למד את היסודות של EMF גב, כיצד למדוד אותו, ואת היתרונות והחסרונות של סוגי מנועים שונים.
בחלק 1 של שאלות נפוצות זה, בדקנו מנועי DC מוברש ו-DC (BLDC) ללא מברשות, כאשר לאחרונים יש קווי דמיון למנוע סינכרוני מגנט קבוע (PMSM). דיאגרמת PMSM הפשוטה ב איור 1 דומה לתרשים המוצג בחלק 1 עבור מנוע BLDC מינוס מעגל הקומוטציה האלקטרוני. הבדלים עדינים אך משמעותיים בין השניים, לעומת זאת, באים לידי ביטוי במנוע BLDC בעל כוח אלקטרו-מוטיבי סינוסואידי אחורי (EMF) בעוד של-PMSM יש EMF אחורי טרפז.
מהו EMF חזרה, ואיך אוכל למדוד אותו?
EMF אחורי (VBEMF) הוא המתח שנוצר על ידי מנוע מסתובב בתפקידו הכפול כמחולל והוא פרופורציונלי למהירות. איור 2a מציג מודל פשוט המציג VBEMF, התנגדות סדרה (RS), והשראות סדרה (LS). למדוד VBEMF, נתק את המנוע מכל מקור מתח כניסה, חבר את האוסילוסקופ שלך למסופי המנוע וסובב את המנוע במהירות ידועה. אתה יכול לצפות ישירות ב VBEMF על האוסילוסקופ (איור 2b) כי ללא זרם זורם, RS ו LS לא יתרום שום נפילת מתח.
לעתים קרובות, אתה רוצה למדוד חזרה EMF במהלך פעולת המנוע כדי לקבל מידע על מהירות ומיקום. בסכמת תעבורה אלקטרונית של מנוע תלת פאזי BLDC, בכל זמן נתון, רק שני פאזות נושאות זרם, ובקר מנוע יכול למדוד חזרה EMF בשלב השלישי, ללא אנרגיה. לחלופין, ניתן למדוד זרם סדרתי I וחשב את ה-EMF האחורי:
למידע נוסף, ראה "חוק לנץ ו-EMF אחורי" ב טיפים לבקרת תנועה.
מהם החסרונות של מנועי PMSM או BLDC?
לגבי מנועי DC, לפעמים זה נוח לשנות את עוצמת השדה, מה שאי אפשר לעשות עם מגנטים קבועים. בהינתן חוזק שדה קבוע, מנוע DC קונבנציונלי פועל במצב מומנט קבוע עד למהירות שבה EMF האחורי של המנוע מתקרב למתח הכניסה. בשלב זה, הפחתת זרם השדה מפחיתה את EMF האחורי, והמנוע יכול לפעול במהירות גבוהה יותר אך במומנט נמוך יותר, וליצור מצב קבוע של כוח סוס. מצב זה יכול להיות שימושי ביישומים כגון כלי מכונות, שבהם כלי יכול לפעול בכוח חיתוך קבוע גם כשצפיפות החומרים משתנות.
עבור כל מנוע עם מגנט קבוע, בעיות שרשרת האספקה של מגנט קבוע הופכות קריטיות, כפי שמודגש בדוח זה של משרד האנרגיה האמריקאי. כתוצאה מכך, נמשך מחקר כדי למצוא חלופות. אפשרויות קיימות זמן רב, כולל מנוע ה-DC המוברש שנדון בחלק 1, אם כי עם חסרונות. חלופה נוספת היא המנוע הסינכרוני של הפצע-רוטור (WRSM). איור 3 מציג מברשות וטבעות החלקה הנושאות זרם DC אל וממנו פיתולי הרוטור של WRSM. טבעות ההחלקה והמברשות חסרות את הסיכון לקשתות ולהתנפחות של commutator מנוע DC המוברש, אך הן נותרות נתונות לבלאי מכני.
אפשרות נוספת היא מנוע אינדוקציה AC. ב איור 4 משמאל, הרוטור מורכב מלולאה מוליכה המקיפה ליבת ברזל למינציה. כאשר הציר מסתובב, השדה המגנטי של הסטטור משרה זרמי AC בלולאה, מה שגורם להיפוכי קוטביות מגנטית בליבת הרוטור, כפי שמוצג בתצוגה האלכסונית מימין. הרוטור מנסה לעמוד בקצב של השדות המגנטיים המסתובבים של הסטטור, אך זה אף פעם לא מצליח. אילו היה עושה זאת, הלולאה המוליכה לא הייתה חותכת עוד את השדה המגנטי של הסטטור, והזרם שלו יירד לאפס. כתוצאה מכך, המנוע פועל ב"החלקה" - כמה אחוזים נרתעים ממהירות סינכרונית.
במקום לולאה מוליכה אחת, למנוע אינדוקציה תלת פאזי טיפוסי יש מוליכים מרובים המסודרים בתצורה הדומה לכלוב סנאי, ולעתים קרובות הוא נקרא מנוע כלוב סנאי. ללא קומוטטור או טבעות החלקה, המנוע הזה כבר מזמן סוס עבודה אמין. זה אופטימלי כאשר פועל במהירות ובעומס מלא ביישומים כגון מילוי תקופתי של מגדל מים מכיוון שהמנוע מניע משאבה במהירות קבועה. היעילות שלו חוטפת מכה כאשר היא פועלת במהירויות ובעומסים משתנים - מונעת משאבה במהירות משתנה השומרת על לחץ מים קבוע למרות ביקוש משתנה, למשל, או משמשת כמנוע מתיחה ברכב חשמלי.
מה עוד עלי לדעת על מנועים?
בחלק 3 של סדרה זו, אתאר מנוע חשמלי שאין לו מגנטים קבועים, ללא קומוטטור, ללא מברשות, ללא טבעות החלקה וללא כלוב סנאי. כמו כן, נבחן את תפקידה של אלקטרוניקת הנעה מודרנית בהפיכת המנוע הזה למעשי ובהגברת הביצועים והיעילות של סוגי מנועים אחרים. לבסוף, נבחן מדידות הספק ויעילות. בינתיים, EEWorld זה עתה הפיקה סדרה של מצגות על עיצוב כונן מנוע, אותן תוכל לצפות לפי דרישה כאן.
מוצרים מקושרים
איך בוחרים מנוע חשמלי ואיך בודקים אותו? חלק 1
נהיגה במנועי DC מוברשים וללא מברשות
יסודות המנוע ומנועי DC
סמינרים מקוונים: עיצוב כונני מנוע
מנוע ה-DC המוברש: עדיין אפשרות מעשית מאוד, חלק 1: תפעול
מנוע ה-DC המוברש: עדיין אפשרות מעשית מאוד, חלק 2: יישומים
מנוע ה-DC המוברש: עדיין אפשרות מעשית מאוד, חלק 3: דרייברים
שאלות נפוצות: מה ההבדל בין BLDC למנועי AC סינכרוניים?
השוואת מנועי סטפר ומנועי DC ללא מברשות