ເຄື່ອງຈັກ BLDC ເຮັດວຽກແນວໃດ: ຄໍາອະທິບາຍລາຍລະອຽດຂອງຫຼັກການຂອງ Brushless DC Motors

ໃນໄລຍະສອງຫາສາມທົດສະວັດທີ່ຜ່ານມາ, ຍ້ອນຄວາມກ້າວໜ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງເທັກໂນໂລຍີອີເລັກໂທຣນິກ ແລະວັດສະດຸແມ່ເຫຼັກຖາວອນ,ມໍເຕີ BLDCໄດ້ຫັນປ່ຽນຈາກມໍເຕີ niche ໄປສູ່ການແກ້ໄຂພະລັງງານຕົ້ນຕໍສໍາລັບອຸດສາຫະກໍາຕ່າງໆ.ມໍເຕີ BLDCໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ, ລວມທັງເຄື່ອງໃຊ້ໃນຄົວເຮືອນ, ເຄື່ອງມືພະລັງງານ, ຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ແລະອຸປະກອນອັດຕະໂນມັດອຸດສາຫະກໍາເນື່ອງຈາກປະສິດທິພາບສູງ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງສູງ, ແລະອາຍຸຍືນ. ເຖິງຢ່າງນັ້ນ, ຫຼັກການປະຕິບັດການຂອງມໍເຕີ BLDC ຍັງບໍ່ຮູ້ຈັກຫຼາຍບຸກຄົນ. ບົດຄວາມນີ້ຈະອະທິບາຍອັນໃດກໍໄດ້ທີ່ເຈົ້າຕ້ອງຮັບຮູ້ກ່ຽວກັບຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງມໍເຕີ BLDC ເພື່ອໃຫ້ເຈົ້າສາມາດເຫັນລາຍລະອຽດເພີ່ມເຕີມຂອງນະວັດຕະກໍາອັນບໍ່ຫນ້າເຊື່ອໃນວິສະວະກໍາໄຟຟ້າຍຸກປະຈຸບັນ.

ໂຄງສ້າງພື້ນຖານຂອງມໍເຕີ BLDC

ໃນປັດຈຸບັນ, ກ່ອນທີ່ຈະເຂົ້າໄປໃນຫຼັກການການເຮັດວຽກ, ພວກເຮົາຄວນຈະຄຸ້ນເຄີຍກັບຕົວເຮົາເອງກັບໂຄງສ້າງພື້ນຖານຂອງມັນ:

Stator: ສ້ອມແຊມພາຍໃນຕົວເຄື່ອງຂອງມໍເຕີ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວມັນປະກອບດ້ວຍແຜ່ນເຫຼັກຊິລິໂຄນ laminated, ແລະ coils ຖືກບາດແຜອ້ອມຮອບມັນເພື່ອສ້າງເສົາແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຫຼາຍ.

Rotor: ປົກກະຕິແລ້ວ rotor ຕິດຕັ້ງຢູ່ເທິງເພົາ ແລະປະກອບດ້ວຍແມ່ເຫຼັກຖາວອນ. ມໍເຕີ BLDC ສາມາດຖືກຈັດປະເພດອອກເປັນຫຼາຍຊະນິດໂດຍອີງຕາມການກຳນົດຄ່າຕ່າງໆຂອງແມ່ເຫຼັກຖາວອນ.

ເຊັນເຊີ Hall: ສໍາລັບການກໍານົດຕໍາແຫນ່ງຂອງ rotor ແລະຄໍາຄຶດຄໍາເຫັນກັບລະບົບການຄວບຄຸມເອເລັກໂຕຣນິກ.

ການຄວບຄຸມ: ລະບົບການຄວບຄຸມເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ກໍານົດເວລາຂອງກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານ stator windings ໂດຍອີງໃສ່ຄໍາຄຶດຄໍາເຫັນຈາກເຊັນເຊີ Hall ຫຼືກົນໄກການຕອບສະຫນອງອື່ນໆ.

ມັນເປັນມູນຄ່າທີ່ສັງເກດວ່າໂຄງສ້າງມໍເຕີ outrunner BLDC ແມ່ນເປັນເອກະລັກຈາກໂຄງສ້າງ rotor ພາຍໃນ. rotor ຢູ່ນອກ, ແລະ stator ຢູ່ໃນ. ການອອກແບບປະເພດນີ້ແມ່ນມີຢູ່ທົ່ວໄປໂດຍສະເພາະໃນແອັບພລິເຄຊັນທີ່ຕ້ອງການແຮງບິດສູງ, ເຊັ່ນໃນເຄື່ອງຂັບ drone.

ຫຼັກການຂອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ: ມູນນິທິຂອງການດໍາເນີນງານມໍເຕີ BLDC

ສອງຫຼັກການພື້ນຖານຂອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າກໍານົດການເຮັດວຽກຂອງມໍເຕີ BLDC:

ກົດໝາຍຂອງແອມເປເຣ: ເມື່ອຕົວນຳສົ່ງກະແສໄຟຟ້າຢູ່ໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, ຕົວນຳຈະຖືກບັງຄັບ. stator ຂອງມໍເຕີ BLDC ແມ່ນສ້າງດ້ວຍສາຍລົມທອງແດງທີ່ມ້ວນ, ແລະຫຼັງຈາກ windings ເຫຼົ່ານີ້ມີພະລັງງານ, ພວກມັນຈະສ້າງສະຫນາມແມ່ເຫຼັກທີ່ມີການໂຕ້ຕອບລະຫວ່າງແມ່ເຫຼັກຖາວອນຂອງ rotor ເພື່ອສ້າງກໍາລັງທີ່ສະຫນອງການເຄື່ອນໄຫວກົນຈັກສໍາລັບ rotor ຫັນ.

ກົດ​ໝາຍ​ຂອງ​ການ​ຊັກ​ນຳ​ແມ່​ເຫຼັກ​ໄຟ​ຟ້າ​ຂອງ Faraday: ຜົນ​ບັງ​ຄັບ​ໃຊ້​ໄຟ​ຟ້າ​ຈະ​ຖືກ​ກະ​ຕຸ້ນ​ຢູ່​ໃນ​ຕົວ​ນຳ ເມື່ອ​ມັນ​ຕັດ​ເສັ້ນ​ສະ​ໜາມ​ແມ່​ເຫຼັກ ຫຼື ຢູ່​ໃນ​ສະ​ໜາມ​ແມ່​ເຫຼັກ​ທີ່​ປ່ຽນ​ແປງ. ມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການຄວບຄຸມທີ່ບໍ່ມີເຊັນເຊີ, ບ່ອນທີ່ຕໍາແຫນ່ງຂອງ rotor ຖືກກວດພົບໂດຍການຮັບຮູ້ກໍາລັງໄຟຟ້າດ້ານຫລັງ.

ຫຼັກການເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນການອອກແບບຂອງມໍເຕີທີ່ບໍ່ມີ brushless ອຸດສາຫະກໍາ. ພວກມັນເຮັດສິ່ງນີ້ໄດ້ໂດຍການຄວບຄຸມກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານ stator windings, ຮັບປະກັນການໂຕ້ຕອບແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າທີ່ເອື້ອອໍານວຍກັບແມ່ເຫຼັກຖາວອນຂອງ rotor ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ປະສິດທິພາບແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງສູງ.

ຂະບວນການປ່ຽນແປງຂອງມໍເຕີ BLDC

ກົນໄກການເຮັດວຽກທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດໃນມໍເຕີ BLDC ຖືກເອີ້ນວ່າການຫັນປ່ຽນເອເລັກໂຕຣນິກ. ມັນເປັນປັດໄຈຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດລະຫວ່າງມໍເຕີທີ່ບໍ່ມີແປງແລະມໍເຕີແປງແບບດັ້ງເດີມ.

ຫຼັກການຂອງ Commutation: Commutation ແມ່ນຂະບວນການປ່ຽນທິດທາງຂອງການໄຫຼຂອງປະຈຸບັນກ່ຽວກັບ coils ຂອງມໍເຕີເພື່ອໃຫ້ມີປະຕິສໍາພັນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງລະຫວ່າງ rotor ແລະ stator, ເຊິ່ງສ້າງແຮງບິດຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ.

ການປ່ຽນແປງຫົກຂັ້ນຕອນ: ວິທີການຄວບຄຸມແບບດັ້ງເດີມຂອງມໍເຕີ BLDC ແບ່ງວົງຈອນໄຟຟ້າອອກເປັນຫົກຂັ້ນຕອນ. ໃນທຸກໆຂັ້ນຕອນ, ສອງອອກຈາກສາມເຟດ windings ແມ່ນພະລັງງານ, ໃນຂະນະທີ່ໄລຍະຫນຶ່ງປິດ.

Hall sensor ຕໍານິຕິຊົມ: ເຊັນເຊີ Hall ກວດພົບຕໍາແຫນ່ງຂອງແມ່ເຫຼັກຖາວອນຂອງ rotor, ດັ່ງນັ້ນຜູ້ຄວບຄຸມສາມາດກໍານົດວ່າ winding ຄວນ energized ແລະທິດທາງໃນປະຈຸບັນ.

ການຄວບຄຸມ sensorless: ວິທີການທີ່ກ້າວຫນ້າທາງດ້ານຫຼາຍແມ່ນການກໍານົດຕໍາແຫນ່ງຂອງ rotor ໂດຍການຕິດຕາມຜົນບັງຄັບໃຊ້ electromotive ກັບຄືນໄປບ່ອນໃນໄລຍະທີ່ບໍ່ມີ energized, ບໍ່ມີເຊັນເຊີ Hall ແມ່ນຈໍາເປັນເພື່ອປະຕິບັດຍຸດທະສາດທີ່ຊັບຊ້ອນນີ້, ສົ່ງຜົນໃຫ້ຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຫຼາຍຂອງໄດ.

ມໍເຕີໃຫຍ່ BLDC ປົກກະຕິແລ້ວໃຊ້ກົນລະຍຸດການຄວບຄຸມທີ່ສັບສົນຫຼາຍ, ເຊັ່ນ: ຂັບຄື້ນ sine ຫຼືການຄວບຄຸມ vector, ເພື່ອບັນລຸຜົນຜະລິດແຮງບິດທີ່ລຽບກວ່າແລະປະສິດທິພາບສູງກວ່າ.

ບົດບາດຂອງຜູ້ຄວບຄຸມໃນລະບົບມໍເຕີ BLDC

ມໍເຕີ BLDC ບໍ່ສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ດ້ວຍຕົວມັນເອງ ແລະຈໍາເປັນຕ້ອງຖືກລວມເຂົ້າກັບຕົວຄວບຄຸມເອເລັກໂຕຣນິກພິເສດ:

ໄດເວີມໍເຕີ: ປົກກະຕິແລ້ວເປັນຂົວ inverter ສາມເຟດໂດຍອີງໃສ່ພະລັງງານ MOSFET ຫຼື IGBT ທີ່ປ່ຽນເສັ້ນທາງປະຈຸບັນຕາມສັນຍານຄວບຄຸມ

Microcontroller: ຮັບສັນຍານຈາກເຊັນເຊີຕັ້ງ, ປະຕິບັດລະບົບການຄວບຄຸມ, ແລະສ້າງສັນຍານ PWM ເພື່ອຂັບອຸປະກອນ.

ການຄວບຄຸມວົງປິດ: ສະຫນອງການຄວບຄຸມຄວາມໄວທີ່ຖືກຕ້ອງຫຼືການຄວບຄຸມຕໍາແຫນ່ງໂດຍອີງໃສ່ຄວາມຕ້ອງການຂອງແອັບພລິເຄຊັນ.

ຟັງຊັນປ້ອງກັນທີ່ປອດໄພ: ການປົກປ້ອງເກີນກະແສ, ປ້ອງກັນອຸນຫະພູມເກີນ, ປ້ອງກັນແຮງດັນໄຟຟ້າ, ແລະອື່ນໆ.

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກສໍາລັບລະບົບມໍເຕີ 48V BLDC ແມ່ນແຜ່ຫຼາຍໃນລົດຖີບໄຟຟ້າ, ຍານພາຫະນະໄຟຟ້າຂະຫນາດນ້ອຍ, ແລະບາງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກອຸດສາຫະກໍາອື່ນໆ. ວົງຈອນຄວບຄຸມ ແລະການຈັດການຂອງມັນຈໍາເປັນຕ້ອງຈັດການກັບແຮງດັນ ແລະກະແສໄຟຟ້າທີ່ສູງຂຶ້ນ ແລະປົກກະຕິແລ້ວມີຊຸດປະສິດທິພາບ ແລະການປ້ອງກັນທີ່ຊັບຊ້ອນກວ່າ.

ລັກສະນະການປະຕິບັດ ແລະສະຖານະການນຳໃຊ້ຂອງ BLDC Motors

ຕອນນີ້ໃຫ້ເຮົາມາເບິ່ງຂໍ້ໄດ້ປຽບດ້ານປະສິດທິພາບຂອງພວກມັນ ຫຼັງຈາກຮຽນຮູ້ຫຼັກການການເຮັດວຽກຂອງມໍເຕີ BLDC:

ປະສິດຕິພາບສູງ: ເນື່ອງຈາກບໍ່ມີການສູນເສຍແຮງບິດຈາກແປງ ແລະເຄື່ອງປ່ຽນ, ປະສິດທິພາບຂອງພວກມັນແມ່ນສູງກວ່າ 85%, ເຖິງແມ່ນວ່າຈະສູງກວ່າ 95% ໃນບາງກໍລະນີ.

ຄຸນ​ລັກ​ສະ​ນະ​ຂອງ​ແຮງ​ບິດ​ຄວາມ​ໄວ​ທີ່​ດີ​: ໃຫ້​ລະ​ດັບ​ຄວາມ​ກ​້​ວາງ​ຂອງ​ຜົນ​ຜະ​ລິດ​ຂອງ​ແຮງ​ບິດ​.

ອາຍຸການໃຊ້ງານທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ: ໂດຍບໍ່ມີອົງປະກອບສວມໃສ່ກົນຈັກ, ອາຍຸການພຽງແຕ່ຖືກຈໍາກັດໂດຍລູກປືນ.

ປັບປຸງປະສິດທິພາບການກະຈາຍຄວາມຮ້ອນ: ການຕິດຕໍ່ໂດຍກົງລະຫວ່າງປ່ຽງ stator ແລະເຮືອນ motor ສໍາລັບການກະຈາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ.

ສຽງລົບກວນຕໍ່າ ແລະ ການລົບກວນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ: ບໍ່ມີປະກາຍໄຟ ແລະ ສຽງລົບກວນທີ່ເກີດຈາກການແປງແປງຂອງແປງ.

ເນື່ອງຈາກໂຄງສ້າງພິເສດຂອງມັນ, ມໍເຕີ BLDC outrunner ມີຄວາມສາມາດໃນການສະຫນອງແຮງບິດທີ່ສູງຂຶ້ນໃນຄວາມໄວຕ່ໍາ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມໂດຍສະເພາະສໍາລັບລະບົບການຂັບລົດໂດຍກົງ, ເຊັ່ນ: ໃບພັດ drone ແລະພັດລົມ, ແລະອື່ນໆ. ດ້ວຍຂໍ້ດີຂອງຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມທົນທານ, ມໍເຕີທີ່ບໍ່ມີ brushless ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນທາງເລືອກຂອງການສະຫນອງພະລັງງານໃນອຸປະກອນອັດຕະໂນມັດແລະເຄື່ອງມືຄວາມແມ່ນຍໍາ.

ຂັ້ນຕອນການຄວບຄຸມຂອງ BLDC Motors

ເທັກໂນໂລຍີການຄວບຄຸມ BLDC ທີ່ທັນສະໄໝທີ່ພັດທະນາກວ່ານັ້ນໄດ້ລື່ນກາຍວິທີການປ່ຽນແປງ 6 ຂັ້ນຕອນທີ່ງ່າຍດາຍນີ້:

ການຄວບຄຸມຄື້ນ Trapezoidal: ວິທີການຄວບຄຸມພື້ນຖານທີ່ສຸດແມ່ນຮູບແບບຄື້ນໃນປະຈຸບັນ trapezoidal. ມັນງ່າຍດາຍທີ່ຈະປະຕິບັດແຕ່ຜະລິດແຮງບິດຂອງແຮງບິດຫຼາຍ.

ການຄວບຄຸມ sinusoidal: ການຂັບລົດມໍເຕີໂດຍກະແສ sinusoidal, ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນແຮງບິດຂອງມໍເຕີ ripple ແລະເຮັດໃຫ້ແລ່ນໄດ້ກ້ຽງ.

Field-oriented Control (FOC): ໂດຍ​ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ການ​ຫັນ​ເປັນ​ທາງ​ຄະ​ນິດ​ສາດ​, 3 ເຟດ​ຂອງ​ປະ​ຈຸ​ບັນ​ໄດ້​ຖືກ​ແປ​ເປັນ​ລະ​ບົບ​ການ​ປະ​ສານ​ງານ rotating ສໍາ​ລັບ​ການ​ຄວບ​ຄຸມ​, ເຮັດ​ໃຫ້​ການ​ຄວບ​ຄຸມ​ແຮງ​ບິດ​ທີ່​ດີ​ທີ່​ສຸດ​ແລະ​ປະ​ສິດ​ທິ​ພາບ​ພະ​ລັງ​ງານ​.

ເທກໂນໂລຍີການຟິວຊັນເຊັນເຊີ: ຮວມສັນຍານຕິຊົມຫຼາຍອັນ (ເຊັ່ນ: ເຊັນເຊີ Hall, ຕົວເຂົ້າລະຫັດ, ແລະການເກັບຕົວຢ່າງປັດຈຸບັນ) ເພື່ອຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການຄວບຄຸມທີ່ດີຂຶ້ນ ແລະເຂັ້ມແຂງ.

ເນື່ອງຈາກສິ່ງທ້າທາຍໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີພະລັງງານສູງ, ເຊັ່ນ: ການຈັດການຄວາມຮ້ອນ, ການເພີ່ມປະສິດທິພາບແລະການຕອບສະຫນອງແບບເຄື່ອນໄຫວ, ສູດການຄິດໄລ່ຂອງການຄວບຄຸມທີ່ຊັບຊ້ອນຫຼາຍແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍປົກກະຕິສໍາລັບມໍເຕີໃຫຍ່ BLDC.

ສະຫຼຸບ: ຫຼັກການເຮັດວຽກ ແລະຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງ BLDC Motors

ມໍເຕີ BLDCຄວບຄຸມກະແສໄຟຟ້າຢ່າງແນ່ນອນໃນ windings stator ຜ່ານລະບົບການຄວບຄຸມເອເລັກໂຕຣນິກແລະພົວພັນກັບແມ່ເຫຼັກຖາວອນຂອງ rotor ເພື່ອບັນລຸການປ່ຽນພະລັງງານໄຟຟ້າທີ່ມີປະສິດທິພາບເປັນພະລັງງານກົນຈັກ. ຈາກອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກຜູ້ບໍລິໂພກຂະຫນາດນ້ອຍໄປສູ່ອຸປະກອນອຸດສາຫະກໍາຂະຫນາດໃຫຍ່, ຈາກການນໍາໃຊ້ແຮງດັນຕ່ໍາໄປສູ່ລະບົບມໍເຕີ 48V BLDC, ມໍເຕີ DC brushless, ດ້ວຍປະສິດທິພາບສູງ, ຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືສູງ, ແລະປະສິດທິພາບການຄວບຄຸມທີ່ດີເລີດ, ກໍາລັງຂັບລົດຄວາມກ້າວຫນ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຢີແລະການປັບປຸງປະສິດທິພາບພະລັງງານໃນອຸດສາຫະກໍາຕ່າງໆ. ດ້ວຍການພັດທະນາຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງເທກໂນໂລຍີການຄວບຄຸມເອເລັກໂຕຣນິກແລະວັດສະດຸແມ່ເຫຼັກຖາວອນ, ພວກເຮົາສາມາດຄາດເດົາໄດ້ວ່າມໍເຕີ BLDC ຈະມີຄວາມສົດໃສດ້ານການນໍາໃຊ້ທີ່ກວ້າງຂວາງແລະປະສິດທິພາບທີ່ໂດດເດັ່ນກວ່າ.

ຖ້າຫາກວ່າທ່ານມີຄວາມສົນໃຈໃນຜະລິດຕະພັນຂອງພວກເຮົາຫຼືມີຄໍາຖາມໃດໆ, ກະລຸນາຮູ້ສຶກວ່າບໍ່ເສຍຄ່າກັບຕິດຕໍ່ພວກເຮົາແລະພວກເຮົາຈະຕອບກັບທ່ານພາຍໃນ 24 ຊົ່ວໂມງ.