsiplər sənaye fırçasız mühərriklərin dizaynında tətbiq edilir. Onlar bunu stator sarımlarından keçən cərəyanı incə tənzimləməklə, yüksək səmərəlilik və sabitliyə nail olmaq üçün rotorun daimi maqnitləri ilə əlverişli elektromaqnit qarşılıqlı əlaqəni təmin etməklə nail olurlar.

BLDC Motorunun Kommutasiya Prosesi

BLDC motorunda ən vacib iş mexanizmi elektron kommutasiya adlanır. Fırçasız mühərriklər və ənənəvi fırçalanmış mühərriklər arasında ən vacib və əsas fərq faktorudur.

Kommutasiya prinsipi: Kommutasiya, rotor və stator arasında davamlı fırlanma momenti yaradan davamlı elektromaqnit qarşılıqlı əlaqənin mövcud ola bilməsi üçün mühərrikin rulonlarına münasibətdə cərəyan axınının istiqamətinin dəyişdirilməsi prosesidir.

Altı addımlı kommutasiya: BLDC mühərriklərinin ənənəvi idarəetmə üsulu elektrik dövrəsini altı addıma bölür. Hər addımda üç fazalı sarımlardan ikisi enerji ilə təmin edilir, bir faza isə söndürülür.

Hall sensoru ilə bağlı rəy: Hall sensorları rotorun daimi maqnitlərinin mövqeyini aşkar edir, beləliklə nəzarətçi hansı sarımın enerjili olması lazım olduğunu və cari istiqaməti müəyyən edə bilər.

Sensorsuz idarəetmə: Daha təkmil üsul, enerjisiz fazada arxa elektromotor qüvvəyə nəzarət etməklə rotorun mövqeyini müəyyən etməkdir, bu mürəkkəb strategiyanı həyata keçirmək üçün heç bir Hall sensoruna ehtiyac yoxdur, nəticədə sürücünün daha etibarlılığı təmin edilir.

Böyük BLDC mühərrikləri daha hamar tork çıxışı və daha yüksək səmərəliliyə nail olmaq üçün adətən sinus dalğa sürücüsü və ya vektor nəzarəti kimi daha mürəkkəb idarəetmə strategiyalarını qəbul edirlər.

BLDC Motor Sistemində Nəzarətçinin Rolu

BLDC mühərriki tək işləyə bilməz və xüsusi elektron nəzarətçi ilə birləşdirilməlidir:

Mühərrik sürücüsü: Adətən gücə əsaslanan üç fazalı körpü çeviricisi MOSFET və ya IGBT nəzarət siqnalına uyğun olaraq cari yolu dəyişdirir.

Mikrokontroller: Mövqe sensorundan siqnalları qəbul edir, nəzarət alqoritmlərini yerinə yetirir və güc cihazlarını idarə etmək üçün PWM siqnalları yaradır.

Qapalı dövrə nəzarəti: Tətbiq ehtiyaclarına əsaslanaraq dəqiq sürət nəzarəti və ya mövqe nəzarətini təmin edir.

Təhlükəsiz qorunma funksiyası: həddindən artıq cərəyandan qorunma, həddindən artıq temperaturdan qorunma, aşağı gərginlikdən qorunma və s.

48V BLDC motor sistemləri üçün tətbiqlər elektrikli velosipedlərdə, kiçik elektrik nəqliyyat vasitələrində və bəzi digər sənaye tətbiqlərində geniş yayılmışdır. Onun nəzarətçisi və idarəetmə sxemi daha yüksək gərginliklər və cərəyanlarla məşğul olmalıdır və adətən daha mürəkkəb performans və qoruma funksiyalarına malik olmalıdır.

BLDC Motors Performans Xüsusiyyətləri və Tətbiq Ssenariləri

İndi BLDC motor iş prinsiplərini öyrəndikdən sonra onların performans üstünlüklərinə nəzər salaq:

Yüksək effektivlik: Fırçalar və kommutatorlardan sürtünmə itkilərinin olmaması səbəbindən onların səmərəliliyi adətən 85%-dən, hətta bəzi hallarda 95%-dən yuxarı olur.

Yaxşı sürət fırlanma anı xüsusiyyətləri: Geniş çeşidli fırlanma anı çıxışı təmin edir.

Daha uzun xidmət müddəti: Mexanik aşınma elementləri olmadan, xidmət müddəti yalnız son nəticədə rulmanlar tərəfindən məhdudlaşdırılır.

Təkmilləşdirilmiş istilik yayılması səmərəliliyi: İstiliyin daha effektiv yayılması üçün stator sarımları və mühərrik korpusu arasında birbaşa təmas.

Aşağı səs-küy və elektromaqnit müdaxiləsi: Fırçanın dəyişdirilməsi nəticəsində yaranan qığılcımlar və səs-küy yoxdur.

Xüsusi strukturuna görə, qabaqcıl BLDC motoru aşağı sürətlərdə daha yüksək fırlanma momenti təmin etmək qabiliyyətinə malikdir və onları xüsusilə dron pervaneleri və ventilyatorlar və s. kimi birbaşa ötürmə sistemləri üçün uyğun edir. Sabitlik və davamlılıq üstünlükləri ilə fırçasız motor onu avtomatlaşdırma avadanlıqlarında və dəqiq alətlərdə enerji təchizatı seçimi edir.

BLDC Motorlarının İdarəetmə Alqoritmləri

Daha inkişaf etmiş müasir BLDC idarəetmə texnologiyası bu sadə-altı addımlı kommutasiya metodunu üstələyib:

Trapezoidal dalğa nəzarəti: Ən əsas idarəetmə üsulu trapezoidal cərəyan dalğasıdır. Tətbiq etmək sadədir lakin əhəmiyyətli amplituda tork dalğaları yaradır.

Sinusoidal idarəetmə: motoru sinusoidal cərəyanla idarə etmək,  motor momentinin dalğalanmasını azalda və işləməyi daha hamar edə bilər.

Sahəyə yönümlü İdarəetmə (FOC): Riyazi çevrilmə tətbiq etməklə, 3 fazalı cərəyan idarəetmə üçün fırlanan koordinat sisteminə çevrilir və optimal fırlanma anına nəzarət və enerji səmərəliliyinə gətirib çıxarır.

Sensor fusion texnologiyası: Daha yaxşı nəzarət dəqiqliyi və möhkəmlik üçün çoxlu əks əlaqə siqnallarını (məsələn, Hall sensorları, kodlayıcılar və cari seçmə) birləşdirir.

İstilik idarəetməsi, səmərəliliyin optimallaşdırılması və dinamik reaksiya kimi yüksək güclü tətbiqlərdəki çətinliklərə görə, adətən Big BLDC mühərrikləri üçün daha mürəkkəb idarəetmə alqoritmləri istifadə olunur.

Nəticə: BLDC Motorlarının İş Prinsipləri və Üstünlükləri

BLDC mühərriklərielektron idarəetmə sistemi vasitəsilə stator sarımlarında cərəyanı dəqiq idarə edin və elektrik enerjisinin mexaniki enerjiyə səmərəli çevrilməsinə nail olmaq üçün rotorun daimi maqnitləri ilə qarşılıqlı əlaqə qurun. Kiçik istehlakçı elektron cihazlarından tutmuş böyük sənaye avadanlıqlarına, aşağı gərginlikli tətbiqlərdən tutmuş 48V BLDC motor sistemlərinə qədər fırçasız DC mühərrikləri yüksək səmərəliliyi, yüksək etibarlılığı və mükəmməl idarəetmə performansı ilə müxtəlif sənaye sahələrində texnoloji tərəqqi və enerji səmərəliliyinin artırılmasına təkan verir. Elektron idarəetmə texnologiyasının və daimi maqnit materiallarının davamlı inkişafı ilə BLDC mühərriklərinin daha geniş tətbiq perspektivinə və daha üstün performansa malik olacağını təxmin edə bilərik.

Məhsullarımızla maraqlanırsınızsa və ya hər hansı bir sualınız varsa, çekinmeyinbizimlə əlaqə saxlayınvə 24 saat ərzində sizə cavab verəcəyik.