BLDC Ürünlerine ve Uygulama Senaryosu Analizine Giriş

BLDC Ürünlerine ve Uygulama Senaryosu Analizine Giriş

I. BLDC’ye Giriş

Fırçasız DC Motor (BLDC), mekanik komütasyon kontaklarına (karbon fırçalara) sahip olmayan bir DC motor türüdür. Bunun yerine komütasyon işlemini gerçekleştirmek için elektronik bir denetleyici kullanır ve bu sayede fırçalı geleneksel DC motorun yerini alır.

Buna karşılık gelen temel "DC motor (fırçalı motor)"dir. Bir manyetik alan içinde bir bobin yerleştirilir. Akım geçtiğinde bobin, bir manyetik kutup tarafından itilir ve diğer kutup tarafından çekilir; bu etki altında sürekli döner. Dönme sırasında bobinden geçen akımın yönü ters çevrilir, böylece dönmesi devam eder.

Bir DC motor (fırçalı motor)da, sabit kalıcı mıknatıslar tarafından üretilen manyetik alan durağandır. Dönme, motorun içine yerleştirilmiş bobin (rotor) tarafından oluşturulan manyetik alanın kontrol edilmesiyle sağlanır. Dönme hızı, uygulanan gerilimin değiştirilmesiyle ayarlanır. Bir BLDC motorunda rotor, kalıcı mıknatıslardan oluşur. Dönme, etrafındaki bobinler tarafından oluşturulan manyetik alanın yönünün değiştirilmesiyle sağlanır. Rotorun dönmesi, bobinlerden geçen akımın yönü ve büyüklüğünün düzenlenmesiyle kontrol edilir.

Fırçasız DC motorlar üç yapıya sahiptir: tek fazlı, iki fazlı ve üç fazlı. Bu yapılar arasında en yaygın olanı üç fazlı BLDC motordur. Genel olarak, tek fazlı ve üç fazlı fırçasız motorlar günlük elektrikli ev aletlerinde sıkça kullanılır. Bu iki yapının temel çalışma prensibi aynıdır; ancak kontrol yöntemleri biraz farklılık gösterir.

Tek fazlı fırçasız bir motorda, tüm iç sargılar tek bir tel kullanılarak tamamlanır. Sargılar arasında akım yönü farklılık gösterir. Uygun konumlarda ve zamanlarda akım yönünü değiştirerek motorun dönme kontrolü sağlanabilir. Bu yapıya yönelik kontrol yöntemi görece basit olduğundan, radyatör fanları gibi uygulamalarda yaygın olarak kullanılır.

Tek fazlı yapıdan farklı olarak, üç fazlı fırçasız bir motorun iç sargıları üç gruba bölünür. Yüzeysel olarak bu sargılar üç bağımsız sargı seti gibi görünür; ancak iç yapıda birbirleriyle bağlantılıdırlar. Tek fazlı yapıya kıyasla bu motor yapısı, hız kontrolü ve genel gürültü azaltma açısından avantajlar sunar; bu da uygulama alanlarının daha geniş olmasını sağlar.

II. Fırçasız Motorların Özellikleri

1. DC motor hız regülasyonunun, invertör + değişken frekanslı motor hız regülasyonunun ve asenkron motor + redüktör hız regülasyonunun yerini alabilir ;

2. Geleneksel DC motorların avantajlarını korurken kömür fırçası ve kolektör halkası yapısını ortadan kaldırır ;

3. Düşük hızda, yüksek güçte çalışabilme özelliğine sahiptir; redüktöre gerek kalmadan büyük yükleri doğrudan tahrik edebilir ;

4küçük boyut, hafif ağırlık, yüksek çıkış gücü;

5mükemmel tork karakteristiği, iyi orta/düşük hız tork performansı, yüksek kalkış torku, düşük kalkış akımı;

6. Adımsız hız ayarı, geniş hız aralığı, güçlü aşırı yükleme kapasitesi ;

7. Yumuşak kalkış/durış, iyi frenleme karakteristiği; orijinal mekanik veya elektromanyetik frenleme cihazlarının kullanımına gerek kalmadan bu işlevi yerine getirebilir ;

8. Yüksek verimlilik: Motorun kendisi, uyarma kaybı veya karbon fırça kaybı oluşturmaz; çok kademeli yavaşlatma tüketimini ortadan kaldırarak %20–%60 arası kapsamlı enerji tasarrufu sağlar ;

9. Yüksek güvenilirlik, iyi kararlılık, güçlü uyum yeteneği, basit bakım ve onarım;

10. Titreşime ve şoka dayanıklı, düşük gürültü, düşük titreşim, pürüzsüz çalışma, uzun ömür ;

11. Kıvılcım üretmeyen, özellikle patlayıcı ortamlar için uygun; patlama-proof modeller mevcuttur ;

12. Gereksinimlere göre yamuk dalga alanı motorları ve sinüsoidal dalga alanı motorları seçilebilir .

III. Fırçasız Motorlar İçin Uygulama Senaryoları

Sabit Yük Uygulamaları

Bu tür uygulamalar, belirli bir devir sayısını gerektiren ancak bu devir sayısına yönelik hassasiyet gereksinimi düşük olan alanlarda (örneğin vantilatörler, su pompaları ve saç kurutma makineleri) öncelikle kullanılır. Bu tür uygulamalar genellikle görece düşük maliyetlidir ve çoğunlukla açık çevrim kontrolü kullanır.

Değişken Yük Uygulamaları

Bunlar çoğunlukla motor hızının belirli bir aralıkta değişmesi gereken uygulamalara atıfta bulunur. Bu tür uygulamalar, motorun yüksek devir özelliklerine ve dinamik yanıtına daha yüksek gereksinimler gösterir. Çamaşır makineleri, santrifüj kurutma makineleri ve kompresörler gibi ev aletleri buna iyi örneklerdir. Otomotiv sektöründe yağ pompası kontrolü, elektronik denetleyiciler, motor kontrolü ve elektronik el aletleri de bu kategoride yer alan mükemmel örneklerdir. Ayrıca, santrifüjler, pompalar, robot kolları ve jiroskoplar gibi havacılık alanında da birçok uygulama bulunmaktadır. Bu alanda motor geri bildirim cihazları, yarı açık çevrim ve kapalı çevrim kontrolünü gerçekleştirmek için sıklıkla kullanılır. Bu durum, karmaşık kontrol algoritmalarının kullanılmasını gerektirir ve bu da denetleyici karmaşıklığını ile sistem maliyetini artırır.

Konumlandırma Uygulamaları

Çoğu endüstriyel kontrol ve otomasyon uygulaması bu kategoriye girer. Bu tür uygulamalar genellikle dişliler veya konveyör bantları gibi enerji iletimini içerir. Dolayısıyla sistem, motorun hız dinamik tepkisi ve torku açısından belirli gereksinimler ortaya koyar. Ayrıca bu uygulamalar, motor yönünde sık değişiklikler gerektirebilir. Motor, hızlanma, sabit hız veya yavaşlama aşamalarında çalışabilir; bu aşamalarda yük de değişkenlik gösterebilir. Bu durum, denetleyiciye daha yüksek talepler getirir.