بدون سنسور در مقابل موتورهای بدون جاروبک سنسوردار در ابزارهای برقی

پاسخ سریع

کنترل موتور بدون جاروبک بدون سنسور موقعیت روتور را از سیگنال‌های EMF پشتی موتور به جای حسگرهای فیزیکی هال تعیین می‌کند. در ابزارهای برقی صنعتی، این قابل اعتمادتر از کنترل حسگر است، زیرا سه نقطه رایج خرابی در موتور را حذف می کند: گرد و غبار رسانای سنگ زنی که برد سنسور را کوتاه می کند، اتصالات لحیم کاری ترک ارتعاشی، و میدان های مغناطیسی خارجی (از قطعات فولادی یا پایه های مته مغناطیسی) که سنسورهای هال را تحت تأثیر قرار می دهد. اجزای کمتر در داخل موتور به معنی حالت های خرابی کمتر است - و بدون عیب متناوب که تشخیص آن در میدان دشوار است.

خوراکی های کلیدی

· موتورهای بدون جاروبک سنسوردار از سنسورهای اثر هال روی PCB داخلی استفاده می کنند. موتورهای بدون جاروبک بدون سنسور EMF را از سیم پیچ موتور می خوانند.

· سنسورهای سالن در کارگاه ها به سه دلیل از کار می افتند: گرد و غبار فلزی رسانا، لرزش ثابت و تداخل مغناطیسی.

خرابی های بدون سنسور تقریباً همیشه مکانیکی هستند (بلبرینگ ها، چرخ دنده ها، مجموعه سوئیچ) - قابل مشاهده، قابل آزمایش و قابل تعویض در میدان.

· یک کنترل کننده بدون سنسور از قبل سرعت و جریان را کنترل می کند، بنابراین استارت نرم، حفاظت در برابر اضافه بار و حفاظت در دمای بیش از حد نیازی به سنسورهای اضافی ندارد.

· داده های میدانی از کارخانه های کشتی سازی و فولاد: آسیاب‌های زاویه‌ای 100 میلی‌متری بدون سنسور HOPRIO میزان آسیب کمتر از 1% را ثبت کردند، در حالی که آسیاب‌های برس‌کشی شده در همان کار به تعویض برس کربنی هر 300 تا 500 ساعت کارکرد نیاز داشتند.

· کنترل سنسوری همچنان در یک مورد باریک برنده می شود: گشتاور دقیق پایدار در RPM نزدیک به صفر (مثلاً موقعیت یابی سروو) - وظیفه ابزار برقی معمولی نیست.

کنترل موتور بدون برس بدون سنسور چیست؟

الف کنترل‌کننده موتور DC بدون جاروبک (BLDC) باید موقعیت زاویه‌ای روتور را در هر لحظه بداند تا بتواند سیم‌پیچ‌های استاتور صحیح را در لحظه درست انرژی دهد. اگر زمان بندی کموتاسیون اشتباه باشد، موتور دچار لکنت می شود، از کار می افتد، گشتاور خود را از دست می دهد یا بیش از حد گرم می شود.

دو راه برای به دست آوردن اطلاعات آن موقعیت وجود دارد:

· کنترل حسگر - سنسورهای جلوه هال نصب شده در داخل محفظه موتور موقعیت روتور را مستقیماً به کنترل کننده گزارش می دهند.

· کنترل بدون حسگر - کنترل کننده موقعیت روتور را از روی EMF (نیروی الکتروموتور پشتی) که توسط سیم پیچ های خود موتور ایجاد می شود، بدون سخت افزار اضافی در داخل موتور محاسبه می کند.

به طور مستقیم، افزودن حسگرها مانند انتخاب مهندسی ایمن تر به نظر می رسد. در محیط عملیاتی واقعی یک ابزار برقی صنعتی - گرد و غبار، ارتعاش، گرما و میدان های مغناطیسی قوی - برعکس صادق است.

موتورهای بدون براش حسگر در مقابل سنسور: مقایسه کنار هم

معیارها	حسگر (سنسورهای سالن)	بدون حسگر (Back-EMF)
منبع موقعیت روتور	سنسورهای جلوه هال روی PCB داخلی	Back-EMF از سیم پیچ موتور
اجزای اضافی داخل موتور	PCB سنسور، 3 آی سی هال، 5 تا 8 سیم سیگنال	هیچ کدام
مقاومت در برابر گرد و غبار رسانا	کم - گرد و غبار می تواند آثار حسگر را کوتاه کند	بالا - بدون اثر سنسور در معرض
مقاومت در برابر لرزش	اتصالات لحیم کاری کم به مرور زمان ترک می خورند	بالا - بدون اتصالات شکننده برای ترک
ایمنی تداخل مغناطیسی	قطعات فولادی کم می توانند حسگرها را اشباع کنند	بالا - بدون عنصر حسگر مغناطیسی
حالت شکست معمولی	متناوب، تکثیر آن سخت است	سایش مکانیکی - قابل مشاهده و آزمایش
رفتار راه اندازی	گشتاور کامل از 0 دور در دقیقه	ترتیب تراز کوتاه، کمتر از 1 ثانیه
گشتاور نگهداری در سرعت پایین	بهتر است	برای چرخه های وظیفه ابزار مناسب است
بهترین مناسب برای	موقعیت یابی سروو، رباتیک	آسیاب های زاویه ای، مته های مغناطیسی، ابزار ضربه ای

چرا سنسورهای هال در شرایط واقعی کارگاه از کار می افتند؟

سنسورهای هال دستگاه‌های نیمه‌رسانای کوچک و دقیقی هستند که بر روی یک برد مدار نازک در داخل موتور نصب شده‌اند و توسط سیم‌های سیگنال خوب به کنترل‌کننده متصل می‌شوند. آنها به طور قابل اعتمادی روی نیمکت آزمایش عمل می کنند. در یک سایت کار، آنها با شرایطی مواجه می شوند که هرگز برای آنها مشخص نشده بودند.

1. گرد و غبار سنگ زنی رسانا باعث اتصال کوتاه می شود

گرد و غبار ریز فلز و سنگ حاصل از برش و سنگ زنی رسانای الکتریکی است. هنگامی که به داخل محفظه موتور مهاجرت می کند و روی PCB سنسور قرار می گیرد، می تواند آثار مجاور را پل کند. سپس کنترلر داده های موقعیت خراب را دریافت می کند و ابزار به طور نامنظم رفتار می کند یا بدون هشدار خاموش می شود.

2. لرزش اتصالات لحیم کاری را ترک می کند

ابزارهای برقی به طور مداوم ارتعاش می کنند. در طول ماه‌ها استفاده، اتصالات لحیم کاری کوچک روی برد حسگر باعث شکستگی خط مو می‌شود. اتصال به طور معمول در حالت استراحت هدایت می شود اما تحت بار باز می شود - و یک خطای متناوب ایجاد می کند که فقط در هنگام استفاده زیاد ظاهر می شود و روی نیمکت سرویس ناپدید می شود.

3. تداخل مغناطیسی از قطعه کار

این مخصوص مته های مغناطیسی و هر ابزاری است که در برابر مواد آهنی استفاده می شود. هنگامی که یک پایه مته مغناطیسی بر روی یک تیر فولادی می بندد، چگالی شار حاصل می تواند حسگرهای هال را اشباع کند. آنها ردیابی دقیق روتور را متوقف می کنند و زمان بندی کموتاسیون سقوط می کند.

موضوع مشترک در هر سه: خطاهای حاصل متناوب هستند. ابزار به خوبی تست می شود، به سرویس برمی گردد و دوباره از کار می افتد. تشخیص این برای تکنسین ساعت ها هزینه می برد و باعث از کار افتادن می شود که بسیار گران تر از خود موتور است.

چگونه کنترل بدون سنسور موقعیت روتور را تعیین می کند؟

همانطور که روتور می چرخد، آهنرباهای دائمی ولتاژی را در سیم پیچ بدون انرژی استاتور - EMF پشتی (back-EMF) القا می کنند. نقاط عبور صفر آن مستقیماً به موقعیت روتور نگاشت می شوند، بنابراین کنترل کننده زمان بندی کموتاسیون را از سیگنالی که موتور قبلاً تولید می کند بدست می آورد. بدون سنسور، بدون PCB، بدون مهار سیگنال.

از آنجایی که Back-EMF تنها زمانی وجود دارد که روتور در حال حرکت باشد، کنترلر در هنگام راه‌اندازی یک تراز کوتاه حلقه باز و ترتیب شیب دار را اجرا می‌کند. در یک کنترل کننده ابزار مدرن این کار در کمتر از یک ثانیه کامل می شود. از دیدگاه اپراتور، ماشه فشار داده می شود و ابزار اجرا می شود - انتقال به کنترل حلقه بسته بدون درز است.

منظور از کنترل بدون حسگر برای قابلیت اطمینان ابزار

با برداشتن سنسورهای هال، PCB سنسور و سیم‌کشی سیگنال، بیشترین نقاط خرابی در یک موتور براشلس حذف می‌شود:

· لرزش دیگر یک بردار شکست نیست - هیچ صفحه حسگری با اتصالات لحیم کاری برای خستگی وجود ندارد.

· گرد و غبار رسانا نمی تواند مدار سنجش موقعیت را کوتاه کند، زیرا آن مدار در داخل موتور وجود ندارد.

· میدان های مغناطیسی حاصل از قطعات کار فولادی نمی توانند حسگر روتور را کاهش دهند، زیرا هیچ چیز در داخل موتور میدان های مغناطیسی را حس نمی کند.

دسته ای از خطاهای متناوب که ابزارهای حسگر را برای سرویس دهی ناامید می کند، همراه با حسگرها ناپدید می شوند. هنگامی که یک ابزار بدون حسگر در نهایت فرسوده می شود، علت مکانیکی است - بلبرینگ، چرخ دنده یا مجموعه آرمیچر. این قطعات را می توان در محل بررسی، تست و تعویض کرد.

داده‌های میدانی چه چیزی را نشان می‌دهد: آسیاب‌های بدون برس بدون سنسور در مقابل آسیاب‌های زاویه‌دار برس‌دار

مورد پایایی بالا تئوری نیست. HOPRIO بازخورد میدانی و خدماتی را از ساخت فلز، کشتی‌سازی و ساخت سازه‌های فولادی دنبال می‌کند - محیط‌هایی که چرخ‌های زاویه‌ای 100 میلی‌متری هر روز ساعت‌ها کار می‌کنند و الگوی شکست گزارش‌شده در سراسر سایت‌ها ثابت است.

الگوهای خرابی در آسیاب های زاویه دار با موتور برس خورده گزارش شده است

· عمر کوتاه برس - موتورهای سری (برس خورده) جریان را از طریق برس های کربنی و یک کموتاتور منتقل می کنند. در سرعت بالا، برس ها به سرعت سایش می شوند و تقریباً هر 300 تا 500 ساعت کار تعویض می شوند. سیم پیچ های روتور نیز مستعد فرسودگی ناشی از گرمای بیش از حد هستند.

· فرسودگی اضافه بار - هنگامی که اپراتور به مواد سخت فشار می آورد یا فشار زیادی وارد می کند، موتور برس خورده نمی تواند خروجی ثابتی داشته باشد، دمای سیم پیچ بالا می رود و در نهایت موتور آسیب می بیند.

· خستگی اپراتور از وزن - بیشتر واحدهای معمولی بیش از 2 کیلوگرم است که در طول شیفت کامل آسیاب مداوم قابل توجه می شود.

نتایج میدانی با پلت فرم بدون براش بدون سنسور

محیط های مشابه الگوی متفاوتی را برای آن نشان می دهند سری S1M-100YE ، که کنترل اینورتر بدون حسگر بدون خازن HOPRIO را اجرا می کند - بدون برس، بدون کموتاتور و بدون سنسور هال در داخل موتور. با توان خروجی 1050 وات (پیک 1900 وات) و 12000 دور در دقیقه، عملکرد ماشین های برس خورده سنگین تر را در بدنه 170 میلی متری با وزن 1.26-1.5 کیلوگرم ارائه می دهد.

در طول دوره ردیابی در کارخانه‌های کشتی‌سازی و کارخانه‌های تولید فولاد، میزان آسیب برای این ابزارهای بدون برس بدون حسگر کمتر از 1% باقی ماند - به وضوح بهتر از میانگین صنعت برای آسیاب‌های برس‌کاری شده در همان وظیفه. خرابی هایی که رخ داد عمدتاً مکانیکی (بلبرینگ ها، سوئیچ ها) بود، نه الکتریکی.

متریک (سنگ زنی زاویه 100 میلی متر)	موتور برس خورده معمولی	بدون براش بدون سنسور (S1M-100YE)
انتقال فعلی	برس کربن + کموتاتور (مکانیکی)	جابجایی الکترونیکی
قطعات سایش مصرفی	برس ها هر 300 تا 500 ساعت تعویض می شوند	هیچ کدام
وزن ابزار معمولی	بیش از 2 کیلوگرم	1.26-1.5 کیلوگرم
اندازه موتور با قدرت برابر	مرجع	حدود 30 درصد کوچکتر است
عمر دارای امتیاز کل ماشین	مرجع	3-5 برابر طولانی تر
رفتار اضافه بار	به سمت فرسودگی گرم می شود	کنترل کننده موتور را خراب یا متوقف می کند
میزان خسارت گزارش شده (وظیفه کارخانه کشتی سازی / کارخانه فولاد)	میانگین صنعت	زیر 1٪ (سوابق میدانی HOPRIO)

محافظت داخلی بدون قطعات اضافی

یک کنترل کننده بدون سنسور به طور پیوسته جریان فاز و سرعت محاسبه شده را اندازه گیری می کند تا موتور را به طور کلی راه اندازی کند. همین جریان داده به عنوان یک لایه حفاظتی دو برابر می شود، بنابراین اضافه بار و رویدادهای حرارتی بدون افزودن هیچ سنسور اختصاصی شناسایی شده و بر روی آنها عمل می شود.

اگر ابزار بیش از بار نامی خود رانده شود، کنترل کننده به آرامی قدرت را کاهش می دهد یا یک خاموش کردن تمیز انجام می دهد. به محض اینکه شرایط عادی شد، دوباره آماده اجرا می شود - بدون روش بازنشانی، بدون مواد مصرفی برای جایگزینی.

علاوه بر این، ابزارهای برقی بدون جاروبک HOPRIO اجرای نرم استارت، محافظت در برابر اضافه بار، حفاظت در برابر دمای بیش از حد، و حفاظت از خاموش شدن برق را اجرا می‌کنند - عملکردهای حفاظتی که بدون افزودن اجزایی که ممکن است از کار بیفتند، قابلیت را اضافه می‌کنند. حفاظت از قطع برق در استفاده مداوم صنعتی اهمیت دارد: پس از قطع برق غیرمنتظره، ابزار به خودی خود با بازگشت برق دوباره راه اندازی نمی شود. استاندارد صنعت چین JB/T 14524-2022 این رفتار را به یک الزام گواهی برای آسیاب های زاویه ای تبدیل می کند که از طریق آزمایش های شخص ثالث سختگیرانه تر CCC تأیید شده است.

چه زمانی کنترل حسگر هنوز منطقی است؟

کنترل بدون حسگر برتری جهانی ندارد. کنترل سنسوری انتخاب صحیحی است که موتور باید گشتاور دقیقی را در دور یا نزدیک به صفر برای مدت زمان طولانی نگه دارد - محورهای سروو، اتصالات روباتیک و مراحل تعیین موقعیت. در این برنامه ها بار قابل پیش بینی است و محیط تمیز است، بنابراین جریمه قابلیت اطمینان PCB سنسور داخلی حداقل است.

ابزارهای برقی صنعتی در نقطه مقابل طیف قرار دارند: میانگین RPM بالا، بارگذاری شوک غیرقابل پیش بینی، آلودگی ساینده، و - برای مته های مغناطیسی - میدان های مغناطیسی شدید محیط. در آن محیط، اجزای داخلی کمتر عامل قابلیت اطمینان غالب است.

نتیجه گیری

کنترل بدون براش بدون سنسور یک مصالحه برای کاهش هزینه نیست. در محیط غبارآلود، ارتعاشی و مغناطیسی متخاصم یک کارگاه صنعتی، حذف حسگرهای فیزیکی از داخل موتور یک تصمیم قابل اطمینان عمدی است: قطعات کمتری که ممکن است خراب شوند و حالت‌های خرابی کمتری که به عنوان مشکلات متناوب غیرقابل توضیح در میدان ظاهر می‌شوند.

سوالات متداول

آیا موتور بدون براش بدون سنسور نسبت به موتور سنسوردار قابل اعتمادتر است؟

خیر. در کاربردهای ابزار برقی، موتور بدون جاروبک بدون سنسور عموماً قابل اعتمادتر است، زیرا PCB سنسور هال و سیم‌کشی سیگنال را حذف می‌کند - قطعاتی که احتمالاً در اثر ورود گرد و غبار، خستگی ناشی از ارتعاش و تداخل مغناطیسی خراب می‌شوند. موتورهای حسگر فقط در موقعیت یابی دقیق در دور پایین پایدار، مزیت خود را حفظ می کنند.

چگونه یک موتور بدون براش بدون سنسور بدون بازخورد موقعیت شروع می شود؟

این کنترلر یک تراز و رمپ حلقه باز کوتاه انجام می دهد: یک الگوی سیم پیچ شناخته شده را برای تراز کردن روتور نیرو می دهد، سپس آن را شتاب می دهد تا زمانی که EMF برگشتی قابل اندازه گیری شود - معمولاً در کمتر از یک ثانیه - و پس از آن به کموتاسیون بدون حسگر حلقه بسته تغییر می کند.

آیا ابزارهای بدون براش بدون سنسور گشتاور راه اندازی کمتری دارند؟

برای چرخه های وظیفه ابزار قدرت، تفاوت معنی داری درک نمی شود. مرحله راه اندازی حلقه باز کسری از ثانیه طول می کشد و گشتاور کامل بلافاصله پس از آن در دسترس است. این شکاف فقط در برنامه هایی که باید گشتاور را به طور پیوسته در دور نزدیک به صفر نگه دارند، مرتبط می شود.

چرا سنسورهای هال به طور خاص در مته های مغناطیسی خراب می شوند؟

یک پایه مته مغناطیسی یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می کند تا روی قطعه کار فولادی ببندد. این میدان، به علاوه خود قطعه کار مغناطیسی شده، می‌تواند حسگرهای اثر هال را در داخل موتور اشباع کند تا دیگر موقعیت روتور را به‌طور دقیق ردیابی نکنند و باعث کار یا خاموش شدن نامنظم شوند.

آیا گرد و غبار واقعاً می تواند به الکترونیک موتور آسیب برساند؟

بله. گرد و غبار فلز و سنگ حاصل از برش و سنگ زنی رسانای الکتریکی است. هنگامی که روی برد مدار حسگر داخلی جمع می‌شود، می‌تواند آثار و سیگنال‌های موقعیت را خراب کند. موتور بدون سنسور چنین بردی در داخل محفظه ندارد، بنابراین این حالت خرابی حذف می شود.

آیا کنترل بدون سنسور به سنسورهای اضافی برای حفاظت از بار اضافی و حرارتی نیاز دارد؟

نه. کنترل کننده از قبل جریان فاز را اندازه گیری می کند و سرعت را برای جابجایی موتور محاسبه می کند. این اندازه‌گیری‌ها برای شناسایی شرایط اضافه بار و دمای بیش از حد مورد استفاده مجدد قرار می‌گیرند، بنابراین ویژگی‌های حفاظتی مانند شروع نرم، کاهش اضافه بار و خاموش شدن حرارتی هیچ سخت‌افزار اضافی اضافه نمی‌کنند.

چه چیزی معمولاً برای اولین بار در ابزار برقی بدون برس بدون سنسور خراب می شود؟

قطعات مکانیکی - معمولاً بلبرینگ ها، چرخ دنده ها یا مجموعه سوئیچ. اینها بر خلاف خطاهای الکتریکی متناوب مرتبط با سنسورهای هال داخلی قابل مشاهده، آزمایش، و قابل تعویض میدانی هستند.

کدام ابزار HOPRIO از کنترل بدون برس بدون حسگر استفاده می کند؟

پلت فرم صنعتی بدون برس HOPRIO - از جمله آسیاب‌های زاویه‌ای، مته‌های مغناطیسی و ابزارهای سیمی کوچک - از کنترل‌کننده‌های بدون سنسور با استارت نرم یکپارچه، محافظت در برابر اضافه بار و محافظت در برابر دمای بیش از حد استفاده می‌کند.

آسیاب‌های زاویه‌ای بدون سنسور در استفاده مداوم صنعتی چقدر قابل اعتماد هستند؟

سوابق صحرایی که توسط HOPRIO در سراسر کارخانه‌های کشتی‌سازی و کارخانه‌های تولید فولاد نگهداری می‌شود، نرخ آسیب کمتر از 1% را برای سری بدون سنسور S1M-100YE در طول دوره پیگیری نشان می‌دهد. آسیاب های برس خورده در همان وظیفه تقریباً در هر 300 تا 500 ساعت کارکرد نیاز به تعویض برس کربن دارند و بیشتر شکایات ناشی از فرسودگی اضافه بار را تشکیل می دهند.

حفاظت قطع برق چیست و JB/T 14524-2022 چه چیزی از آسیاب های زاویه ای نیاز دارد؟

حفاظت از خاموش شدن برق از راه اندازی مجدد ابزار به خودی خود پس از قطع برق غیرمنتظره جلوگیری می کند. استاندارد صنعت چین JB/T 14524-2022 این را به عنوان یک نیاز گواهی برای آسیاب های زاویه ای می سازد که از طریق آزمایش های شخص ثالث سختگیرانه تر CCC تأیید شده است. در ابزارهای HOPRIO در مجموعه حفاظتی کنترل‌کننده بدون سنسور همراه با محافظت در برابر شروع نرم، اضافه بار و دمای بیش از حد قرار می‌گیرد.