Электр құралдарындағы сенсорсыз және сенсорлы щеткасыз қозғалтқыштар

Жылдам жауап

Датчиксіз щеткасыз қозғалтқышты басқару ротордың орнын физикалық Холл сенсорларының орнына қозғалтқыштың артқы ЭҚК сигналдарынан анықтайды. Өнеркәсіптік электр құралдарында бұл сенсорлы басқаруға қарағанда сенімдірек, себебі ол қозғалтқыш ішіндегі ең көп таралған үш ақаулық нүктелерін жояды: өткізгіш ұнтақтау шаңы датчиктер тақтасын тұйықтау, дірілді жарып жіберетін дәнекерлеу қосылыстары және Холл датчиктерін басып алатын сыртқы магнит өрісі (болат дайындамаларынан немесе магниттік бұрғылау негіздерінен). Қозғалтқыштың ішіндегі құрамдас бөліктердің аз болуы ақаулық режимдерінің аз болуын білдіреді — және өрісте диагностикалау қиын болатын үзіліссіз ақаулардың болмауы.

Негізгі қорытындылар

· Сенсорлы щеткасыз қозғалтқыштар ішкі ПХД-де Холл-эффект сенсорларын пайдаланады; сенсорсыз щеткасыз қозғалтқыштар қозғалтқыш орамаларынан кері ЭҚК оқиды.

· Холл сенсорлары цехтарда үш себеп бойынша істен шығады: өткізгіш металл шаңы, тұрақты діріл және магниттік кедергі.

· Датчиксіз ақаулар әрдайым дерлік механикалық болып табылады (мойынтіректер, беріліс, ажыратқыштар жинағы) — көрінетін, тексерілетін және далада ауыстырылатын.

· Сенсорсыз контроллер қазірдің өзінде жылдамдық пен токты бақылайды, сондықтан жұмсақ іске қосу, шамадан тыс жүктемеден қорғау және жоғары температурадан қорғау қосымша сенсорларды қажет етпейді.

· Кеме жасау және металлургия зауыттарынан алынған дала деректері: HOPRIO сенсоры жоқ щеткасыз 100 мм бұрыштық тегістеуіштердің зақымдалу көрсеткіші 1%-дан төмен болды, ал бірдей жұмыстағы щеткалы тегістеуіштер әр 300–500 жұмыс сағатында көмір щеткасын ауыстыруды қажет етеді.

· Сенсорлы басқару бір тар жағдайда жеңеді: нөлге жақын айналымдағы тұрақты дәлдік моменті (мысалы, сервопозициялау) — электр құралының әдеттегі жұмысы емес.

Сенсорсыз щеткасыз қозғалтқышты басқару дегеніміз не?

А щеткасыз DC (BLDC) қозғалтқыш контроллері ротордың бұрыштық орнын әр сәтте білуі керек, осылайша ол дұрыс статор катушкаларын дұрыс сәтте қуаттай алады. Егер коммутация уақыты дұрыс болмаса, қозғалтқыш тоқтап қалады, тоқтап қалады, айналу моментін жоғалтады немесе қызып кетеді.

Бұл позиция туралы ақпаратты алудың екі жолы бар:

· Сенсорлы басқару — Қозғалтқыш корпусының ішіне орнатылған Холл әсерлі сенсорлар ротордың күйін тікелей контроллерге хабарлайды.

· Датчиксіз басқару — контроллер қозғалтқыштың ішінде ешқандай қосымша жабдықсыз, қозғалтқыштың өз орамдары арқылы пайда болатын артқы ЭҚК (артқы электр қозғаушы күш) арқылы ротордың орнын есептейді.

Интуитивті түрде сенсорларды қосу қауіпсіз инженерлік таңдау сияқты көрінеді. Өнеркәсіптік электр құралының нақты жұмыс ортасында - шаң, діріл, жылу және күшті магнит өрістері - керісінше.

Сенсорлы және сенсорсыз щеткасыз қозғалтқыштар: жанама салыстыру

Критерийлер	Сенсорлы (холл сенсорлары)	Датчиксіз (артқы EMF)
Ротор позициясының көзі	Ішкі ПХД-дегі Холл-эффект сенсорлары	Артқы-ЭҚК қозғалтқыш орамаларынан
Мотор ішіндегі қосымша компоненттер	Датчик ПХД, 3 Холл IC, 5–8 сигнал сымдары	Жоқ
Өткізгіш шаңға төзімділік	Төмен — шаң сенсор іздерін қысқартуы мүмкін	Жоғары — ашық сенсор іздері жоқ
Дірілге төзімділік	Төмен — дәнекерлеу қосылыстары уақыт өте келе жарылады	Жоғары — сынатын нәзік буындар жоқ
Магниттік интерференциялық иммунитет	Төмен болат дайындамалар сенсорларды қанықтыра алады	Жоғары — магнитті сезу элементі жоқ
Әдеттегі сәтсіздік режимі	Үзіліссіз, көбейту қиын	Механикалық тозу – көрінетін және тексерілетін
Іске қосу әрекеті	0 айналымнан бастап толық момент	Қысқаша туралау реті, 1 секундтан аз
Төмен жылдамдықты ұстау моменті	Жақсырақ	Құралдың жұмыс циклдері үшін жеткілікті
Ең қолайлы	Серво позициялау, робототехника	Бұрыштық тегістеуіштер, магнитті бұрғылар, соққылы аспаптар

Неліктен дәл шеберхана жағдайында Холл сенсорлары істен шығады?

Холл сенсорлары - қозғалтқыштың ішіндегі жұқа схемалық платаға орнатылған және контроллерге жұқа сигнал сымдары арқылы қосылған шағын, дәл жартылай өткізгіш құрылғылар. Олар сынақ стендінде сенімді жұмыс істейді. Жұмыс орнында олар ешқашан көрсетілмеген жағдайларға тап болады.

1. Өткізгіш ұнтақтау шаңы қысқа тұйықталуларды тудырады

Кесу және ұнтақтау нәтижесінде пайда болатын жұқа металл және тас шаңдары электр тогын өткізеді. Ол қозғалтқыш корпусының ішіне өтіп, сенсордың ПХД-ге қоныстанғаннан кейін, ол іргелес іздерді өте алады. Содан кейін контроллер бұзылған позиция деректерін алады және құрал дұрыс емес әрекет етеді немесе ескертусіз өшеді.

2. Діріл дәнекерлеу қосылыстарын жарып жібереді

Электр құралдары үздіксіз дірілдейді. Қолдану айларында сенсорлық тақтадағы кішкене дәнекерлеу қосылыстары шаш сызығының сынықтарын дамытады. Буын қалыпты жағдайда тыныштықта жұмыс істейді, бірақ жүктеме кезінде ашылады — үзіліссіз ақау пайда болады, ол тек ауыр пайдалану кезінде пайда болады және қызмет көрсету орнында жоғалады.

3. Дайындаманың магниттік кедергісі

Бұл магниттік бұрғыларға және темір материалға қарсы қолданылатын кез келген құралға тән. Магниттік бұрғы негізі болат арқалыққа қысылғанда, нәтижесінде пайда болатын ағынның тығыздығы Холл сенсорларын қанықтыруы мүмкін. Олар роторды дәл қадағалауды тоқтатады және коммутация уақыты бұзылады.

Үшеуіне ортақ: нәтижесінде пайда болған ақаулар үзіліссіз болады. Құрал жақсы сынақтан өтеді, қызметке оралады және қайтадан сәтсіздікке ұшырайды. Бұны диагностикалау техниктің сағаттарын талап етеді және қозғалтқыштың өзінен әлдеқайда қымбат тұратын тоқтап қалу уақытын тудырады.

Сенсорсыз басқару ротордың орнын қалай анықтайды?

Ротор айналғанда, тұрақты магниттер токсыз статор орамында кернеуді тудырады - артқы ЭҚК. Оның нөлдік қиылысу нүктелері ротордың орнына тікелей сәйкес келеді, сондықтан контроллер коммутация уақытын қозғалтқыш қазірдің өзінде жасап жатқан сигналдан алады. Датчик жоқ, ПХД жоқ, сигнал қосқышы жоқ.

Артқы ЭҚК ротор қозғалған кезде ғана болатындықтан, контроллер іске қосу кезінде қысқаша ашық циклды туралауды және рампа ретін іске қосады. Заманауи құрал контроллерінде бұл бір секундтан аз уақыт ішінде аяқталады. Оператордың көзқарасы бойынша триггер басылады және құрал жұмыс істейді — тұйық циклді басқаруға көшу үздіксіз.

Құрал сенімділігі үшін сенсорсыз басқару нені білдіреді

Холл сенсорларын, сенсорлық ПХД және сигнал сымдарын алып тастау щеткасыз қозғалтқыштың жиі кездесетін ақаулық нүктелерін жояды:

· Діріл енді істен шығу векторы емес — шаршау үшін дәнекерлеу қосылыстары бар сенсорлық тақта жоқ.

· Өткізгіш шаң позицияны анықтау тізбегін тұйықтай алмайды, себебі бұл тізбек қозғалтқыштың ішінде жоқ.

· Болат дайындамаларының магнит өрісі роторды сезінуді нашарлатпайды, өйткені қозғалтқыштың ішіндегі ештеңе магнит өрісін сезбейді.

Сенсорлық құралдарды қызмет көрсетуге кедергі келтіретін үзіліссіз ақаулар класы сенсорлармен бірге жоғалады. Датчиксіз құрал ақырында тозғанда, оның себебі механикалық - мойынтіректер, берілістер немесе арматура жинағы. Бұл бөлшектерді сол жерде тексеруге, сынауға және ауыстыруға болады.

Өріс деректері нені көрсетеді: сенсорсыз щеткасыз және щеткалы бұрышты тегістеуіштер

Жоғарыда келтірілген сенімділік жағдайы теориялық емес. HOPRIO металл өндіруден, кеме жасаудан және болат конструкциялардан алынған өріс және қызмет көрсету кері байланысын қадағалайды — 100 мм бұрыштық тегістегіштер күн сайын сағат бойы жұмыс істейтін орталар және хабарланған ақаулық үлгісі барлық сайттарда сәйкес келеді.

Қылқалам қозғалтқышы бар бұрышты тегістеуіштерде хабарланған ақаулық үлгілері

· Қысқа щетканың қызмет ету мерзімі — сериялы (щеткалы) қозғалтқыштар токты көміртекті щеткалар мен коммутатор арқылы тасымалдайды. Жоғары жылдамдықта щеткалар тез тозады және шамамен әрбір 300-500 жұмыс сағатында ауыстырылады; ротордың орамдары да қызып кетуден күйіп қалуға бейім.

· Шамадан тыс жүктеменің күйіп қалуы — оператор қатты материалды итергенде немесе қатты қысым жасағанда, щеткалы қозғалтқыш тұрақты өнімді ұстай алмайды, орама температурасы көтеріледі және мотор ақырында зақымдалады.

· Оператордың салмақтан шаршауы — кәдімгі қондырғылардың көпшілігі 2 кг-нан асады, бұл үздіксіз ұнтақтаудың толық ауысымы кезінде байқалады.

Датчиксіз щеткасыз платформаның көмегімен өріс нәтижелері

Бірдей орталар үшін басқа үлгіні көрсетеді S1M-100YE сериясы, ол HOPRIO конденсаторсыз сенсорсыз инверторды басқаруды басқарады — щеткалар, коммутатор жоқ және қозғалтқыштың ішінде Холл сенсорлары жоқ. 1050 Вт номиналды шығысында (ең жоғары 1900 Вт) және 12 000 айн/мин жылдамдықта ол салмағы 1,26–1,5 кг болатын 170 мм корпустағы щеткамен өңделген ауыр машиналар өнімділігін қамтамасыз етеді.

Қайта өңдеу зауыттарында және болат құю зауыттарында бақыланатын кезең ішінде бұл сенсорсыз щеткасыз құралдардың зақымдану деңгейі 1% -дан төмен болды, бұл бірдей жұмыстағы щеткалы тегістеуіштерге арналған салалық орташа көрсеткіштен жақсырақ. Орын алған сәтсіздіктер электрлік емес, механикалық (мойынтіректер, ажыратқыштар) болды.

Метрикалық (100 мм бұрыштық тегістеуіш)	Кәдімгі щеткалы қозғалтқыш	Датчиксіз щеткасыз (S1M-100YE)
Ағымдағы аударым	Көміртекті щеткалар + коммутатор (механикалық)	Электрондық коммутация
Тұтынылатын тозу бөлшектері	Қылқаламдар әр 300-500 сағат сайын ауыстырылады	Жоқ
Құралдың әдеттегі салмағы	2 кг жоғары	1,26–1,5 кг
Бірдей қуаттағы қозғалтқыш өлшемі	Анықтама	Шамамен 30% аз
Бүкіл машинаға есептелген қызмет мерзімі	Анықтама	3-5 есе ұзағырақ
Шамадан тыс жүктеме әрекеті	Күйіп қалуға қарай қызады	Контроллер қозғалтқышты тоқтатады немесе тоқтатады
Хабарланған зиян мөлшері (верф / болат зауытының баж салығы)	Саланың орташа көрсеткіші	1%-дан төмен (HOPRIO өріс жазбалары)

Қосымша компоненттерсіз кірістірілген қорғаныс

Датчиксіз контроллер қозғалтқышты толығымен іске қосу үшін фазалық ток пен есептелген жылдамдықты үздіксіз өлшейді. Дәл сол деректер ағыны қорғаныс қабаты ретінде екі еселенеді, сондықтан шамадан тыс жүктеме және жылу оқиғалары арнайы сенсорларды қоспай-ақ анықталып, әрекет етеді.

Құрал номиналды жүктемеден асып кетсе, контроллер қуатты біркелкі азайтады немесе таза өшіруді орындайды. Жағдайлар қалыпқа келе салысымен ол қайтадан іске қосуға дайын болады — қалпына келтіру процедурасы жоқ, ауыстырылатын шығын материалы жоқ.

Бұған қоса, HOPRIO щеткасыз электр құралдары жұмсақ іске қосуды, шамадан тыс жүктемеден қорғауды, шамадан тыс температурадан қорғауды және қуатты өшіруден қорғауды - өздігінен істен шығуы мүмкін құрамдастарды қоспай-ақ мүмкіндіктерді қосатын қорғаныс функцияларын жүзеге асырады. Үздіксіз өнеркәсіптік пайдалану кезінде қуатты өшіруден қорғау маңызды: қуат күтпеген жерден үзілгеннен кейін, қуат қайтарылған кезде құрал өздігінен қайта қосылмайды. Қытайдың JB/T 14524-2022 өнеркәсіп стандарты бұл әрекетті CCC үшінші тараптың қатаң сынақтары арқылы тексерілген бұрыштық тегістеуіштерге арналған сертификаттау талабы етеді.

Сенсорлы басқару қашан да мағынасы бар?

Сенсорсыз басқару әмбебап жағынан жоғары емес. Датчикпен басқару дұрыс таңдау болып қала береді, онда қозғалтқыш ұзақ уақыт бойы дәл айналу моментін нөлге тең немесе оған жақын ұстау керек - серво осьтер, роботтық қосылыстар және орналасу кезеңдері. Бұл қолданбаларда жүктеме болжамды және қоршаған орта таза, сондықтан ішкі сенсорлық ПХД сенімділігі үшін жаза өте аз.

Өнеркәсіптік электр құралдары спектрдің қарама-қарсы жағында орналасқан: жоғары орташа RPM, күтпеген соққы жүктемесі, абразивті ластану және — магниттік бұрғылар үшін — төтенше қоршаған магнит өрістері. Бұл ортада азырақ ішкі құрамдас бөліктер басым сенімділік факторы болып табылады.

Қорытынды

Датчиксіз щеткасыз басқару шығынды азайту ымырасы емес. Өнеркәсіптік шеберхананың шаңды, дірілдеген, магнитті жаулық ортасында қозғалтқыштың ішінен физикалық датчиктерді жою сенімділік туралы қасақана шешім болып табылады: істен шығуы мүмкін бөліктердің аздығы және өрістегі түсіндірілмеген үзік-үзік мәселелер ретінде пайда болатын ақаулық режимдерінің аздығы.

Жиі қойылатын сұрақтар

Сенсорсыз щеткасыз қозғалтқыш сенсорлы қозғалтқышқа қарағанда сенімді емес пе?

Жоқ. Электр құрал қолданбаларында сенсорсыз щеткасыз қозғалтқыш, әдетте, сенімдірек, өйткені ол Холл сенсорының ПХД-ін және сигналдық сымдарды – шаңның түсуінен, дірілдің шаршауынан және магниттік кедергілерден істен шығуы ықтимал компоненттерді жояды. Сенсорлы қозғалтқыштар тұрақты төмен айналымдағы дәлдікте орналасу кезінде ғана артықшылықты сақтайды.

Датчиксіз щеткасыз қозғалтқыш позиция туралы кері байланыссыз қалай іске қосылады?

Контроллер қысқа ашық циклді туралауды және рампаны орындайды: ол роторды туралау үшін белгілі катушка үлгісін қуаттандырады, содан кейін кері ЭҚК өлшенетін болғанша оны жеделдетеді - әдетте бір секунд ішінде - содан кейін ол жабық контурлы сенсорсыз коммутацияға ауысады.

Датчиксіз щеткасыз құралдардың іске қосу моменті азырақ па?

Электр құралының жұмыс циклдері үшін маңызды айырмашылықтар қабылданбайды. Ашық циклды іске қосу фазасы секундтың бір бөлігіне созылады және толық момент одан кейін бірден қол жетімді болады. Алшақтық айналу моментін нөлге жақын айналым кезінде үздіксіз ұстап тұруы керек қолданбаларда ғана өзекті болады.

Неліктен Холл сенсорлары магниттік бұрғылауларда істен шығады?

Магниттік бұрғы негізі болат дайындамасына қысу үшін күшті магнит өрісін тудырады. Бұл өріс, сонымен қатар магниттелген дайындаманың өзі қозғалтқыштың ішіндегі Холл әсерінің сенсорларын қанықтырады, осылайша олар ротордың орнын дәл қадағаламайды, бұл тұрақсыз жұмысты немесе өшіруді тудырады.

Ұнтақтау шаң қозғалтқыштың электроникасын шынымен зақымдауы мүмкін бе?

Иә. Кесу және ұнтақтау кезіндегі металл және тас шаңдары электр тогын өткізеді. Ол ішкі сенсордың схемалық тақтасында жинақталғанда, ол іздер мен позиция сигналдарын бұзуы мүмкін. Сенсорсыз қозғалтқыштың корпусында мұндай тақта жоқ, сондықтан бұл ақаулық режимі жойылады.

Сенсорсыз басқару шамадан тыс жүктеме және термиялық қорғаныс үшін қосымша сенсорларды қажет ете ме?

Жоқ. Контроллер қазірдің өзінде фазалық токты өлшейді және қозғалтқышты ауыстыру үшін жылдамдықты есептейді. Бұл өлшемдер шамадан тыс жүктеме мен шамадан тыс температура жағдайларын анықтау үшін қайта пайдаланылады, сондықтан жұмсақ іске қосу, шамадан тыс жүктемені азайту және термиялық өшіру сияқты қорғаныс мүмкіндіктері қосымша жабдықты қоспайды.

Сенсорсыз щеткасыз электр құралында әдетте не істен шығады?

Механикалық бөлшектер — әдетте мойынтіректер, беріліс немесе ажыратқыштар жинағы. Бұл ішкі Холл сенсорларымен байланысты үзіліссіз электр ақауларынан айырмашылығы, көрінетін, тексерілетін және өрісте ауыстырылатын.

Қандай HOPRIO құралдары сенсорсыз щеткасыз басқаруды пайдаланады?

HOPRIO өнеркәсіптік щеткасыз платформасы, соның ішінде бұрыштық тегістеуіштерді, магнитті бұрғыларды және шағын сымды құралдарды қоса, біріктірілген жұмсақ іске қосу, шамадан тыс жүктемеден қорғау және шамадан тыс температура қорғанысы бар сенсорсыз контроллерлерді пайдаланады.

Үздіксіз өнеркәсіптік пайдалануда сенсорсыз щеткасыз бұрышты тегістеуіштер қаншалықты сенімді?

HOPRIO верфтер мен болат зауыттарында сақталатын далалық жазбалар бақыланатын кезеңде сенсорсыз щеткасыз S1M-100YE сериясы үшін 1%-дан төмен зақымдану деңгейін көрсетеді. Бірдей қызметтегі щеткалы тегістеуіштер шамамен әрбір 300–500 жұмыс сағатында көміртекті щеткаларды ауыстыруды қажет етеді және шамадан тыс жүктеме туралы шағымдардың көпшілігін есепке алады.

Қуатты өшіруден қорғау дегеніміз не және JB/T 14524-2022 бұрыштық тегістеуіштерден нені талап етеді?

Қуатты өшіру қорғанысы күтпеген жерден қуат үзілгеннен кейін құралдың өздігінен қайта іске қосылуын тоқтатады. Қытайдың JB/T 14524-2022 өнеркәсіп стандарты мұны CCC үшінші тараптың қатаң сынағы арқылы тексерілген бұрыштық тегістеуіштерге арналған сертификаттау талабы етеді. HOPRIO құралдарында ол жұмсақ іске қосудан, шамадан тыс жүктемеден және жоғары температурадан қорғаумен бірге сенсорсыз контроллер қорғаныс жинағында орналасады.