ما هو محرك التيار المستمر عديم الفرش BLDC 2
ما هو محرك التيار المستمر عديم الفرش BLDC
- بناء الأشياء وجعلها تعمل ، بالطريقة التي نريدها ، كان دائمًا ممتعًا تمامًا ، فإن بناء الأشياء التي يمكن أن تطير من شأنها أن تكون أكثر روعة . نعم! أنا أتحدث عن الطائرات الشراعية والمروحيات والطائرات بدون طيار .
- أصبح من السهل جدًا اليوم إنشاء واحدة بنفسك بسبب دعم المجتمع المتاح عبر الإنترنت. شيء واحد مشترك مع كل الأشياء التي تطير هو أنها تستخدم محرك التيار المستمر عديم الفرش BLDC ، فما هو محرك BLDC هذا؟ لماذا نحتاجها لتطير الأشياء؟ ما المميز بشانه؟ ما هو ESC ولماذا نستخدمه؟ إذا كانت لديك أسئلة مثل هذه ، فهذه المدونة هي الحل الوحيد للاجابة عليها .
- لذلك في هذه المدونة سوف نتحكم عن محرك التيار المستمر عديم أو بدون فرش .
فهم محركات BLDC :
- يرمز لمحرك التيار المستمر عديم الفرش بــــ BLDC إو محرك Brush Less DC ، وهو يستخدم بشكل شائع في مراوح السقف والمركبات الكهربائية بسبب تشغيله السلس.
- على عكس المحركات الأخرى ، تحتوي محركات BLDC على ثلاثة أسلاك تخرج منها ويشكل كل سلك طورًا خاصًا به وبالتالي يعطينا محركًا ثلاثي الطور. انتظر ماذا!!؟؟
- نعم ، على الرغم من أن محركات BLDC تعتبر محركات DC ، إلا أنها تعمل بمساعدة الموجات النبضية. تقوم وحدة التحكم في السرعة الإلكترونية (ESC) بتحويل جهد التيار المستمر من البطارية إلى نبضات وتزويده بأسلاك المحرك الثلاثة.
- في أي وقت من الأوقات ، سيتم تشغيل طورين فقط من المحرك ، بحيث يدخل التيار خلال مرحلة واحدة ويخرج من خلال الأخرى . خلال هذه العملية ، يتم تنشيط الملف الموجود داخل المحرك ، وبالتالي فإن المغناطيسات الموجودة على الدوار تتماشى مع الملف النشط .
- ثم يتم تنشيط السلكين التاليين بواسطة ESC ، وتستمر هذه العملية لجعل المحرك يدور . تعتمد سرعة المحرك على مدى سرعة تنشيط الملف ويعتمد اتجاه المحرك على الترتيب الذي يتم فيه تنشيط الملفات. سوف نتعلم المزيد عن ESC لاحقًا في هذه المقالة.
هناك العديد من أنواع محركات BLDC المتاحة ، دعنا نلقي نظرة على التصنيفات الأكثر شيوعًا.
In-runner and Out-Runner BLDC motor
تعمل محركات BLDC في الحركة مثل أي محرك آخر. هنا العمود الداخلي للمحرك يدور بينما يظل الغلاف ثابتًا. في حين أن محركات BLDC للحركة الخارجية هي عكس ذلك تمامًا ، فإن الغلاف الخارجي للمحرك يدور جنبًا إلى جنب مع العمود بينما يظل الملف الداخلي ثابتًا.
ملاحظة: هناك نوع آخر من المحركات يسمى محركات BLDC عديمة النواة والتي تستخدم أيضًا للطائرات بدون طيار ، ولديهم مبدأ عمل مختلف ولكن الآن دعنا نتخطاه.
Sensor and Sensorless BLDC Motor
لكي يدور محرك BLDC دون أي اهتزازات ، يلزم تقديم ملاحظات. هذا هو دور ESC يجب أن يعرف موضع وقطب المغناطيس في الدوار حتى يتم تنشيط الجزء الثابت وفقًا لذلك. يمكن الحصول على هذه المعلومات بطريقتين ؛
الأول عن طريق وضع مستشعر القاعة داخل المحرك.
سيكتشف مستشعر القاعة المغناطيس ويرسل المعلومات إلى ESC يسمى هذا النوع من المحركات بمحرك Sensord BLDC ويستخدم في السيارات الكهربائية.
الطريقة الثانية هي استخدام EMF الخلفي الناتج عن الملفات عندما تعبرها المغناطيسات
وهذا لا يتطلب أجهزة أو أسلاكًا إضافية ، يتم استخدام سلك الطور نفسه كتغذية مرتدة للتحقق من عودة EMF. تُستخدم هذه الطريقة بصورة شائعة في الطائرات بدون طيار وغيرها من مشاريع الطيران.
لماذا تستخدم الطائرات بدون طيار والمروحيات المتعددة الأخرى محركات BLDC؟
هناك العديد من أنواع الطائرات بدون طيار الرائعة من مروحية رباعية إلى طائرات هليكوبتر وطائرات شراعية ، كلها لها جهاز واحد مشترك. هذه هي محركات BLDC ، لكن لماذا؟ لماذا يستخدمون محرك BLDC وهو مكلف بعض الشيء مقارنة بمحركات DC؟
هناك عدد غير قليل من الأسباب الوجيهة لذلك ، أحد الأسباب الرئيسية هو أن عزم الدوران الذي توفره هذه المحركات مرتفع جدًا وهو أمر مهم جدًا لكسب / تخفيف قوة الدفع بسرعة للإقلاع أو الهبوط أسفل طائرة بدون طيار. سبب آخر لاختيار محرك BLDC هو التشغيل السلس للاهتزاز ، وهذا مثالي جدًا لاستقرار الطائرة بدون طيار في الجو.
نسبة الطاقة إلى الوزن لمحرك BLDC عالية جدًا. هذا مهم جدًا لأن المحركات المستخدمة في الطائرات بدون طيار يجب أن تكون ذات طاقة عالية (سرعة عالية وعزم دوران مرتفع) ولكن يجب أيضًا أن تكون أقل وزنًا. سيكون محرك DC الذي يمكن أن يوفر نفس عزم الدوران وسرعة محرك BLDC ضعف وزن محرك BLDC.
لماذا نحتاج إلى ESC وما هي وظيفته؟
كما نعلم ، يتطلب كل محرك BLDC نوعًا من وحدة التحكم لتحويل جهد التيار المستمر من البطارية إلى نبضات لتشغيل أسلاك الطور للمحرك. تسمى وحدة التحكم هذه ESC والتي تعني وحدة التحكم الإلكترونية في السرعة. تتمثل المسؤولية الرئيسية لوحدة التحكم في تنشيط أسلاك الطور لمحركات BLDC بترتيب بحيث يدور المحرك.
يتم ذلك عن طريق استشعار EMF الخلفي من كل سلك وتنشيط الملف تمامًا عندما يعبر المغناطيس الملف. لذلك هناك الكثير من تألق الأجهزة داخل ESC وهو خارج نطاق هذه المدونة. ولكن على سبيل المثال لا الحصر ، فإنه يحتوي على وحدة تحكم في السرعة ودائرة فصل للبطارية.
التحكم في السرعة المستند إلى PWM:
يمكن لـ ESC التحكم في سرعة محرك BLDC من خلال قراءة إشارة PWM المتوفرة على السلك البرتقالي. إنه يعمل بشكل مشابه جدًا لمحركات السيرفو ، يجب أن يكون لإشارة PWM المقدمة فترة 20 مللي ثانية ويمكن تغيير دورة العمل لتغيير سرعة محرك BLDC.
دائرة فصل البطارية (BEC):
تأتي جميع وحدات التحكم الإلكترونية (ESC) تقريبًا مع دائرة فصل البطارية. كما يوحي الاسم ، فإن هذه الدائرة تلغي الحاجة إلى بطارية منفصلة للمتحكم الدقيق.
البرامج الثابتة:
يحتوي كل ESC على برنامج ثابت مكتوب فيه من قبل الشركات المصنعة. تحدد هذه البرامج الثابتة بشكل كبير كيفية استجابة ESC ؛ بعض البرامج الثابتة الشائعة هي Traditional و Simon-K و BL-Heli. هذه البرامج الثابتة هي أيضًا قابلة للبرمجة من قبل المستخدم .
شكرا
الشكر موصول لك صديقنا فراج