المحركات بدون مستشعر مقابل المحركات بدون فرش في الأدوات الكهربائية

إجابة سريعة

يحدد التحكم في المحرك بدون فرش بدون مستشعر موضع الدوار من إشارات EMF الخلفية للمحرك بدلاً من مستشعرات Hall المادية. في أدوات الطاقة الصناعية، يعد هذا أكثر موثوقية من التحكم المستشعر لأنه يزيل نقاط الفشل الثلاث الأكثر شيوعًا داخل المحرك: غبار الطحن الموصل الذي يؤدي إلى قصر لوحة المستشعر، وتكسير مفاصل اللحام بالاهتزاز، والمجالات المغناطيسية الخارجية (من قطع العمل الفولاذية أو قواعد الحفر المغناطيسية) التي تطغى على مستشعرات Hall. يعني وجود عدد أقل من المكونات داخل المحرك أوضاع فشل أقل - وعدم وجود أخطاء متقطعة يصعب تشخيصها في الميدان.

الوجبات السريعة الرئيسية

· تستخدم المحركات بدون فرش المستشعرة مستشعرات تأثير هول الموجودة على PCB الداخلي؛ تقوم المحركات بدون فرش بدون مستشعر بقراءة EMF الخلفي من ملفات المحرك.

· تتعطل أجهزة استشعار القاعة في الورش لثلاثة أسباب: الغبار المعدني الموصل، والاهتزاز المستمر، والتداخل المغناطيسي.

· تكون الأعطال التي لا تحتوي على أجهزة استشعار في أغلب الأحيان ميكانيكية (المحامل، والتروس، ومجموعة المفاتيح) - مرئية، وقابلة للاختبار، وقابلة للاستبدال ميدانيًا.

· تقوم وحدة التحكم التي لا تحتوي على أجهزة استشعار بمراقبة السرعة والتيار بالفعل، لذا فإن التشغيل الناعم والحماية من التحميل الزائد والحماية من درجة الحرارة الزائدة لا تتطلب أي أجهزة استشعار إضافية.

· البيانات الميدانية من أحواض بناء السفن ومصانع الصلب: سجلت المطاحن الزاوية بدون مستشعرات HOPRIO مقاس 100 مم معدل تلف أقل من 1%، بينما احتاجت المطاحن المصقولة في نفس المهمة إلى استبدال فرشاة الكربون كل 300-500 ساعة تشغيل.

· لا يزال التحكم المستشعر يفوز في حالة واحدة ضيقة: عزم الدوران الدقيق المستمر عند دورة في الدقيقة قريبة من الصفر (على سبيل المثال، تحديد المواقع المؤازرة) - وليس واجبًا نموذجيًا لأداة الطاقة.

ما هو التحكم في المحركات بدون مستشعر؟

أ يجب أن تعرف وحدة التحكم في محرك DC (BLDC) بدون فرش الموضع الزاوي للدوار في كل لحظة حتى تتمكن من تنشيط ملفات الجزء الثابت الصحيحة في اللحظة الصحيحة. إذا كان توقيت التبديل خاطئًا، فإن المحرك يتلعثم أو يتوقف أو يفقد عزم الدوران أو يسخن بشكل زائد.

هناك طريقتان للحصول على معلومات هذا الموقع:

· التحكم المستشعر — تقوم مستشعرات تأثير هول المثبتة داخل مبيت المحرك بإبلاغ موضع الدوار مباشرة إلى وحدة التحكم.

· التحكم بدون مستشعر - تقوم وحدة التحكم بحساب موضع الدوار من EMF الخلفي (القوة الدافعة الكهربائية الخلفية) الناتجة عن اللفات الخاصة بالمحرك، بدون أي أجهزة إضافية داخل المحرك.

من الناحية البديهية، تبدو إضافة أجهزة الاستشعار بمثابة الخيار الهندسي الأكثر أمانًا. وفي بيئة التشغيل الحقيقية لأداة الطاقة الصناعية - الغبار والاهتزاز والحرارة والمجالات المغناطيسية القوية - فإن العكس هو الصحيح.

المحركات بدون فرشات بدون مستشعرات وبدون مستشعرات: مقارنة جنبًا إلى جنب

معايير	مستشعر (مستشعرات القاعة)	بدون مستشعر (الظهر-EMF)
مصدر موقف الدوار	أجهزة استشعار تأثير هول على ثنائي الفينيل متعدد الكلور الداخلي	العودة EMF من اللفات المحرك
مكونات إضافية داخل المحرك	جهاز استشعار ثنائي الفينيل متعدد الكلور، 3 دوائر متكاملة في القاعة، 5-8 أسلاك إشارة	لا أحد
مقاومة الغبار الموصل	منخفض - قد يؤدي الغبار إلى تقصير آثار المستشعر	عالية — لا توجد آثار مكشوفة للمستشعر
مقاومة الاهتزاز	منخفض - تتشقق مفاصل اللحام بمرور الوقت	عالي - لا توجد مفاصل هشة تتشقق
مناعة التدخل المغناطيسي	منخفض - يمكن لقطع العمل الفولاذية أن تشبع أجهزة الاستشعار	عالي - لا يوجد عنصر استشعار مغناطيسي
وضع الفشل النموذجي	متقطعة، ويصعب التكاثر	التآكل الميكانيكي – مرئي وقابل للاختبار
سلوك بدء التشغيل	عزم الدوران الكامل من 0 دورة في الدقيقة	تسلسل محاذاة موجز، أقل من ثانية واحدة
عزم دوران منخفض السرعة	أحسن	مناسبة لدورات عمل الأداة
الأنسب ل	تحديد المواقع المؤازرة، والروبوتات	المطاحن الزاوية، المثاقب المغناطيسية، أدوات التأثير

لماذا تفشل أجهزة استشعار القاعة في ظروف ورشة العمل الحقيقية؟

مستشعرات القاعة عبارة عن أجهزة صغيرة دقيقة من أشباه الموصلات مثبتة على لوحة دائرة رفيعة داخل المحرك ويتم توصيلها بوحدة التحكم عن طريق أسلاك إشارة دقيقة. يؤدون بشكل موثوق على مقعد الاختبار. وفي موقع العمل، يواجهون ظروفًا لم يتم تحديدها لهم مطلقًا.

1. يتسبب غبار الطحن الموصل في حدوث دوائر قصيرة

إن الغبار المعدني والحجري الناعم الناتج عن القطع والطحن موصل للكهرباء. بمجرد انتقاله داخل مبيت المحرك واستقراره على مستشعر PCB، يمكنه سد الآثار المجاورة. تتلقى وحدة التحكم بعد ذلك بيانات موقع تالفة، وتتصرف الأداة بطريقة غير منتظمة أو يتم إيقاف تشغيلها دون سابق إنذار.

2. الاهتزاز يشقق وصلات اللحام

الأدوات الكهربائية تهتز بشكل مستمر. على مدار أشهر من الاستخدام، تتسبب وصلات اللحام الصغيرة الموجودة على لوحة المستشعر في حدوث كسور شعرية. يعمل المفصل بشكل طبيعي في حالة السكون ولكنه ينفتح تحت الحمل — مما يؤدي إلى حدوث خطأ متقطع يظهر فقط أثناء الاستخدام المكثف ويختفي على طاولة الخدمة.

3. التداخل المغناطيسي من قطعة الشغل

هذا خاص بالمثاقب المغناطيسية وأي أداة تستخدم ضد المواد الحديدية. عندما يتم تثبيت قاعدة الحفر المغناطيسية على عارضة فولاذية، فإن كثافة التدفق الناتجة يمكن أن تشبع مستشعرات هول. ويتوقفون عن تتبع الدوار بدقة، وينهار توقيت التبديل.

الخيط المشترك بين الثلاثة: الأخطاء الناتجة متقطعة. يتم اختبار الأداة بشكل جيد، وتعود إلى الخدمة، وتفشل مرة أخرى. إن تشخيص هذا الأمر يكلف الفني ساعات ويخلق وقت توقف أغلى بكثير من المحرك نفسه.

كيف يحدد التحكم بدون مستشعر موضع الدوار؟

أثناء دوران الجزء المتحرك، يقوم المغناطيس الدائم بتحفيز جهد كهربائي في ملف الجزء الثابت غير المنشط - المجال الكهرومغناطيسي الخلفي. يتم تعيين نقاط التقاطع الصفرية الخاصة بها مباشرة إلى موضع الدوار، وبالتالي تستمد وحدة التحكم توقيت التبديل من الإشارة التي ينتجها المحرك بالفعل. لا يوجد مستشعر، ولا PCB، ولا يوجد حزام إشارة.

نظرًا لأن المجال الكهرومغناطيسي الخلفي موجود فقط عندما يتحرك الدوار، تقوم وحدة التحكم بتشغيل محاذاة قصيرة للحلقة المفتوحة وتسلسل منحدر عند بدء التشغيل. في وحدة التحكم الحديثة بالأدوات، يكتمل هذا في أقل من ثانية واحدة. من وجهة نظر المشغل، يتم الضغط على المشغل وتشغيل الأداة - ويكون الانتقال إلى التحكم في الحلقة المغلقة سلسًا.

ماذا يعني التحكم بدون مستشعر لموثوقية الأداة

تؤدي إزالة مستشعرات Hall وجهاز الاستشعار PCB وأسلاك الإشارة إلى إزالة نقاط الفشل الأكثر شيوعًا داخل محرك بدون فرش:

· لم يعد الاهتزاز بمثابة ناقل للفشل - فلا توجد لوحة استشعار بها وصلات لحام للإرهاق.

· لا يمكن للغبار الموصل أن يقصر دائرة استشعار الموضع، لأن هذه الدائرة غير موجودة داخل المحرك.

· لا يمكن للمجالات المغناطيسية الناتجة عن قطع العمل الفولاذية أن تقلل من استشعار الدوار، لأنه لا يوجد شيء داخل المحرك يستشعر المجالات المغناطيسية.

تختفي فئة الأخطاء المتقطعة التي تجعل أدوات الاستشعار محبطة للخدمة مع أجهزة الاستشعار. عندما تتآكل أداة لا تحتوي على مستشعرات في نهاية المطاف، يكون السبب ميكانيكيًا - المحامل أو التروس أو مجموعة عضو الإنتاج. يمكن فحص هذه الأجزاء واختبارها واستبدالها على الفور.

ما تظهره البيانات الميدانية: المطاحن ذات الزوايا بدون مستشعرات مقابل المطاحن ذات الزوايا المصقولة

حالة الموثوقية المذكورة أعلاه ليست نظرية. تقوم HOPRIO بتتبع الملاحظات الميدانية والخدمة من تصنيع المعادن، وبناء السفن، وبناء الهياكل الفولاذية - البيئات التي تعمل فيها المطاحن الزاوية مقاس 100 مم لساعات كل يوم، ويكون نمط الفشل المُبلغ عنه ثابتًا عبر المواقع.

تم الإبلاغ عن أنماط الفشل في المطاحن الزاوية ذات المحرك المصقول

· عمر فرشاة قصير - تقوم المحركات ذات الجرح المتسلسل (الفرشاة) بنقل التيار من خلال فرش الكربون ومبدل التيار. عند السرعات العالية، تتآكل الفرش بسرعة ويتم استبدالها كل 300-500 ساعة تشغيل تقريبًا؛ اللفات الدوارة أيضًا عرضة للإرهاق الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة.

· الاحتراق الزائد — عندما يدفع المشغل مادة صلبة أو يطبق ضغطًا شديدًا، لا يمكن للمحرك المصقول أن يحافظ على خرج ثابت، وترتفع درجة حرارة الملف، ويتلف المحرك في النهاية.

· إجهاد المشغل بسبب الوزن — يتجاوز وزن معظم الوحدات التقليدية 2 كجم، وهو ما يصبح ملحوظًا خلال نوبات الطحن المستمرة الكاملة.

النتائج الميدانية باستخدام منصة بدون فرش بدون مستشعر

تظهر نفس البيئات نمطًا مختلفًا لـ سلسلة S1M-100YE ، التي تدير جهاز التحكم في العاكس بدون مكثف HOPRIO - بدون فرش، ولا عاكس، ولا توجد مستشعرات Hall داخل المحرك. وبقدرة إنتاجية تبلغ 1050 واط (ذروة تبلغ 1900 واط) و12000 دورة في الدقيقة، فإنها توفر أداء الآلات المصقولة الأثقل في هيكل يبلغ طوله 170 ملم ويزن 1.26-1.5 كجم.

خلال الفترة التي تم تتبعها في أحواض بناء السفن ومصانع تصنيع الفولاذ، ظل معدل الضرر لهذه الأدوات التي لا تحتوي على فرش والتي لا تحتوي على مستشعرات أقل من 1٪ - وهو أفضل بشكل واضح من متوسط ​​الصناعة للمطاحن المصقولة في نفس المهمة. كانت الأعطال التي حدثت في الغالب ميكانيكية (المحامل والمفاتيح)، وليست كهربائية.

متري (طاحونة زاوية 100 مم)	محرك مصقول تقليدي	بدون فرش بدون مستشعر (S1M-100YE)
النقل الحالي	فرش الكربون + العاكس (الميكانيكية)	تخفيف الإلكترونية
أجزاء التآكل المستهلكة	يتم استبدال الفرش كل 300-500 ساعة	لا أحد
وزن الأداة النموذجي	أكثر من 2 كجم	1.26-1.5 كجم
حجم المحرك بنفس القوة	مرجع	أصغر بحوالي 30%
عمر افتراضي للآلة بالكامل	مرجع	3-5 مرات أطول
سلوك الزائد	مع ارتفاع درجات الحرارة نحو الإرهاق	وحدة التحكم تقلل أو توقف المحرك
معدل الضرر المبلغ عنه (حوض بناء السفن / مصنع الصلب)	متوسط ​​الصناعة	أقل من 1% (سجلات HOPRIO الميدانية)

حماية مدمجة بدون مكونات إضافية

تقوم وحدة التحكم بدون مستشعر بقياس تيار الطور والسرعة المحسوبة بشكل مستمر من أجل تشغيل المحرك على الإطلاق. يتضاعف تدفق البيانات نفسه كطبقة حماية، لذلك يتم اكتشاف الحمل الزائد والأحداث الحرارية والتعامل معها دون إضافة أي أجهزة استشعار مخصصة.

إذا تم دفع الأداة إلى ما هو أبعد من الحمل المقدر لها، فإن وحدة التحكم تقلل الطاقة بسلاسة أو تقوم بإيقاف تشغيل نظيف. بمجرد أن تعود الظروف إلى طبيعتها، يصبح الجهاز جاهزًا للتشغيل مرة أخرى - دون الحاجة إلى إجراء إعادة تعيين، أو استبدال أي مواد مستهلكة.

بالإضافة إلى ذلك، توفر أدوات الطاقة بدون فرش HOPRIO بداية سلسة، وحماية من التحميل الزائد، وحماية من درجة الحرارة الزائدة، وحماية من انقطاع التيار الكهربائي - وهي وظائف حماية تضيف القدرة دون إضافة مكونات يمكن أن تفشل في حد ذاتها. تعد الحماية من انقطاع التيار الكهربائي أمرًا مهمًا في الاستخدام الصناعي المستمر: بعد انقطاع التيار الكهربائي بشكل غير متوقع، لا يتم إعادة تشغيل الأداة من تلقاء نفسها عند عودة الطاقة. معيار الصناعة الصيني JB/T 14524-2022 يجعل هذا السلوك أحد متطلبات الاعتماد للمجلخات الزاوية، ويتم التحقق منه من خلال اختبار CCC الأكثر صرامة من قبل طرف ثالث.

متى يظل التحكم المستشعر منطقيًا؟

التحكم بدون مستشعر ليس متفوقًا عالميًا. يظل التحكم المستشعر هو الاختيار الصحيح حيث يجب أن يحتفظ المحرك بعزم دوران دقيق عند أو بالقرب من الصفر دورة في الدقيقة لفترات طويلة - محاور مؤازرة، ومفاصل آلية، ومراحل تحديد المواقع. في هذه التطبيقات، يمكن التنبؤ بالحمل وتكون البيئة نظيفة، وبالتالي فإن عقوبة الموثوقية لمستشعر داخلي ثنائي الفينيل متعدد الكلور تكون ضئيلة.

تقع الأدوات الكهربائية الصناعية في الطرف المقابل من الطيف: متوسط ​​عدد الدورات في الدقيقة مرتفع، وتحميل صدمات لا يمكن التنبؤ به، والتلوث الكاشطة، و- بالنسبة للمثاقب المغناطيسية - المجالات المغناطيسية المحيطة الشديدة. وفي تلك البيئة، يكون عدد أقل من المكونات الداخلية هو عامل الموثوقية المهيمن.

خاتمة

إن التحكم بدون فرش بدون مستشعر لا يمثل حلاً وسطًا لخفض التكلفة. في البيئة المتربة والمهتزة والمعادية مغناطيسيًا لورشة العمل الصناعية، يعد حذف المستشعرات المادية من داخل المحرك قرارًا متعمدًا بشأن الموثوقية: عدد أقل من الأجزاء التي يمكن أن تفشل، وعدد أقل من أوضاع الفشل التي تظهر على شكل مشاكل متقطعة غير مفسرة في هذا المجال.

الأسئلة المتداولة

هل المحرك بدون فرش بدون مستشعر أقل موثوقية من المحرك المستشعر؟

لا. في تطبيقات الأدوات الكهربائية، يكون المحرك بدون فرش بدون مستشعر أكثر موثوقية بشكل عام، لأنه يزيل لوحة PCB الخاصة بمستشعر Hall وأسلاك الإشارة - وهي المكونات الأكثر احتمالاً للفشل بسبب دخول الغبار، وإجهاد الاهتزاز، والتداخل المغناطيسي. تحتفظ المحركات المستشعرة بميزة فقط في تحديد المواقع بدقة منخفضة دورة في الدقيقة.

كيف يبدأ محرك بدون فرش بدون مستشعر بدون ردود فعل على الموقع؟

تقوم وحدة التحكم بإجراء محاذاة قصيرة للحلقة المفتوحة ومنحدر: فهي تعمل على تنشيط نمط ملف معروف لمحاذاة الدوار، ثم تقوم بتسريعه حتى يصبح المجال الكهرومغناطيسي الخلفي قابلاً للقياس - عادةً في أقل من ثانية واحدة - وبعد ذلك يتحول إلى تخفيف الحلقة المغلقة بدون مستشعر.

هل تتمتع الأدوات التي لا تحتوي على فرش بدون مستشعر بعزم دوران أقل؟

بالنسبة لدورات عمل الأدوات الكهربائية، لا يُلاحظ أي فرق ذي معنى. تستمر مرحلة بدء التشغيل ذات الحلقة المفتوحة لجزء من الثانية، ويتوفر عزم الدوران الكامل فورًا بعد ذلك. تصبح الفجوة ذات صلة فقط بالتطبيقات التي يجب أن تحافظ على عزم الدوران بشكل مستمر عند سرعة قريبة من الصفر.

لماذا تفشل حساسات هول بالتحديد في المثاقب المغناطيسية؟

تولد قاعدة الحفر المغناطيسية مجالًا مغناطيسيًا قويًا للتثبيت على قطعة العمل الفولاذية. يمكن لهذا المجال، بالإضافة إلى قطعة العمل الممغنطة نفسها، أن يشبع مستشعرات تأثير هول داخل المحرك بحيث لا تتمكن من تتبع موضع الدوار بدقة، مما يتسبب في التشغيل غير المنتظم أو إيقاف التشغيل.

هل يمكن أن يؤدي طحن الغبار إلى إتلاف إلكترونيات المحرك حقًا؟

نعم. الغبار المعدني والحجري الناتج عن القطع والطحن موصل للكهرباء. عندما تتراكم على لوحة دائرة استشعار داخلية، يمكنها سد الآثار وإفساد إشارات الموقع. لا يحتوي المحرك بدون مستشعر على مثل هذه اللوحة داخل الهيكل، لذلك يتم التخلص من وضع الفشل هذا.

هل يتطلب التحكم بدون مستشعر أجهزة استشعار إضافية للحمل الزائد والحماية الحرارية؟

لا. تقوم وحدة التحكم بالفعل بقياس تيار الطور وتحسب السرعة لتبديل المحرك. يتم إعادة استخدام هذه القياسات للكشف عن حالات الحمل الزائد ودرجة الحرارة الزائدة، لذا فإن ميزات الحماية مثل التشغيل الناعم وخفض التحميل الزائد والإيقاف الحراري لا تضيف أي أجهزة إضافية.

ما الذي يفشل عادةً أولاً في أداة كهربائية بدون فرش بدون مستشعر؟

الأجزاء الميكانيكية - عادةً المحامل أو التروس أو مجموعة المفاتيح. وهي مرئية وقابلة للاختبار وقابلة للاستبدال ميدانيًا، على عكس الأعطال الكهربائية المتقطعة المرتبطة بأجهزة استشعار هول الداخلية.

ما هي أدوات HOPRIO التي تستخدم التحكم بدون فرش بدون مستشعر؟

تستخدم منصة HOPRIO الصناعية بدون فرش - بما في ذلك أدوات طحن الزوايا، والمثاقب المغناطيسية، والأدوات السلكية الصغيرة - وحدات تحكم بدون مستشعر مع بداية ناعمة متكاملة، وحماية من التحميل الزائد، وحماية من درجة الحرارة الزائدة.

ما مدى موثوقية المطاحن الزاوية بدون فرش في الاستخدام الصناعي المستمر؟

تُظهر السجلات الميدانية التي تحتفظ بها HOPRIO عبر أحواض بناء السفن ومصانع تصنيع الصلب معدل ضرر أقل من 1٪ لسلسلة S1M-100YE بدون فرش بدون مستشعر خلال فترة التتبع. تحتاج المطاحن المصقولة في نفس المهمة إلى استبدال فرشاة الكربون كل 300-500 ساعة تشغيل تقريبًا، وهي مسؤولة عن معظم شكاوى الإرهاق الزائد.

ما هي الحماية من انقطاع التيار الكهربائي، وما الذي تتطلبه JB/T 14524-2022 من جلاخة الزاوية؟

تمنع الحماية من انقطاع التيار الكهربائي الأداة من إعادة التشغيل من تلقاء نفسها بعد انقطاع التيار الكهربائي بشكل غير متوقع. إن معيار الصناعة الصيني JB/T 14524-2022 يجعل هذا من متطلبات الاعتماد للمجلخات الزاوية، ويتم التحقق منه من خلال اختبارات CCC الأكثر صرامة من قبل طرف ثالث. في أدوات HOPRIO، يتم وضعها في مجموعة حماية وحدة التحكم بدون مستشعرات جنبًا إلى جنب مع الحماية من التشغيل الناعم والحمل الزائد ودرجة الحرارة الزائدة.