Giới thiệu về các sản phẩm BLDC và phân tích kịch bản ứng dụng

Giới thiệu về các sản phẩm BLDC và phân tích kịch bản ứng dụng

I. Giới thiệu về BLDC

Động cơ một chiều không chổi than (BLDC) là một loại động cơ một chiều không sử dụng tiếp điểm đổi chiều cơ học (chổi than). Thay vào đó, nó sử dụng bộ điều khiển điện tử để thực hiện quá trình đổi chiều, thay thế cho động cơ một chiều truyền thống có chổi than.

Đối tác tương ứng của loại này là động cơ một chiều cơ bản (động cơ có chổi than). Một cuộn dây được đặt trong từ trường. Khi dòng điện chạy qua, cuộn dây bị đẩy ra bởi một cực từ và bị hút vào bởi cực từ kia, dẫn đến sự quay liên tục dưới tác dụng này. Trong quá trình quay, hướng dòng điện chạy qua cuộn dây được đảo chiều để duy trì sự quay.

Trong động cơ một chiều (động cơ có chổi than), từ trường do các nam châm vĩnh cửu cố định tạo ra là tĩnh. Chuyển động quay được thực hiện bằng cách điều khiển từ trường do cuộn dây (rôto) bên trong tạo ra. Tốc độ quay được thay đổi bằng cách điều chỉnh điện áp. Trong động cơ một chiều không chổi than (BLDC), rôto bao gồm các nam châm vĩnh cửu. Chuyển động quay được thực hiện bằng cách thay đổi hướng của từ trường do các cuộn dây bao quanh tạo ra. Việc điều khiển chuyển động quay của rôto được thực hiện bằng cách điều chỉnh hướng và độ lớn của dòng điện chạy qua các cuộn dây.

Động cơ một chiều không chổi than (BLDC) có ba cấu hình: đơn pha, hai pha và ba pha. Trong số này, BLDC ba pha là loại phổ biến nhất. Nói chung, động cơ không chổi than đơn pha và ba pha thường được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện gia dụng hàng ngày. Nguyên lý cơ bản của hai cấu hình này là như nhau, nhưng phương pháp điều khiển của chúng có một số khác biệt nhỏ.

Trong động cơ không chổi than một pha, toàn bộ cuộn dây bên trong được quấn bằng một sợi dây duy nhất. Hướng dòng điện khác nhau giữa các cuộn dây. Bằng cách thay đổi hướng dòng điện tại các vị trí và thời điểm thích hợp, có thể điều khiển sự quay của động cơ. Phương pháp điều khiển cho cấu hình này tương đối đơn giản, do đó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như quạt tản nhiệt.

Khác với cấu trúc một pha, các cuộn dây bên trong của động cơ không chổi than ba pha được chia thành ba nhóm. Nhìn bên ngoài, chúng dường như là ba bộ cuộn dây độc lập, nhưng thực tế bên trong chúng được nối với nhau. So với cấu trúc một pha, cấu hình động cơ này mang lại những ưu điểm về điều khiển tốc độ và giảm tiếng ồn tổng thể, từ đó mở rộng phạm vi ứng dụng.

II. Đặc điểm của động cơ không chổi than

1. Có thể thay thế việc điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều (DC), điều chỉnh tốc độ động cơ biến tần + tần số thay đổi, và điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ + hộp giảm tốc ;

2. Giữ nguyên những ưu điểm của động cơ một chiều truyền thống đồng thời loại bỏ cấu trúc chổi than và vành trượt ;

3. Có khả năng hoạt động ở tốc độ thấp với công suất cao, có thể điều khiển trực tiếp tải lớn mà không cần bộ giảm tốc ;

4kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, công suất đầu ra cao;

5đặc tính mô-men xoắn xuất sắc, hiệu suất mô-men xoắn ở dải tốc độ trung bình/thấp tốt, mô-men xoắn khởi động cao, dòng điện khởi động thấp;

6. Điều chỉnh tốc độ vô cấp, dải tốc độ rộng, khả năng quá tải mạnh ;

7. Khởi động/dừng mềm, đặc tính phanh tốt, có thể loại bỏ nhu cầu sử dụng thiết bị phanh cơ học hoặc điện từ gốc ;

8. Hiệu suất cao: Động cơ không phát sinh tổn thất kích từ hay tổn thất do chổi than, loại bỏ tiêu hao năng lượng do giảm tốc nhiều cấp, đạt mức tiết kiệm năng lượng tổng thể từ 20% đến 60% ;

9. Độ tin cậy cao, ổn định tốt, khả năng thích ứng mạnh, bảo trì và sửa chữa đơn giản;

10. Chống rung và chống sốc tốt, độ ồn thấp, độ rung thấp, vận hành êm ái, tuổi thọ dài ;

11. Không phát sinh tia lửa, đặc biệt phù hợp cho môi trường dễ nổ; có sẵn các mẫu chống nổ ;

12. Có thể lựa chọn động cơ kiểu trường sóng hình thang hoặc động cơ kiểu trường sóng hình sin tùy theo yêu cầu .

III. Các tình huống ứng dụng của động cơ không chổi than

Ứng dụng tải không đổi

Loại ứng dụng này chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực yêu cầu một tốc độ quay nhất định nhưng không đòi hỏi độ chính xác cao đối với tốc độ đó, ví dụ như quạt, máy bơm nước và máy sấy tóc. Các ứng dụng như vậy thường có chi phí tương đối thấp và thường sử dụng điều khiển vòng hở.

Ứng dụng tải thay đổi

Những ứng dụng này chủ yếu đề cập đến các trường hợp mà tốc độ động cơ cần thay đổi trong một dải nhất định. Các ứng dụng này có yêu cầu cao hơn đối với đặc tính vận hành ở tốc độ cao và khả năng đáp ứng động của động cơ. Các thiết bị gia dụng như máy giặt, máy vắt khô và máy nén là những ví dụ tiêu biểu. Trong ngành công nghiệp ô tô, điều khiển bơm dầu, bộ điều khiển điện tử, điều khiển động cơ và các dụng cụ điện tử cũng là những ví dụ xuất sắc. Ngoài ra, còn rất nhiều ứng dụng trong lĩnh vực hàng không – vũ trụ, chẳng hạn như máy ly tâm, bơm, cánh tay robot và con quay hồi chuyển. Trong lĩnh vực này, các thiết bị phản hồi động cơ thường được sử dụng để thực hiện điều khiển bán vòng hở và điều khiển vòng kín. Điều này đòi hỏi các thuật toán điều khiển phức tạp, làm tăng độ phức tạp của bộ điều khiển cũng như chi phí hệ thống.

Các ứng dụng định vị

Hầu hết các ứng dụng điều khiển và tự động hóa công nghiệp đều thuộc nhóm này. Các ứng dụng này thường liên quan đến việc truyền năng lượng, chẳng hạn như bánh răng hoặc băng tải. Do đó, hệ thống có những yêu cầu cụ thể đối với khả năng đáp ứng động tốc độ và mô-men xoắn của động cơ. Ngoài ra, các ứng dụng này có thể yêu cầu thay đổi hướng quay của động cơ thường xuyên. Động cơ có thể hoạt động ở các pha tăng tốc, vận hành tốc độ không đổi hoặc giảm tốc, và tải cũng có thể thay đổi trong suốt các pha này. Điều này đặt ra yêu cầu cao hơn đối với bộ điều khiển.