Įvadas
Brushless DC (BLDC) varikliai sparčiai populiarėja įvairiose pramonės srityse dėl savo išskirtinio efektyvumo, ilgo eksploatavimo, didelio sukimo momento ir mažų priežiūros reikalavimų. Šie varikliai naudoja nuolatinius magnetus ir elektroniniu būdu valdomą komutaciją, kad pašalintų tradiciniuose nuolatinės srovės varikliuose esančius fizinius šepečius ir komutatorių. Dėl to variklio konstrukcija yra patikimesnė ir efektyvesnė. Šiame straipsnyje išsiaiškinsime, kaip veikia BLDC variklis ir kaip jis varomas.
Pagrindinė BLDC variklio struktūra
BLDC variklis susideda iš rotoriaus, statoriaus ir apvijų rinkinio. Rotorius yra sudarytas iš nuolatinių magnetų ir yra variklio centre. Statorius supa rotorių ir jame yra apvijų serija, kuri įjungiama tam tikra tvarka, kad būtų sukurtas besisukantis magnetinis laukas. Kai rotorius yra veikiamas šio magnetinio lauko, jis sukasi, kad susilygintų su magnetinėmis jėgos linijomis.
Kaip varomas BLDC variklis
BLDC varikliai yra varomi elektronine grandine, kuri kontroliuoja srovės, tiekiamos į variklio apvijas, laiką ir poliškumą. Ši grandinė paprastai vadinama variklio valdikliu. Variklio valdiklis gauna įvestį iš įvairių šaltinių, įskaitant jutiklius, kodavimo įrenginį arba mikroprocesorių, priklausomai nuo konkrečios programos.
Jutikliais pagrįstas valdymas
Vienas iš dažniausių BLDC variklio valdymo būdų yra jutikliu pagrįstas valdymas. Šis metodas naudoja grįžtamąjį ryšį iš Holo efekto jutiklių, esančių variklyje. Holo efekto jutikliai yra maži elektroniniai prietaisai, galintys matuoti magnetinio lauko stiprumą ir kryptį. Tipiškame BLDC variklyje aplink statorių yra trys Holo efekto jutikliai. Šie jutikliai aptinka rotoriaus orientaciją ir pateikia variklio valdikliui informaciją, leidžiančią tinkamai įjungti apvijas.
Variklio valdiklis naudoja šią grįžtamojo ryšio informaciją, kad nustatytų, kurią apviją įjungti ir kada ją įjungti. Įjungiant apvijas tam tikra seka, susidaro besisukantis magnetinis laukas, kuris sąveikauja su rotoriumi, todėl jis sukasi. Ši energijos tiekimo seka paprastai vadinama komutacija.
Valdymas be jutiklių
Kitas BLDC variklio valdymo būdas yra valdymas be jutiklių. Šis metodas naudoja matematinį variklio elgsenos modelį, kad būtų galima nustatyti rotoriaus padėtį ir greitį be Holo efekto jutiklių. Valdymas be jutiklių tampa vis populiaresnis dėl mažesnės kainos ir didesnio patikimumo, palyginti su valdymu jutikliu.
Valdymas be jutiklių naudoja įvairius metodus rotoriaus padėčiai apskaičiuoti, įskaitant atgalinį EMF jutimą, stebėtoju pagrįstus metodus ir modeliu pagrįstus metodus. Atgalinis EMF jutiklis apima įtampą, kuri sukasi rotoriui sukantis apvijose. Stebėtojais pagrįsti metodai naudoja algoritmą rotoriaus padėčiai įvertinti pagal variklio elgseną. Modeliais pagrįsti metodai naudoja matematinį variklio modelį, kad būtų galima numatyti rotoriaus padėtį pagal įvesties sroves ir įtampą.
Impulso pločio moduliavimas
Nepriklausomai nuo naudojamo valdymo metodo, variklio valdiklis turi moduliuoti įvesties įtampos impulsų plotį į variklio apvijas. Impulso pločio moduliacija (PWM) – tai varikliui tiekiamos įtampos reguliavimo metodas, greitai įjungiant ir išjungiant įtampą aukštu dažniu.
PWM signalo darbo ciklas nustato vidutinę variklio įtampą. Keisdamas PWM signalo darbo ciklą, variklio valdiklis gali valdyti variklio greitį ir sukimo momentą. PWM signalo dažnis paprastai yra keli kilohercai, kad būtų išvengta garsinio variklio triukšmo.
BLDC variklių pranašumai
BLDC varikliai turi daug pranašumų, palyginti su tradiciniais nuolatinės srovės varikliais ir kintamosios srovės indukciniais varikliais. Kai kurie iš šių pranašumų:
1. Didelis efektyvumas
2. Ilgas eksploatavimo laikas
3. Didelis sukimo momento tankis
4. Maži priežiūros reikalavimai
5. Tikslus greičio ir sukimo momento valdymas
6. Tylus veikimas
7. Kompaktiškas ir lengvas dizainas
BLDC variklių taikymas
Dėl daugybės pranašumų BLDC varikliai yra plačiai naudojami įvairiose pramonės ir komercinėse srityse. Kai kurie dažniausiai naudojami BLDC variklių pritaikymai:
1. Elektrinės transporto priemonės
2. ŠVOK sistemos
3. Pramoninė automatika
4. Robotika
5. Medicinos prietaisai
6. Buitinė technika
7. Orlaiviai
Išvada
Apibendrinant galima pasakyti, kad BLDC varikliai turi daug pranašumų, palyginti su tradiciniais nuolatinės srovės varikliais ir kintamosios srovės indukciniais varikliais. Šiuos variklius varo elektroninė grandinė, kuri kontroliuoja srovės, tiekiamos į variklio apvijas, laiką ir poliškumą. BLDC varikliai paprastai valdomi naudojant jutiklių arba be jutiklių valdymą ir naudoja impulsų pločio moduliavimą, kad reguliuotų varikliui tiekiamą įtampą. Šie varikliai plačiai naudojami įvairiose pramonės ir komercinėse srityse, įskaitant elektrines transporto priemones, ŠVOK sistemas, pramoninę automatiką ir robotiką.