Тұрақты ток қозғалтқышын щеткасыз басқару принципі

Тақырып: Қылқаламсыз тұрақты ток қозғалтқышын басқару принципі

Кіріспе: Қозғалтқышты басқару саласында қозғалтқыштардың айналуын және жылдамдығын дәл реттеу мүмкіндігі өте маңызды. Бұл басқаруды электронды жылдамдық реттегіштері (ESC) деп те аталатын мотор жетек жүйелері қамтамасыз етеді. Жұптастырылған қозғалтқыш түріне байланысты ESC щеткалы және щеткасыз түрлерге бөлінеді.

Қылшықты тұрақты ток қозғалтқыштары роторға оралған катушкалар бар тұрақты тұрақты магнитпен ерекшеленеді. Айналу магнит өрісінің бағытын щетка және коммутатор контактісі арқылы мезгіл-мезгіл өзгерту арқылы жүзеге асырылады. Керісінше, щеткасыз тұрақты ток қозғалтқыштарында щеткалар мен коммутаторлар жоқ; олардың роторлары тұрақты магниттерден тұрады, ал катушкалар тұрақты болып қалады. Қылқаламсыз тұрақты ток қозғалтқыштарында айналуды қосу үшін айналуды қамтамасыз ету үшін катушкалар мен тұрақты магниттер арасындағы итеруді қамтамасыз ете отырып, қозғалмайтын катушкалар ішіндегі ток бағытын үнемі өзгерту үшін электронды жылдамдық реттегіші қажет.

Қылшықты қозғалтқыштар тікелей қуат беру арқылы ESCсыз жұмыс істей алады, бірақ оларда жылдамдықты бақылау жоқ. Екінші жағынан, щеткасыз тұрақты ток қозғалтқыштары жұмыс істеу үшін ESC қажет. ESC щеткасыз тұрақты ток қозғалтқыштарын басқару үшін тұрақты ток қуатын үш фазалы айнымалы токқа түрлендіреді.

Ертедегі ESC-тер негізінен щеткалы қозғалтқышты басқаруды қамтамасыз етті. Қылқаламды және қылқаламсыз ESC арасындағы айырмашылық олардың тиісті қозғалтқыш түрлерімен үйлесімділігінде. Қылқалам қозғалтқыштары көміртекті щеткаларды пайдаланады, оларды роторы магниттік блоктардан тұратын және статор қозғалмайтын щеткасыз қозғалтқыштардан ажыратады. Қылқаламды және қылшықсыз ESC номенклатурасы осы қозғалтқыш айырмашылықтарынан алынған. Техникалық тұрғыдан алғанда, щеткалы ESC тұрақты ток қуатын шығарады, ал щеткасыз ESC үш фазалы айнымалы ток қуатын шығарады. Оң және теріс терминалдары бар батареяларда кездесетін тұрақты ток қуаты бір сым бойымен оң және теріс арасында тербелетін айнымалы ток қуатына қарама-қайшы келеді. Осы айырмашылықтарды түсіну үш фазалы айнымалы ток қуатын және тұрақты ток қуатын түсіну үшін негіз қалады.

Қылқаламсыз ESC тұрақты ток кірісін алады, сүзгі конденсаторымен кернеуді тұрақтандырады және қуатты екі тармаққа бөледі: біреуі ESC батареясын жою тізбегі (BEC) үшін және екіншісі MOSFET пайдалану үшін. Іске қосылғаннан кейін ESC микроконтроллері MOSFET тербелісін бастайды, ол щеткасыз қозғалтқыш жұмысының тән дыбысын шығарады. Кейбір ESC құрылғыларында күту режиміне өту алдында дроссельдің дұрыс орналасуын қамтамасыз ету үшін дроссельді калибрлеу функциясы бар. ESC ішіндегі микроконтроллер қозғалтқыш жылдамдығы мен бағытын басқару үшін PWM сигналдары негізінде кернеу шығысын, жиілігін және жетек бағытын реттейді. Қозғалтқыштың жұмысы кезінде ESC ішіндегі MOSFET-тің үш жиынтығы 8000 Гц жиілігін генерациялау үшін тандемде жұмыс істейді, бұл инверторды немесе өнеркәсіптік қозғалтқыш қолданбаларында қолданылатын жылдамдық реттегішін тиімді имитациялайды.

Қылқаламсыз ESC құрылғылары әдетте литий батареяларымен қамтамасыз етілген тұрақты токты қажет етеді. Олардың шығысы қозғалтқыштарды тікелей басқаруға қабілетті үш фазалы айнымалы ток қуатынан тұрады. Квадрокоптер сияқты әуе үлгілері үшін PWM басқаруға арналған үш сигнал енгізу желісі бар мамандандырылған ESC маңызды. Квадрокоптерлерде айналдыруға тән тенденцияларға қарсы тұру үшін көлденең конфигурацияда орналасқан төрт винт бар. Әрбір бұранданың шағын диаметрі инерциялық орталықтан тепкіш күштерді шоғырландыратын дәстүрлі роторлы винттерден айырмашылығы, орталықтан тепкіш күштерді таратады. Нәтижесінде, квадрокоптерлер мінез-құлық өзгерістеріне жылдам жауап беру үшін жоғары жылдамдықты ESC құрылғыларын қажет етеді, өйткені шамамен 50 Гц жаңарту жиілігі бар әдеттегі PPM ESC құрылғылары квадрокоптердің ұшуын басқару кезінде қажетті жылдам реттеулер үшін жеткіліксіз.

Қорытынды: Қысқаша айтқанда, щеткасыз тұрақты қозғалтқышты басқару принципі щеткасыз қозғалтқыштарды басқару үшін тұрақты ток қуатын үш фазалы айнымалы токқа түрлендіру үшін электронды жылдамдық реттегіштерін пайдалануды қамтиды. Дроссельді калибрлеуден PWM сигналын өңдеуге дейінгі ESC жұмысының қыр-сырын түсіну әртүрлі қолданбаларда, соның ішінде квадрокоптер сияқты әуе үлгілерінде қозғалтқыш жұмысын оңтайландыру үшін өте маңызды. Жоғары жылдамдықты байланыс интерфейстері бар мамандандырылған ESC-тер тұрақты ұшу динамикасын және жылдам әрекет ету мүмкіндіктерін қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады, оларды қазіргі заманғы қозғалтқышты басқару жүйелерінде таптырмас құрамдастарға айналдырады.