الرئيسية l هندسة كهربية l آلات كهربية l محركات التيار المستمر بدون شربون -9- BLDC Brushless DC Motor – تقنية بدأ الحركة

محركات التيار المستمر بدون شربون -9- BLDC Brushless DC Motor – تقنية بدأ الحركة

رابط ما قبله : https://wp.me/paiFWG-2ik

مقدمة

مما سبق ايضاحه فى المحاضرات السابقة فإن دوران محرك التيار المستمر بدون شربون يقوم على تغذية أزواج ملفات المحرك فى نظام تتابعى فى ست مقاطع زمنية (المقطع 60 درجة كهربية) على مدى الدورة الكهربية 360 درجة من المبدلة الألكترونية (Inveter) ولو اختل هذا التتابع ما دار المحرك ،وهنا يتبادر للذهن سؤال كيف والمحرك ساكن سيتم اختيار نسق الترتيب فى اختيار أزواج الملفات لضخ الطاقة الكهربية بها بما يضمن بدء الحركة والدوران فى الاتجاة المحدد .إذ لابد من تحديد وضع مغناطيس الروتر بالنسبة لأقطاب ملفات العضو الثابت لبدء دورة التفعيل لزوج الملفين  المناسب   لجذب الروتر ثم الدوران مع انتقال التفعيل للزوج الأخر من الملفات فى النسق التتابعى

تقنية بدأ الحركة فى المحركات المفتوحة ذات حساسات مغناطيسة من نوع تاثير الردهة (Hall Effect Sensor) 

فى ش (1)  بغطاء المحرك ثلاث ثقوب على بعد زاوى من بعضهما ب 120 درجة ومثبت بكل منها حساس مغناطيسى من نوع تأثير الردهة[Hall Effect) [ https://wp.me/paiFWG-2fy) كثلاث أدلة  ثابتة تمثل وضع ملفات العضو الثابت ، ومن الاشارة الواردة من الحساسات الثلاث نتيجة مقابلتها لمغناطيسات الروتر يتحدد وضع الروتر بالنسبة لملفات  العضو الثابت ، فيكون شكل الاشارات الثلاث كما فى ش ( 2 )  يلتقط المتحكم الرقمى الاشارات الثلاث وعلى ضوئها بحدد أى زوجين من الملفات يفتح لهما زوجين من بوابات  الأنفرتر ثم مايليهما من أزواج فى نظام يضمن الدوران واتجاهه وباستقرار نمط التشغيل تصبح الاشارات الواردة من الحساسات عديمة القيمة

                 

ش(1)                                                                 ش(2)

تقنية بدأ الحركة فى المحركات المغلقة مثل كباسات التبريد والتكييف

بهذا النوع من المحركات يتعذر تقنية الحساسات المغناطيسية ولا بد من أسلوب آخر لايعتمد على توصيلات حساسات مادية ، فكان الاعتماد على القوة الدافعة الكهربية العكسية ، فالمحرك أثناء دورانه وقطع مغناطيس الروتر لملفات العضو الثابت يمكن اعتباره مولدا فتنتج فى الملفات ق.د.ك (BEMF) توثر فى تيار ه الناتج من اثارته بنبضات مستمرة متقطعة فيكون شكل موجة الجهد كما فى الشكل ش( 3 ) وشكل موجة التيار كما فى ش( 4 ) وبتحديد نقاط تقاطع موجات   BEMF الثلاث مع المحور الصفرى تتحدد وضع الروتر بالنسبة للملفات العضو الثابت وبناءا عليه يأخذ الميكروكنتروللر قرار نظام فتح أزواج الانفرتر تتابعيا بما يضمن استمرار الدوران فى الاتجاة المرجو ، هذا اثناء الدوران فماذا عن لحظة البدء والروتر ساكن ولا توجد ق.د.ك.عكسية يهتدى المتحكم بها ؟

             

ش(3)                                                                                                      ش(4)

تقنية القوة الدافعة الكهربية العكسية لتحديد وضع الروتر بالنسبة لملفات العضو الثابت

نعلم أن للملف محاثة ذاتية تقاوم تغير التيار فى الملف بانتاج قوة دافعة كهربية عكسية (BEMF) ، وملف العضو الثابت بوقوعه فى المجال المغناطيس للروتر تتأثر محاثته (Induction)  وبالتالى (ق.د.ك العكسية )   فالمحاثة المحصلة متغيرة طبقا لوضع  مغناطيس الروتر بالنسبة له وعلى ذلك المفهوم تقوم تقنية تحديد وضع الروتر بالنسبة لملفات الأوجة الثلاث ش (5) ،أى بالاعتماد على قيمة القوة الدافعة الكهربية العكسية (BEMF) ، ولكن والمحرك ساكن ويراد بدء الحركة فلا قوة دافعة كهربية منتجة يمكن اتخاذها كدليل ، فتقوم تقنية بدأ الحركة من السكون على خطوتين  كالآتى  :-

الخطوة الأولى : تحديد الملف المقابل لقطب الرواتر

1- تقوم  المتحكم الرقمى (الميكروكنتروللر) بتسليط  جهد نبضى عبر الانفرتر  إلى زوج معين من ملفات الوجة كما فى ش ( 6) ومراقبة زمن وصوله إلى جهد معيارى محدد

                     

ش(5)                                              ش(6)                                              ش(7)

2- تتكرر الخطوة (1) على الزوجين الأخريين كما فى ش(  7 ) وتعيين زمن الوصول إلى الجهد المعيارى

3- أطول زمن   لملفين يشير إلى أن الملف الثالث هو المواجة لقطب الروتر ففى مثالنا يكن قطب الروتر مواجها للملف (W)  فقد استغرق زمن الوصول للجهد المعيارى زمنا أطول من WU ومن VU

 بالخطوات الثلاث تم تحديد أى الملفات الثلاث يواجه قطب  مغناطيس الروتر دون تحديد نوع القطب شمالى أم جنوبى كما بالشكل ش (8)

                                         

ش (8)                                                           ش(9)                                                            ش(10)

 

الخطوة الثانية : تحديد نوع قطب الرواتر المواجة للملف

تقوم التقنية على توصيل موجب التغذية  الملف (W) [الملف المقابل للقطب نتيجة خطوة تحديه السابقة] وتأريض الملفين الآخرين وقياس التيار فى زمن محدد  ش(9) ثم عكس التوصيل (موجب على الملفين U، V) وتأريض الملف (W) لعكس التيار ش (10) لنفس الزمن ومقارتة قيمتى التيار سيكون التيار أكبر إذا كان مجال القطب للروتر فى نفس اتجاة مجال الملف أى (S)جنوبى أما إذا كان التيار أصغر كان القطب شمالي (N) .

يقوم المتحكم (الميكروكنتروللر) بقياس الجهد عند النقطة (A) والتى تعبر أن قيمة التيار فى كلتا الحالتين ومن ثم التعرف على نوع القطب للروتر ، ويبدأ فى تطبيق التشغيل بالنظام التتابعى المتوافق مع وضع الروتر بتردد منخفض فى البداية ويأخذ فى الارتفاع ليصل بسرعة المحرك ‘ إلى السرعة المقننهة .

بارتفع التردد تدريجيا يتحقق البدأ الناعم للمحرك وتصبح قيم القوى الدافعة الكهربية العكسية للملفات بالقدر الذى يستشعرها الميكروكنتروللر ويتحول التحكم فى السرعة تحكم مغلق الحلقة بعد أن كان تحكم مفتوح الحلقة فى لحظة البدأ

بدون تحديد وضع الروتر يمكن إجبار المحرك على الدوران وذلك إذا كان الاتجاة للدوران غير مطلوب تحديده وهنا سيكون البدأ خشنا وليس ناعما مع تيار بدء عالى

الميكروكنتروللر فى مراقبة دائمة لتيار الحمل ويوقف وحدة التعديل النبضى (PWM) عن العمل فى حالة تجاوز تيار الحمل المقنن لذا لا ترى فى كباسات التبريد نوع التشغيل بالانفرتر عنصر الحماية من ارتفاع تيار الحمل (الأوفرلوود)

 تقنية التحكم فى سرعة المحركات بالتغذية العكسية السالبة لإشارة BEMF تعد تحكم بالمتغير الترددى

Variable Frequency Drive- VDR

 

 

 

 

 

اترك رد