آیا موتور BLDC AC یا DC است؟ چگونه موتورهای الکترونیکی کموتاسیون در واقع کار می کنند

پاسخ کوتاه: BLدی سی دارای DC-Fed، AC-Driven است

یک مهندس در جلسه مشخصات تجهیزات می پرسد که آیا موتور BLDC در کولر هوا AC است یا DC. پاسخ، کنترل کننده، نمودار سیم کشی و مستندات ایمنی را تعیین می کند. اشتباه کنید و موتور اصلاً گشتاور تولید نمی کند. پاسخ مستقیم این است که یک موتور DC بدون جاروبک دارای تغذیه DC و AC است. برق DC را از منبع دریافت می کند، سپس از یک کنترل کننده الکترونیکی برای تولید ولتاژ AC سه فاز در سیم پیچ های استاتور استفاده می کند.

اگر جریان ورودی به موتور را از منبع تغذیه اندازه گیری کنید، DC را مشاهده می کنید. اگر جریان را در هر فاز سیم پیچ اندازه بگیرید، AC را می بینید. این ماهیت دوگانه دقیقاً به همین دلیل است که این سؤال اغلب در بحث های OEM ظاهر می شود. برای یک خریدار، نتیجه عملی روشن است: یک موتور BLDC نمی تواند مستقیماً به یک خط اصلی AC متصل شود. به یک درایور بین منبع تغذیه و سیم پیچ ها نیاز دارد. بدون آن درایور، سیم پیچ ها در یک حالت ثابت می مانند و روتور ثابت می ماند.

بخشی از سیستم که در واقع مشخص می کنید تعیین می کند که سوال AC/DC چگونه باید قاب شود. سمت عرضه DC محور است. سمت موتور ذاتاً AC است. بخش‌های زیر هر دو طرف را توضیح می‌دهند و اشاره می‌کنند که هنگام تهیه موتور برای تولید به چه نکاتی توجه کنیم.

موتور DC بدون براش از چه ساخته شده است

موتور BLDC یک ماشین سنکرون با آهنرباهای دائمی روی روتور و سیم پیچ های سه فاز روی استاتور است. روتور هیچ سیم پیچی، برس و کموتاتور ندارد. سیم پیچ های استاتور همان نوع هستند که در موتورهای القایی AC انتظار دارید. کلمه "Brushless" به شما می گوید که سیستم کموتاسیون مکانیکی مورد استفاده در موتورهای DC سنتی با سوئیچینگ الکترونیکی جایگزین شده است.

خود دستگاه اساساً یک موتور سنکرون آهنربای دائمی (PMSM) است. در تنظیمات صنعتی و دانشگاهی، زمانی که برای کنترل دقیق حرکت استفاده می شود، همان سخت افزار اغلب PMSM یا سروو موتور AC نامیده می شود. برچسب بر اساس طرح کنترل مورد نظر و کاربرد تغییر می کند، نه ساختار فیزیکی. موتور اهمیتی نمی دهد که آیا تامین کننده آن را BLDC، EC یا PMSM می نامد. مهم این است که کنترلر چگونه آن را هدایت می کند.

چیزی که باعث می شود موتور برای کاربر مانند یک موتور DC رفتار کند، کنترلر است. این کنترلر از بازخورد موقعیت از حسگرهای هال، یک رزولور یا تشخیص EMF پشتی بدون سنسور برای تعیین زمان روشن کردن هر فاز سیم پیچ استفاده می کند. از آنجایی که کنترل‌کننده جریان را به‌جای برس‌های کربنی به صورت الکترونیکی سوئیچ می‌کند، نیازهای تعمیر و نگهداری به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و کنترل سرعت بسیار دقیق‌تر می‌شود.

چرا براش ها نقطه شکست اصلی بودند؟

در یک موتور DC برس خورده کلاسیک، کموتاتور یک کلید چرخشی است که از قطعات مسی ساخته شده است. برس های کربنی بر روی قطعات سوار می شوند و جریان را در هر سیم پیچ آرمیچر دقیقا در لحظه مناسب معکوس می کنند. اصل الکتریکی ساده است. اجرا همان جایی است که مشکلات شروع می شود.

برس ها به مرور زمان فرسوده می شوند، جرقه ایجاد می کنند و گرد و غبار رسانا را آزاد می کنند. در سرعت های بالاتر، سایش مکانیکی تسریع می شود. در یک فن تهویه یا یک خنک کننده هوای تبخیری که هزاران ساعت در سال کار می کند، جایگزینی برس به هزینه عملیاتی واقعی تبدیل می شود. پیش‌بینی شکست نیز دشوار است، که باعث ایجاد دردسر برای تجهیزات حمل و نقل OEM به مشتریان در آب و هوای مختلف می‌شود.

موتورهایی که به صورت الکترونیکی تغییر می کنند، کل حالت خرابی را حذف می کنند. کنترل کننده وظیفه سوئیچینگ را بر عهده می گیرد. به همین دلیل است که موتورهای BLDC و EC به انتخاب پیش‌فرض در فن‌های صنعتی، خنک‌کننده‌های تبخیری و سایر تجهیزات تبدیل شده‌اند که چرخه کار و نگهداری طولانی‌مدت از عوامل مهم در تصمیم‌گیری خرید هستند.

چگونه کنترلر جریان متناوب را از DC ایجاد می کند

کنترلر چندین کار را به ترتیب انجام می دهد. اول، ولتاژ باس DC را از باتری یا از شبکه برق متناوب اصلاح شده حفظ می کند. دوم، از شش ترانزیستور مرتب شده در یک پل سه فاز برای تغییر ولتاژ باس DC در سه سیم پیچ استاتور استفاده می کند. این سوئیچینگ یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می کند که آهنرباهای روتور از آن پیروی می کنند.

ترتیب سوئیچینگ سرعت و گشتاور را تعیین می کند. کنترل کننده به جای اینکه به یک فرکانس شبکه ثابت متصل شود، فرکانس و دامنه ای متناسب با بار فعلی تولید می کند. به همین دلیل است که یک موتور BLDC می تواند به طور موثر در محدوده سرعت وسیعی کار کند، در حالی که یک موتور القایی AC که مستقیماً به شبکه متصل است با سرعت تقریباً ثابتی کار می کند مگر اینکه یک درایو فرکانس متغیر اضافه شود.

به طور خلاصه، موتور BLDC مانند یک ماشین AC سنکرون رفتار می کند. اتصال بین منبع و موتور اساساً DC گرا است. کنترلر پل بین دو دامنه است. همچنین زمانی که موتور بدون درایور منطبق عرضه می شود، اغلب از کار می افتد، بنابراین درایور باید با همان دقت خود موتور مشخص شود.

چرا برچسب DC می ماند حتی اگر سیم پیچ ها AC اجرا شوند

افرادی که می پرسند آیا یک موتور BLDC AC یا DC است، اغلب می خواهند بدانند که اگر شکل موج جریان داخلی متناوب است، چرا به نام DC نامگذاری شده است. پاسخ تاریخی و عملی است، نه کاملا فنی.

این نام از نقش اصلی این موتورها گرفته شده است. موتورهای بدون جاروبک تجاری اولیه به عنوان جایگزین مستقیم برای موتورهای DC برس دار ساخته شدند. اتوبوس برق مورد نظر یک باتری یا یک ریل DC بود. هنگامی که یک موتور DC برس خورده را در یک سیستم موجود تعویض می کنید، جایگزینی آن موتور DC بدون جاروبک نامیده می شود، حتی اگر ولتاژ سوئیچ شده در سراسر سیم پیچ ها یک شکل موج DC ثابت نباشد.

صنعت این اصطلاح را حفظ کرد. همچنین مخفف EC را خواهید یافت که مخفف عبارت الکترونیکی commutated است که اغلب در کاتالوگ های HVAC اروپا استفاده می شود. یک موتور فن EC در واقع یک موتور BLDC با یک کنترل کننده یکپارچه است. این برچسب بیشتر در مورد روش کنترل مورد نظر و جهت گیری عرضه می گوید تا در مورد شکل موج الکتریکی داخلی.

BLDC در مقابل AC Induction در مقابل Brushed DC در یک نگاه

قرار دادن سه نوع موتور در کنار هم باعث می شود که تمایز عملی هنگام تهیه مشخصات خرید آسان تر شود.

مقادیر در جدول یک قانون سخت برای هر سازنده نیست. تغییرات در طراحی سیم پیچ، اندازه موتور و کیفیت کنترلر می تواند این اعداد را تغییر دهد. اما الگوی کلی زمانی که گزینه‌ها را برای یک پروژه تجهیزات جدید محدود می‌کنید، ثابت می‌ماند.

خرید عملی و ملاحظات یکپارچه سازی

تطبیق ولتاژ درایو و کنترلر

هنگامی که یک موتور BLDC را مشخص می کنید، کنترل کننده یک فکر بعدی نیست. محدوده ولتاژ کنترل کننده باید با منبع تغذیه شما مطابقت داشته باشد، و درجه جریان باید بدترین حالت جریان توقف موتور را پوشش دهد. بسیاری از OEM ها برای جلوگیری از مشکلات یکپارچه سازی، به خصوص برای دوره های تولید با حجم متوسط، موتور و درایور را به عنوان یک جفت همسان خریداری می کنند.

اگر تجهیزات شما از قبل دارای یک ولتاژ سیستم ثابت مانند 48 ولت DC، 220 ولت AC اصلاح شده یا 380 ولت سه فاز هستند، یک موتور BLDC طراحی شده برای آن باس انتخاب کنید. برای مثال، در یک برنامه خنک‌کننده هوای تبخیری، یک موتور کولر خارجی BLDC با ورودی 220 ولت، باند توان مفید 600 وات تا 1500 وات را پوشش می‌دهد. گذرگاه 220 ولتی رایج است زیرا می‌تواند از یک برد کنترل‌کننده فن بدون پیچیدگی مرحله قدرت اضافی مشتق شود.

موتور خنک کننده هوای خارجی 220 ولت 850 وات BLDC برای کاربردهای پرقدرت این موتور 220 ولت BLDC خروجی 850 وات را ارائه می دهد که با ولتاژ باس معمولی خنک کننده های تبخیری مطابقت دارد. راندمان بالا و طراحی روتور خارجی آن، گشتاور مستقیمی را برای بارهای حجم زیاد هوا فراهم می کند و هزینه های انرژی و نگهداری را کاهش می دهد. مشاهده محصول →

گشتاور و محدوده سرعت

موتورهای BLDC به ویژه در کاربردهایی که بار متفاوت است قوی هستند. در یک فن یا یک پمپ، گشتاور مورد نیاز با سرعت و فشار سیستم تغییر می کند. کنترل‌کننده می‌تواند موتور را در حداکثر بازدهی در محدوده عملیاتی نگه دارد، که یک مزیت بزرگ نسبت به موتور القایی AC است که با سرعت ثابت بدون VFD حرکت می‌کند.

آنچه که یک نقل قول کامل باید شامل شود

هنگام مقایسه مظنه ها، ولتاژ نامی، توان نامی، سرعت بدون بار، سرعت نامی، گشتاور نامی و نوع کنترل کننده را درخواست کنید. همچنین دانستن پیکربندی سیم پیچ، مثلث یا ستاره مفید است، زیرا بر جریان فاز اینورتر و ثابت EMF برگشتی تأثیر می گذارد. موتوری که از نظر طرح مکانیکی یکسان است ممکن است بسته به جزئیات سیم پیچی تحت بار رفتار متفاوتی داشته باشد.

جایی که موتورهای BLDC در تجهیزات واقعی اهمیت دارند

کولرهای هوای تبخیری مستقیم درایو

کولرهای هوای تبخیری به طور قابل توجهی از محدوده سرعت و راندمان بالای موتورهای BLDC بهره می برند. از آنجایی که موتور مستقیماً به فن متصل می شود، می توان آن را برای حالت شب کند کرد یا در هوای گرم بدون قرقره یا تسمه درایو با سرعت کامل کار کرد. طراحی روتور خارجی مورد استفاده در بسیاری از این موتورها فضای بیشتری را در داخل محفظه فن باقی می گذارد و به پره های فن اجازه می دهد تا مستقیماً روی روتور نصب شود.

برای ساخت سریال این نوع تجهیزات، محدوده موتور کولر خارجی BLDC از کاتالوگ ما شامل گزینه های ورودی 220 ولت در 600 وات، 650 وات، 700 وات، 850 وات و 1500 وات است. اینها موتورهای تولیدی هستند که برای کار مداوم در واحدهای تجاری یا صنعتی در نظر گرفته شده اند. آنها نمونه های اولیه آزمایشگاهی نیستند.

فن های EC در تهویه و جابجایی هوا

فن های EC اساساً موتورهای BLDC با یک کنترلر یکپارچه هستند. آنها به طور گسترده در تهویه صنعتی، واحدهای انتقال هوا و سیستم های پمپ حرارتی استفاده می شوند زیرا می توانند سرعت خود را کنترل کنند و به سیگنال های کنترلی سیستم اتوماسیون ساختمان پاسخ دهند. کنترلر یکپارچه باعث صرفه جویی در فضای کابینت و کاهش کار سیم کشی می شود.

برای منبع تغذیه 220 ولت تک فاز، فن های EC معمولاً مستقیم ترین مقاوم سازی موتورهای فن معمولی هستند. سری ECF در کاتالوگ ما شامل یک موتور فن 350 وات 220 ولت EC است که برای تجهیزات تهویه کوچک تا متوسط ​​مناسب است که در آن گواهی بهره وری بخشی از نیاز پروژه است.

موتور فن 220 ولت 350 وات EC برای تجهیزات تهویه کوچک تا متوسط این موتور فن EC که برای منابع 220 ولت تک فاز طراحی شده است، عملکرد کارآمدی را برای سیستم های تهویه کوچک تا متوسط ارائه می دهد. الزامات گواهی بهره وری را برآورده می کند و به عنوان یک مقاوم سازی مستقیم برای موتورهای فن معمولی عمل می کند. مشاهده محصول →

میکسرهای بتن و سایر ابزارهای بار متغیر

موتورهای میکسر بتن ساخته شده بر روی یک خانواده موتورهای ناهمزمان، گشتاور راه اندازی یک درام بارگذاری شده را کنترل می کنند، اما نوع BLDC کنترل سرعت و مصرف انرژی کمتری را در واحدهای قابل حمل اضافه می کند. این فناوری همیشه اولین انتخاب برای ابزارهای بسیار کم هزینه نیست. تصمیم زمانی تغییر می کند که زمان اجرا، هزینه انرژی و فواصل خدمات در ارزیابی لحاظ شود.

می توانید اطلاعات بیشتری در مورد موتورهای کولر خارجی BLDC و مشخصات معمول آنها در یادداشت صنعتی ما بخوانید. برای دید وسیع تری از محل استفاده از این موتورها، بخش کاربرد تهویه مطبوع توضیح می دهد که چگونه خانواده موتورها در یک سیستم خنک کننده صنعتی قرار می گیرند.

راهی واضح برای قاب بندی BLDC در مشخصات شما

وقتی یک سند مشخصات می نویسید یا نقل قول ها را با هم مقایسه می کنید، ایمن ترین عبارت توصیف موتور از نظر نوع عرضه و معماری داخلی آن است. ولتاژ منبع، خروجی کنترلر و نوع ماشینی که در داخل محفظه انتظار می رود را بیان کنید.

یک موتور BLDC با تغذیه DC و AC هدایت می شود. از یک گذرگاه برق DC استفاده می کند، آن گذرگاه را از طریق یک کنترلر به AC سه فاز تبدیل می کند و یک روتور سنکرون آهنربای دائمی را به حرکت در می آورد. نام "DC بدون جاروبک" یک برچسب قدیمی است، نه انکار شکل موج AC در داخل سیم پیچ ها.

این تمایز کلید انتخاب موتور مناسب است. چه در حال ساخت یک خنک کننده تبخیری، یک فن EC یا یک میکسر قابل حمل باشید، حقایقی که مهم هستند ولتاژ ورودی، سازگاری کنترلر و منحنی گشتاور هستند. پس از تأیید آنها، بحث AC/DC عمدتاً ناپدید می شود.