موتور BLDC چیست؟ – به زبان ساده
در این مقاله قصد داریم تا به زبانی ساده ساختمان، نحوه کارکرد و مزایای موتور BLDC را معرفی کنیم. سپس با روش‌های کنترل این موتور آشنا شویم.
اصول عملکرد موتور BLDC
در واقع، در این نوع موتورها عمل انتقال جریان به سیم‌پیچ‌های روتور انجام نمی‌شود؛ زیرا سیمپیچها روی روتور قرار ندارند. روتور از جنس مغناطیس دائم ساخته شده و سیمپیچها روی استاتور ثابت هستند و نمی‌چرخند، به همین دلیل نیاز به جاروبک برای عمل کموتاسیون وجود ندارد.
یک موتور BLDC با سه سیم‌پیچ - که هر کدام دو سر دارند - در کل شش سیم دارد. در اکثر کاربردهای عملی سه سر از این سیم‌ها به صورت داخلی (اتصال ستاره) به هم دیگر متصل و سه سیم دیگر از موتور خارج شده‌اند (در موتور جریان مستقیم دو سیم از موتور خارج می‌شود).
مزایای موتور BLDC
موتورهای BLDC همچنین به دلیل عدم وجود جاروبک، طول عمر بالایی دارند و نویز آن‌ها بسیار کم است. در موتورهای دارای جاروبک، جاروبک و کموتاتور در اثر تماس مداوم در طول چرخش ساییده می‌شوند و در محل تماس تولید جرقه می‌کنند. نویز الکتریکی نتیجه جرقه‌های شدیدی است که هنگام عبور تیغه‌های کموتاتور از جاروبک‌ها رخ می‌دهد. به همین دلیل است که موتورهای بدون جاروبک در کاربردهایی که حتما باید از نویز و جرقه الکتریکی اجتناب شود، بسیار مورد توجه قرار می‌گیرند.
کاربردهای موتور BLDC
همانطور که گفتیم، موتورهای BLDC راندمان و کنترل‌پذیری بالایی در اختیار کاربر قرار می‌دهند و طول عمر کاری بالایی هم دارند. در این بخش با کاربردهای این موتورها آشنا می‌شویم. به دلیل راندمان و طول عمر بالا، این موتورها به طور گسترده در کاربردهایی که نیاز به کارکرد مداوم یک وسیله است، مورد استفاده قرار می گیرند. تاکنون موتورهای بدون جاروبک در ماشین‌های لباسشویی، تهویه هوا و سایر لوازم الکتریکی مورد استفاه قرار گرفته‌اند. این موتورها همچنین در جاروبرقی به کار می‌روند. در این موارد، یک تغییر در برنامه کنترل منجر به جهش بزرگی در سرعت موتور می‌شود که مثالی از مزیت کنترل‌پذیری این موتورها است.
موتورهای BLDC همچنین در چرخش درایو هارد دیسک کامپیوترها مورد استفاده قرار می‌گیرند و ماندگاری آن‌ها قابلیت اطمینان عملکرد درایو را در طولانی مدت تضمین می‌کند و همچنین راندمان توان آن‌ها منجر به کاهش مصرف انرژی در این قسمت کامپیوتر می‌شود که مزیت بسیار مهمی است.
کنترل موتور BLDC
همانطور که دیدیم تفاوت عمده موتورهای بدون جاروبک نسبت به موتورهای دارای جاروبک عدم وجود کموتاسیون مکانیکی در این موتورهاست. اما تفاوت دیگر این است که کنترل این موتورها به مراتب پیچیده‌تر از موتور دارای جاروبک است.
- اندازه‌گیری سرعت و اندازه‌گیری جریان موتور
- سیگنال مدولاسیون پهنای باند یا PWM برای کنترل توان و سرعت موتور
کنترل سنسوری موتور BLDC
در تصویر زیر وضعیت سیم‌پیچ‌های هر فاز متناظر با سیگنال‌های سنسورهای اثر هال نشان داده شده است. به این نکته توجه کنید که چگونه هر 60 درجه الکتریکی حداقل یک کلید منطقی و سیم‌پیچ تغییر وضعیت می‌دهند.
کنترل بدون سنسور موتور BLDC
در کنترل بدون سنسور موتور BLDC سنسور اثر هال حذف شده و به جای آن از نیروی ضد محرکه (Back-EMF) برای تخمین موقعیت استفاده می‌شود. کنترل بدون سنسور برای کاربردهای سرعت متغیر و کم‌هزینه مانند کولر، پمپ، یخچال و تهویه هوا ضروری است. نیروی ضد محرکه منجر به جریانی در هر سیم‌پیچ موتور و در نتیجه یک میدان مغناطیسی با شار مخالف با میدان اصلی خواهد شد که توسط قانون لنز توصیف می‌شود. نیروی ضد محرکه تمایل دارد تا در برابر چرخش موتور مقاومت کند و به همین دلیل از نام Back برای آن استفاده می‌شود. برای یک موتور با شار مغناطیسی ثابت، نیروی ضد محرکه با سرعت زاویه‌ای موتور متناسب است.
با نظارت بر نیروی ضد محرکه موتور، یک برنامه مناسب میکروکنترلری می‌تواند موقعیت نسبی روتور و استاتور را بدون نیاز به سنسور اثر هال تعیین کند. این موضوع منجر به ساده‌سازی ساختار موتور، کاهش هزینه و حذف اتصالات اضافی مورد نیاز برای اتصال به سنسورهای اثر هال می‌شود که به نوبه خود قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می‌دهد.
عیب عمده این روش این است که موتور در حالت ساکن نیروی ضد محرکه تولید نمی‌کند؛ در نتیجه میکروکنترلر قادر نخواهد بود موقعیت نسبی روتور را از ابتدا تعیین کند. راه حل این مشکل راه‌اندازی موتور به صورت حلقه باز است تا نیروی ضد محرکه القایی کافی برای میکروکنترلر تولید شود و در نتیجه موقعیت روتور و استاتور را تخمین بزند و سپس کنترل را آغاز کند.
نقاط گذر از صفر
نیروی ضد محرکه تولید شده به وسیله هر سیم‌پیچ موتور BLDC در شکل پایین نشان داده و با خروجی کلید منطقی سنسور اثر هال مقایسه شده است. همانطور که در این شکل نیز می‌توان دید نقاط گذر از صفر (Zero-Crossing Points) برای نیروی ضد محرکه در سیمپیچها همزمان با تغییرات حالت کلیدهای منطقی است. همین نقاط گذر از صفر است که به میکروکنترلر کمک می‌کند تا هر مرحله از چرخه کموتاسیون در کنترل بدون سنسور موتور BLDC را انجام دهد.
اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزشهای زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:
مطالب مجله فرادرس را در جستجوی گوگل سریع‌تر ببینید
مطالب برای من ممکنه عالی باشد ولی بهتر است سوالات افراد مبتدی را بعنوان پیش فرض با جواب ساده اضافه شود . مثلاً آیا ممکن است موتور bldcبابرق dcکارکند؟
با سلام خدمت شما همراه گرامی؛
موتور BLDC (موتور DC بدون جاروبک) به‌طور مستقیم با وصل کردن دوشاخه مثبت و منفی برق DC کار نمی‌کند. چون سیم‌پیچ‌های موتور BLDC نیاز به جریان متناوب یا چرخشی دارند تا میدان مغناطیسی چرخشی ایجاد کنند و روتور چرخانده شود. در موتورهای DC معمولی، این تغییر جهت جریان توسط جاروبک و کموتاتور مکانیکی انجام می‌شود، اما در BLDC جاروبکی وجود ندارد. در مورد کار کردن با برق DC، کافی است منبع برق DC (مانند باتری یا آداپتور) را به یک درایور یا اسپیدکنترل (ESC) متصل کنید. درایور ولتاژ ثابت DC را می‌گیرد و آن را به پالس‌های سه فاز تبدیل می‌کند تا موتور بچرخد.
از بازخورد و همراهی شما با مجله فرادرس سپاسگزاریم.
سلام بعضی ازکولرهای ابی باموتورbldcکنترل سرعت موتورمثلا۳دورداردودربعضی دیگرباموتورbldcتنظیم دورمحدودیتی نداردمثلااز۱تا۲۰۰دورمیتوان تنظیم کردتفاوت چیست ایامیتوان ۳دورراتبدیل به ۲۰۰دورکردوچگونهمتشکر
با سلام خدمت شما همراه گرامی؛
موتور BLDC ذاتا قابلیت تغییر سرعت پیوسته دارد، اما در مدل‌های ۳ دور، سازنده برای سادگی برنامه‌نویسی برد را روی ۳ سرعت ثابت محدود کرده است. در مدل‌های دیگر، برد به ولوم یا کلید دیجیتالی مجهز شده تا سرعت را پله‌پله تغییر دهد. همچنین امکان تبدیل وجود دارد، چون موتور توانایی اجرا را دارد و فقط بخش کنترلی محدود شده است. برای رسیدن به این هدف، ساده‌ترین راه تعویض کلید ۳ دور و برد کنترلی فعلی با یک درایور/کنترلر ولومی (پتانسیومتردار) یا دیجیتالی پیوسته مخصوص موتورهای BLDC است. اگر برد کولر امکان برنامه‌ریزی مجدد داشته باشد، تعمیرکار تخصصی الکترونیک می‌تواند فریم‌ور (برنامه) میکروکنترلر برد را تغییر دهد تا محدودیتی در تنظیم دور نداشته باشد.
از بازخورد و همراهی شما با مجله فرادرس سپاسگزاریم.
در این نوع موتورblcdسیم پیچی دارد اگر جواب مثبت هست ازچه نوع فلزی بکار رفته آلومنیوم یا مس؟؟
در کولرهای آبی بهتر نیست ورودی برق همون DC باشه و یک پنل خورشیدی روش تعبیه بشه که هم نقش سایه بان رو داشته باشه هم مستقیما بدون اینورتر بهش وصل بشه و تا زمانی که خورشید هست از پنل نیرو رو بگیره و وقتی خورشید رفت سوئیچ بشه رو برق ؟ و اصلا این مسئله بصورت کارخانه ای انجام بگیره .
این ایده باعث حذف باطریهای گران قیمت ذخیره انرژی، حذف دستگاه اینورتور12 به 220 می شود . با سری کردن 6 سلول خورشیدی 38 ولت .برق تغذیه 220 dc به موتور براشلس تأمین می‌شود.
هزینه کل تقریبا نصف می‌شود.
بارک الله
سلام ، عالی و مفید بود .
متشکرم
سلام
تشکر عالی
سپاسگزارم
خیلی عالی بود
تشکر ازتون
سلام و درود عالی بود موفق باشید ♥️
سلام استاد
در لباسشویی ها موتور یونیورسال یا همون جاروبک ها بهتره ؟ یا همین موتور های bldc ??
ممنون میشم راهنمایی م کنید؟
سلام
یه کولر اسپیلت سامسونگ ۲۴هزار دارم با موتور فن داخلی bldc قدرت و سرعتش پایین هست .
ایا با تغییر خازن های دور پایین و متوسط و بالا میتونم دور موتور رو بالا ببرم
چرا سیم پیچی ها به صورت 120 درجه از هم فاصله دارن ؟
سلام جهت تولید میدان مغناطیسی الکتریکی که ۳۶۰ درجه الکتریکی ایجاد بشه
با عرض سلام یک سایت علمی خوب وکاربردی وتشکر فراوان
برای بیشتر کردن نیروی گریز وچرخش اگر نود درجه بشه متوقف میشه
بسیار عالی بود
سلام بسیار مفید بئد
ممنون
آیا در استارت خودرو قابل استفاده هستند ؟
مرسی مطلب خوبی بود. لطفا منحنی گشتاور _سرعت موتور را هم اضافه کنید.
بسیار عالی و آموزنده
سپاس
تشکر و سپاس فراوان بابت آموزش بسیار ارزشمند در مورد موتورهای BLDC ، برایتان بهترینها را آرزومندم?
خیلی عالی و کاربردی و قابل فهم بود ممنون بابت اطلاعاتی که در اختیار گذاشتید
دم شما گرم
چه مفصل و کامل و همه فهم.
موفق باشید.