Įvadas į BLDC gaminius ir taikymo scenarijų analizė

Įvadas į BLDC gaminius ir taikymo scenarijų analizė

I. Įvadas į BLDC

Bešepetinė nuolatinės srovės variklio (BLDC) sistema – tai nuolatinės srovės variklis, kuriame nenaudojami mechaniniai komutaciniai kontaktai (anglies šepetėliai). Vietoj to komutacija pasiekiamas naudojant elektroninį valdiklį, o tradicinis šepetėlių turintis nuolatinės srovės variklis pakeičiamas.

Šio variklio atitikmuo yra paprastasis „nuolatinės srovės variklis (šepetėlių turintis variklis)“. Magnetiniame lauke įdėta ritė. Kai per ją prateka srovė, ritė vienu poliu atstumiamа ir kitu traukiama, todėl dėl šio poveikio ji sukasi tolygiai. Sukantis srovės kryptis ritėje keičiama, leisdama jai toliau suktis.

Nuolatinės srovės (su šepečiais) variklyje pastoviųjų magnetų sukurta magnetinė laukas yra nejudantis. Sukimasis pasiekiamas valdant ritės (rotoriaus) viduje sukuriamą magnetinį lauką. Sukimosi greitis keičiamas keičiant įtampą. Bešepečių nuolatinės srovės (BLDC) variklyje rotorius sudarytas iš pastoviųjų magnetų. Sukimasis pasiekiamas keičiant aplinkines ritės sukuriamo magnetinio lauko kryptį. Rotoriaus sukimas valdomas reguliuojant per ritės tekančios srovės kryptį ir dydį.

Bešepečių nuolatinės srovės varikliai turi tris konfigūracijas: vienfazę, dvifazę ir trifazę. Tarp jų dažniausiai naudojama trifazė BLDC variklių konfigūracija. Paprastai vienfaziai ir trifaziai bešepečiai varikliai dažnai naudojami kasdienėse elektros prietaisuose. Šių dviejų konfigūracijų pagrindinis principas yra toks pat, tačiau jų valdymo metodai šiek tiek skiriasi.

Vieno fazės bešepetinio variklio vidinės apvijos visos suvyniosios vienu laidu. Srovės kryptis skiriasi tarp apvijų. Keičiant srovės kryptį tinkamose pozicijose ir laiko momentuose galima pasiekti variklio sukimosi valdymą. Šios konfigūracijos valdymo metodas yra santykinai paprastas, todėl jis plačiai naudojamas taikymuose, pvz., radiatorių ventiliatoriuose.

Skirtingai nuo vieno fazės struktūros, trijų fazių bešepetinio variklio vidinės apvijos padalintos į tris grupes. Paviršiškai jos atrodo kaip trys nepriklausomos apvijų rinkiniai, tačiau viduje jos yra tarpusavyje sujungtos. Palyginti su vieno fazės struktūra, ši variklio konfigūracija suteikia pranašumų greičio reguliavime ir bendrame triukšmo mažinime, todėl ji turi platesnį taikymo spektrą.

II. Bešepetinių variklių charakteristikos

1. Gali pakeisti nuolatinės srovės variklio greičio reguliavimą, inverterio + kintamos dažnio variklio greičio reguliavimą bei asinchroninio variklio + reduktoriaus greičio reguliavimą ;

2. Išsaugo tradicinių nuolatinės srovės variklių privalumus, vienu metu pašalindamas anglies šepetėlių ir slankiojančių žiedų konstrukciją ;

3. Gali veikti žemoje greičio srityje, išvystydamas didelę galią, todėl gali tiesiogiai varyti didelius naudingųjų apkrovų kiekius be reduktoriaus ;

4mažas dydis, lengvas svoris, aukšta išvesties galia;

5puikūs sukimo momento rodikliai, geri vidurinių/žemų greičių sukimo momento parametrai, aukštas paleidimo sukimo momentas, žema paleidimo srovė;

6. Beperstabinė greičio reguliavimo sistema, plačius greičio diapazonas, stipri perkrovos našumo galimybė ;

7. Minkštas paleidimas/ sustabdymas, geri stabdymo parametrai, leidžia visiškai atsisakyti originalių mechaninių ar elektromagnetinių stabdymo įrenginių ;

8. Aukšta naudingumo našumas: variklis neturi nei magnetinio lauko nuostolių, nei anglies šepetėlių nuostolių, pašalina daugiapakopio lėtinimo sąnaudas, pasiekdamas visuminį energijos taupymą 20 %–60 % ;

9. Aukšta patikimumo laipsnis, geriausia stabilumo charakteristika, stipri adaptacinė geba, paprastas priežiūros ir remonto procesas;

10. Atsparus vibracijoms ir smūgiams, žemas triukšmas, maža vibracija, sklandus veikimas, ilgas tarnavimo laikas ;

11. Nėra kibirkščių generavimo, ypač tinkama sprogmeniškoms aplinkoms; prieinami sprogimams atsparūs modeliai ;

12. Pagal reikalavimus galima pasirinkti trapecijos bangos lauko variklius arba sinusoidinės bangos lauko variklius .

III. Bešepalių variklių taikymo scenarijai

Pastovios apkrovos taikymai

Šio tipo taikymai daugiausia naudojami srityse, kur reikalingas tam tikras sukimosi greitis, bet nereikalaujama aukštos to greičio tikslumo, pvz., ventiliatoriuose, vandens siurbluose ir plaukų džiovintuvuose. Tokiuose taikymuose paprastai būna santykinai žemos kainos ir dažnai naudojama atvirojo ciklo valdymo sistema.

Kintamos apkrovos taikymai

Šios programos daugiausia susijusios su taikymais, kai variklio sukimosi dažnis turi kisti tam tikru diapazonu. Šiuose taikymuose keliamos didesnės reikalavimų motorui dėl jo aukšto sukimosi dažnio charakteristikų ir dinaminio atsako. Geri pavyzdžiai yra buitiniai prietaisai, tokie kaip skalbimo mašinos, sukamieji džiovintuvai ir kompresoriai. Automobilių pramonėje taip pat puikūs pavyzdžiai yra alyvos siurblių valdymas, elektroniniai valdikliai, variklių valdymas ir elektroniniai įrankiai. Taip pat yra daug taikymų aviacijos ir kosmonautikos srityje, pvz., centrifūgos, siurbliai, robotų rankos ir giroskopai. Šioje srityje dažnai naudojami variklių grįžtamojo ryšio įrenginiai, kad būtų įgyvendintas pusiau atvirasis ar uždarasis valdymo kontūras. Tai reikalauja sudėtingų valdymo algoritmų, dėl ko padidėja valdiklių sudėtingumas ir sistemos kaina.

Tikslinimo taikymai

Dauguma pramonės valdymo ir automatizavimo programų patenka į šią kategoriją. Šios programos dažnai susijusios su energijos perdavimu, pvz., pavaromis arba pernešamaisiais juostomis. Todėl sistema kelia tam tikrus reikalavimus dėl variklio greičio dinaminio atsako ir sukimo momento. Be to, šiose programose gali būti reikalaujama dažnai keisti variklio sukimosi kryptį. Variklis gali veikti pagreitinimo, pastovaus greičio arba lėtinimo fazėse, o apkrova šiose fazėse taip pat gali kisti. Tai kelia didesnius reikalavimus valdikliui.