تصنيف المحركات الكهربائية

في الموضوع السابق "تصنيف المحركات الكهربائية" ، شرحت أنواع مختلفة من محرك DC المصقول (BDC) الذي كما هو الحال في الرسم البياني التالي:

اليوم ، وسوف أشرح محرك DC Brushless (BLDC) والمحركات التعريفي AC على النحو التالي.

يمكنك مراجعة المواضيع التالية ذات الصلة للمراجعة واتباع جيد.

• المكونات الأساسية للمحركات الكهربائية

2- محركات DC بدون فرشاة

في فرش DC المحركات، والمتنقل الميكانيكية وفرش المرتبطة بها هي إشكالية لعدة أسباب على النحو التالي:

1. يحدث ارتداء الفرشاة ، ويزيد بشكل كبير في بيئة الضغط المنخفض.

2. الشرر من الفرش قد يسبب انفجارات إذا كانت البيئة تحتوي على مواد متفجرة.

3. قد تتداخل ضوضاء RF من الفرش مع أجهزة التلفزيون القريبة أو الأجهزة الإلكترونية وما إلى ذلك.

المحركات الحالية المباشرة بلا فرشاة (BLDC) هي واحدة من أنواع المحركات التي تكتسب شعبية سريعة. وتستخدم محركات BLDC في صناعات مثل الأجهزة والسيارات والفضاء والمستهلك والطبية ومعدات التشغيل الآلي الصناعية والأجهزة.

كما يوحي الاسم، لا تستخدم محركات BLDC الفرش لتخفيف الأحكام؛ بدلا من ذلك، يتم تخفيفها إلكترونيا.

محركات BLDC لها العديد من المزايا على محركات DC المصقولة والمحركات التعريفية ، وعدد قليل منها:

1. سرعة أفضل مقابل خصائص عزم الدوران.

2. استجابة ديناميكية عالية.

3. كفاءة عالية.

4. عمر تشغيلي طويل.

5. عملية بدون ضوضاء.

6. نطاقات سرعة أعلى.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن نسبة عزم الدوران تسليمها إلى حجم المحرك أعلى، مما يجعلها مفيدة في التطبيقات حيث الفضاء والوزن هي عوامل حاسمة.


بناء

محركات BLDC هي نوع من المحركات المتزامنة. وهذا يعني أن المجال المغناطيسي الذي يولده الدعامة والمجال المغناطيسي الناتج عن الدوار يدور بنفس التردد.

تأتي محركات BLDC في تكوينات أحادية المرحلة ومرحلة و3 مراحل. المقابلة لنوعها، وstator لديه نفس العدد من اللفات. من بين هذه المحركات ، تعد المحركات ثلاثية المراحل الأكثر شعبية وتستخدم على نطاق واسع.



1- ستاتور

يتكون جهاز تثبيت محرك BLDC من صفحات فولاذية مكدسة مع لفات موضوعة في الفتحات التي يتم قطعها بشكل مسكر على طول المحيط الداخلي.

معظم محركات BLDC لديها ثلاثة اللفات ستاتور متصلة بطريقة النجوم. كل من هذه اللفات شيدت مع العديد من لفائف مترابطة لتشكيل متعرج. يتم وضع واحد أو أكثر من لفائف في فتحات وأنها مترابطة لجعل لف. يتم توزيع كل من هذه اللفات على محيط ستاتور لتشكيل عدد حتى من الأقطاب.

اعتمادا على القدرة على التحكم في إمدادات الطاقة، يمكن اختيار المحرك مع تصنيف الجهد الصحيح من ستاتور. وتستخدم ثمانية وأربعين فولت أو أقل الجهد تصنيف المحركات في السيارات والروبوتات وحركات الذراع الصغيرة، وهلم جرا. تستخدم المحركات ذات 100 فولت، أو أعلى التصنيفات، في الأجهزة والأتمتة والتطبيقات الصناعية.


2- الدوار

يتكون الدوار من مغناطيس دائم ويمكن أن يختلف من اثنين إلى ثمانية أزواج القطب مع القطبين البديل الشمال (N) والجنوب (S).

بناء على كثافة المجال المغناطيسي المطلوبة في الدوار ، يتم اختيار المادة المغناطيسية المناسبة لجعل الدوار. وتستخدم تقليديا مغناطيس الفريت لجعل المغناطيس الدائم.



3- مستشعرات القاعة

• على عكس محرك DC المصقول ، يتم التحكم في تخفيف محرك BLDC إلكترونيا. لتدوير محرك BLDC ، يجب تنشيط اللفات ستاتور في تسلسل. من المهم معرفة موضع الدوار لفهم أي لف سيتم تنشيطه بعد تسلسل تنشيط. يتم استشعار موقف الدوار باستخدام أجهزة استشعار تأثير القاعة جزءا لا يتجزأ من الدعامة.

• معظم محركات BLDC لديها ثلاثة أجهزة استشعار قاعة جزءا لا يتجزأ من الدعامة على نهاية غير القيادة من المحرك.

• كلما مرت الأعمدة المغناطيسية الدوارة بالقرب من أجهزة استشعار القاعة ، فإنها تعطي إشارة عالية أو منخفضة ، مما يشير إلى أن القطب N أو S يمر بالقرب من أجهزة الاستشعار. واستنادا إلى الجمع بين هذه الإشارات استشعار القاعة الثلاثة، يمكن تحديد التسلسل الدقيق لتخفيف.

• استنادا إلى الموقع المادي لأجهزة استشعار القاعة، هناك نسختين من الإخراج. قد تكون أجهزة استشعار القاعة في 60 درجة أو 120 درجة التحول المرحلة لبعضها البعض. وبناء على ذلك، يحدد مصنع المحرك تسلسل تخفيف، والتي ينبغي اتباعها عند السيطرة على المحرك.

ملاحظة: تتطلب مستشعرات القاعة مصدر طاقة. قد يتراوح الجهد من 4 فولت إلى 24 فولت. يمكن أن يتراوح التيار المطلوب من 5 إلى 15 من النكاف.

نظرية العملية

• كل تسلسل تخفيف واحد من اللفات تنشيط إلى قوة إيجابية (التيار يدخل في اللف)، المتعرج الثاني هو سلبي (المخارج الحالية المتعرجة) والثالث هو في حالة غير تنشيط.

• يتم إنتاج عزم الدوران بسبب التفاعل بين المجال المغناطيسي الناتج عن لفائف ستاتور والمغناطيس الدائم للدوار.

• للحفاظ على تشغيل المحرك ، يجب أن يتحول المجال المغناطيسي الذي تنتجه اللفات إلى موضعه ، حيث يتحرك الدوار للحاق بحقل الدعامات. ما يعرف باسم "تخفيف ست خطوات" يحدد تسلسل تنشيط اللفات.

• في تخفيف من ست خطوات، يتم استخدام اثنين فقط من أصل ثلاثة لفات محرك DC Brushless في وقت واحد. الخطوات تعادل 60 درجة كهربائية، لذلك ست خطوات تجعل كامل، 360 درجة دوران. يمكن لحلقة كاملة 360 درجة التحكم في التيار لأن هناك مسار حالي واحد فقط. تخفيف ست خطوات مفيد عادة في التطبيقات التي تتطلب سرعة عالية وترددات تخفيف. سيارة DC Motor من ست خطوات عادة ما يكون لها كفاءة عزم دوران أقل من محرك متنقل بموجة جيبية.

نموذجي تطبيقات BLDC موتور

يمكننا تصنيف نوع التحكم الحركي BLDC إلى ثلاثة أنواع رئيسية:

1. تحميل ثابت.

2. أحمال مختلفة.

3. تطبيقات تحديد المواقع.

1- التطبيقات ذات الأحمال الثابتة:
هذه هي أنواع التطبيقات حيث سرعة متغيرة أكثر أهمية من الحفاظ على دقة السرعة في سرعة محددة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن معدلات التسارع والتباطؤ لا تتغير بشكل حيوي. في هذه الأنواع من التطبيقات، ويقترن الحمل مباشرة إلى رمح المحرك.
على سبيل المثال، المشجعين، ومضخات، ومنافيخ تأتي تحت هذه الأنواع من التطبيقات. تتطلب هذه التطبيقات وحدات تحكم منخفضة التكلفة، تعمل في الغالب في حلقة مفتوحة.


2- التطبيقات ذات الأحمال المختلفة:
هذه هي أنواع التطبيقات حيث يختلف الحمل على المحرك عبر نطاق السرعة. قد تتطلب هذه التطبيقات دقة تحكم عالية السرعة واستجابات ديناميكية جيدة.
على سبيل المثال

• الأجهزة المنزلية: غسالات ومجففات وضواغط.

• في السيارات، والتحكم في مضخة الوقود، والتحكم في التوجيه الإلكتروني، والتحكم في المحرك، والتحكم في السيارة الكهربائية.

• في الفضاء الجوي، هناك العديد من التطبيقات، مثل أجهزة الطرد المركزي، والمضخات، وضوابط الذراع الروبوتية، وضوابط جيروسكوب، وهلم جرا.

قد تستخدم هذه التطبيقات أجهزة التغذية المرتدة السرعة وقد تعمل في حلقة شبه مغلقة أو حلقة مغلقة إجمالي.


3- تطبيقات تحديد المواقع:
معظم أنواع التطبيقات الصناعية والتشغيل الآلي تأتي تحت هذه الفئة. التطبيقات في هذه الفئة لديها نوع من نقل الطاقة، والتي يمكن أن تكون التروس الميكانيكية أو أحزمة الموقت، أو نظام بسيط يحركها حزام. في هذه التطبيقات، والاستجابة الديناميكية للسرعة وعزم الدوران مهمة. أيضا، قد يكون هذه التطبيقات عكس متكررة اتجاه الدوران.
تعمل هذه الأنظمة في الغالب في الحلقة المغلقة.


وأخيرا، مقارنة بين محرك DC Brushed (BDC) ومحرك DC Brushless (BLDC) كما هو موضح في الصورة أدناه.

ثانيا: شركة إيه سي موتورز

تستخدم محركات التيار المتردد تيارا كهربائيا يعكس اتجاهه على فترات منتظمة.

الميزة الرئيسية للمحركات DC على محركات التيار المتردد هو أن السرعة هي أكثر صعوبة للسيطرة على محركات التيار المتردد. وللتعويض عن ذلك، يمكن تزويد محركات التيار المتردد بمحركات ذات تردد متغير، ولكن التحكم المحسن في السرعة يأتي مع انخفاض جودة الطاقة.


أنواع محركات التيار المتردد:

قد تنقسم محركات التيار المتردد المستخدمة بشكل عام اليوم إلى فئتين واسعتين:

1. المحركات التعريفية (غير المتزامنة).

2. محركات متزامنة.

3. محركات خطية.

يختلف هذان النوعان من المحركات في كيفية توفير الإثارة الميدانية الدوارة على النحو التالي:

بالنسبة للمحركات التعريفية ، لا يوجد إثارة دوارة مطبقة خارجيا ، ويتم تحريض التيار بدلا من ذلك في اللفات الدوارة بسبب المجال المغناطيسي الدوار.

بالنسبة للمحركات المتزامنة ، يتم تطبيق الإثارة الميدانية على اللفات الدوارة. هذا الاختلاف في الإثارة الميدانية يؤدي إلى اختلافات في الخصائص الحركية ، مما يؤدي بدوره إلى متطلبات حماية وتحكم مختلفة لكل نوع من أنواع المحركات.


1- محرك تعريفي


المحركات التعريفية هي المحركات الأكثر شيوعا المستخدمة لمختلف المعدات في هذه الصناعة.

التعريفي المحرك: ما يسمى لأن يتم حث الجهد في الدوار (وبالتالي لا حاجة لفرش)، ولكن لهذا أن يحدث، يجب أن تدور من الدوار في سرعة أقل المجال المغناطيسي للسماح لوجود الجهد المستحث.

لذلك هناك حاجة إلى مصطلح جديد لوصف المحرك التعريفي الذي هو زلة.


الزلة:


عزم دوران القيادة لا يمكن أن توجد إلا إذا كان هناك تيار المستحثة في حلقة التظليل. يتم تحديده بواسطة التيار في الحلبة ويمكن أن توجد إلا إذا كان هناك اختلاف تدفق في الحلبة. لذلك، يجب أن يكون هناك اختلاف في السرعة في حلقة التظليل وحقل التدوير. وهذا هو السبب في أن المحرك الكهربائي الذي يعمل وفقا للمبدأ المذكور أعلاه يسمى "محرك غير متزامن".

الفرق بين السرعة المتزامنة (Ns) وسرعة حلقة التظليل (N) يسمى "زلة" (s) ويتم التعبير عنه كنسبة مئوية من السرعة المتزامنة.

S = (Nsyn – نيوتن متر) / Nsyn

أين هي الزلة؟ زلة هي واحدة من أهم المتغيرات في السيطرة وتشغيل آلات التعريفي.

s = 0: إذا كان الدوار يعمل بسرعة متزامنة.

s = 1: إذا كان الدوار ثابتا.

s هو –ve: إذا كان الدوار يعمل بسرعة أعلى من السرعة المتزامنة.

s هو +ve: إذا كان الدوار يعمل بسرعة أقل من السرعة المتزامنة.



مزايا:

1. تصميم بسيط، وعرة، منخفضة السعر، صيانة سهلة.

2. مجموعة واسعة من تصنيفات الطاقة: حصانا كسريا إلى 10 ميجاوات.

3. تشغيل أساسا بسرعة ثابتة من عدم تحميل لتحميل كامل.

4. سرعة يعتمد على تردد مصدر الطاقة.

5. المحرك الأكثر شعبية اليوم في نطاق حصانا منخفضة ومتوسطة.

6. قوية جدا في البناء.

7. وقد حلت محل شركة دي سي موتورز في المناطق التي لا يمكن فيها استخدام محركات DC التقليدية مثل التعدين أو بيئات المتفجرات من نوعين اعتمادا على بناء المحركات؛ السنجاب قفص أو حلقة زلة.

مساوئ:

1. ليس من السهل أن يكون التحكم في السرعة المتغيرة.

2. يتطلب محرك أقراص كهربائي إلكتروني متغير التردد للتحكم الأمثل في السرعة.

3. معظمهم يعمل مع عامل قوة متخلفة.

مبدأ التشغيل:

• عادة ما يتم توصيل الدعامة بالشبكة ، وبالتالي ، يتم ممغنط الدعامة.

• يقطع المجال المغناطيسي ستاتور اللفات الدوار وينتج الجهد المستحث في اللفات الدوارة.

• لأن اللفات الدوارة قصيرة الدائرة ، لكل من قفص السنجاب والدوار الجرح ، والتدفقات الحالية المستحثة في اللفات الدوارة.

• ينتج تيار الدوار مجالا مغناطيسيا آخر.

• يتم إنتاج عزم الدوران نتيجة للتفاعل بين هذين المجالين المغناطيسيين.

بناء:


يحتوي المحرك التعريفي على جزأين رئيسيين

1- ستاتور

هذا هو الجزء غير المتحرك من المحرك. جسم في الحديد الزهر أو سبيكة خفيفة يضم حلقة من لوحات رقيقة من الصلب السيليكون (حوالي 0.5mm سميكة). لوحات معزولة عن بعضها البعض عن طريق الأكسدة أو الورنيش العازلة. "صفح" الدائرة المغناطيسية يقلل من الخسائر عن طريق الهستيريا التيارات الدوامة.

لوحات لديها الشقوق لللفائف ستاتور التي من شأنها أن تنتج حقل الدورية لتناسب (ثلاث لف لمحرك 3 مراحل). يتكون كل لف من عدة لفائف. الطريقة التي يتم ربط لفائف معا يحدد عدد أزواج من أعمدة على المحرك، وبالتالي سرعة التناوب.



2- الدوار


هذا هو الجزء المحمول من المحرك. مثل الدائرة المغناطيسية للstator، فإنه يتكون من لوحات مكدسة معزولة عن بعضها البعض وتشكيل اسطوانة مفتاحها إلى رمح المحرك.


أنواع المحركات التعريفية

وتصنف المحركات التعريفي وفقا لنوع الدوار على النحو التالي:

أ- السنجاب كيج الدوار:

وهو يتألف من قضبان التوصيل سميكة جزءا لا يتجزأ من فتحات موازية. هذه القضبان هي قصيرة الدائرة في كلا الطرفين باستخدام حلقات الدوائر القصيرة.



ب- جرح الدوار:

لديها ثلاث مراحل، طبقة مزدوجة، winding الموزعة. إنه جرح للعديد من الأقطاب مثل الدعامة. يتم توصيل المراحل الثلاث داخليا وترتبط النهايات الأخرى بحلقات الانزلاق المثبتة على عمود مع فرش يستريح عليها.


يمكن تصنيف كل نوع من نوعي المحركات التعريفية أعلاه إلى مجموعتين رئيسيتين على النحو التالي:


I- محركات تعريفية أحادية المرحلة:


هذه لديها واحد فقط اللف ستاتور، تعمل مع إمدادات الطاقة مرحلة واحدة، لديها دوار قفص السنجاب، وتتطلب جهاز للحصول على المحرك بدأت. هذا هو إلى حد بعيد النوع الأكثر شيوعا من المحركات المستخدمة في الأجهزة المنزلية، مثل المراوح والغسالات ومجففات الملابس، وللطلبات التي تصل إلى 3 إلى 4 حصانا.

تأتي محركات التعريفي ذات المرحلة الواحدة أيضا مع دوار الجرح الذي يتميز بخصائص ممتازة للبدء والتسارع ، وهي مثالية لمشغلي القيمة ، وتطبيقات محركات المزرعة ، والرافعات ، وآلات صيانة الأرضيات ، وضواغط الهواء ، ومعدات الغسيل ، ومعدات التعدين.


II- محركات تعريفية ثلاثية المراحل:


يتم إنتاج المجال المغناطيسي الدوار من خلال العرض المتوازن من ثلاث مراحل. هذه المحركات لديها قدرات الطاقة العالية، يمكن أن يكون قفص السنجاب أو الدوارات الجرح (على الرغم من أن 90٪ لديها دوار قفص السنجاب)، والبدء الذاتي. وتشير التقديرات إلى أن حوالي 70٪ من المحركات في هذه الصناعة هي من هذا النوع، وتستخدم في، على سبيل المثال، مضخات، ضواغط، الأحزمة الناقلة، والشبكات الكهربائية الثقيلة، والمطاحن. وهي متوفرة في 1/3 إلى مئات من تصنيفات حصانا.


الآن ، دعونا نرى التصنيف الأول للمحركات التعريفية على أساس الأنواع المذكورة أعلاه:


1- مرحلة واحدة، السنجاب قفص، محرك التعريفي:


هذه الفئة لديها العديد من الأنواع كما هو موضح في الصورة أدناه.

A- محركات التعريفي القطب المظللة


مبدأ البناء والتشغيل:

محركات القطب المظللة لديها واحد فقط اللف الرئيسية وليس بدء لف. البدء هو استخدام التصميم الذي يرن حلقة النحاس المستمر حول جزء صغير من كل من أعمدة المحرك. هذا "ظلال" هذا الجزء من القطب، مما تسبب في المجال المغناطيسي في المنطقة المظللة أن تتخلف عن الميدان في المنطقة غير المظللة. رد فعل الحقلين يحصل رمح الدورية.


مزايا:

1. لأن المحرك المظلل القطب يفتقر إلى بدء اللف، وبدء التبديل، أو مكثف، فمن بسيطة كهربائيا وغير مكلفة.

2. يمكن التحكم في السرعة بمجرد الجهد المتفاوت ، أو من خلال لف متعدد الصنبور.

3. ميكانيكيا، يسمح بناء المحرك المظلل بالقطب بإنتاج كبير الحجم.

4. وعادة ما تعتبر هذه المحركات "المتاح"، وهذا يعني أنها أرخص بكثير لتحل محل من لإصلاح.

مساوئ:

1. عزم الدوران منخفضة بدءا عادة 25٪ إلى 75٪ من عزم الدوران تصنيف.

2. وهو محرك زلة عالية مع سرعة تشغيل من 7٪ إلى 10٪ أقل من السرعة المتزامنة.

3. عموما، كفاءة هذا النوع من السيارات منخفضة جدا (أقل من 20٪).

التطبيقات:
التكلفة الأولية المنخفضة تناسب محركات القطب المظلل إلى تطبيقات القوة الحصانية المنخفضة أو الرسوم الخفيفة. ولعل أكبر استخدام لها هو في مراوح متعددة السرعة للاستخدام المنزلي. ولكن عزم الدوران المنخفض، والكفاءة المنخفضة، والميزات الميكانيكية الأقل متانة تجعل المحركات المظللة غير عملية بالنسبة لمعظم الاستخدام الصناعي أو التجاري، حيث معدلات الدورة الأعلى أو الواجب المستمر هي المعايير.


في الموضوع التالي ، وسوف أواصل شرح أنواع أخرى من مرحلة واحدة ، السنجاب قفص التعريفي المحرك. لذا، يرجى الاستمرار في المتابعة.