الاختلاف الرئيسي هو أن المحرك بفرش يستخدم فرشًا فيزيائية ومبدلًا لتوصيل التيار الكهربائي إلى ملفات المحرك، بينما يستخدم المحرك بدون فرش (BLDC) وحدات تحكم إلكترونية بدلًا من الفرش لتحويل التيار داخل الملفات. بالنسبة للمحركات بفرش، فإن التصميم بسيط وفعّال من حيث التكلفة ويوفر عزمًا جيدًا عند السرعات المنخفضة، ولكنه يسبب احتكاكًا وتآكلًا مع مرور الوقت، ما يتطلب صيانة منتظمة. تكون المحركات بدون فرش أكثر تعقيدًا من ناحية التكامل، لكنها تلغي الاحتكاك، ما يؤدي إلى كفاءة أعلى، وعمر أطول، وتشغيل أكثر هدوءًا، وصيانة أقل.
| الميزة | محرك بفرش | محرك بدون فرش |
|---|---|---|
| الكفاءة | متوسطة | عالية |
| العمر الافتراضي | قصير بسبب تآكل الفرش | طويل، لعدم وجود فرش تتآكل |
| الأداء | سرعة متوسطة، عزم بدء تشغيل مرتفع | سرعة أعلى |
| الضوضاء | مزعج بسبب احتكاك الفرش | هادئ بسبب انعدام الاحتكاك |
| التكلفة | تكلفة أولية أقل | تكلفة أولية أعلى بسبب دوائر التحكم المعقدة |
| التعقيد | بسيط، يمكن التحكم به باستخدام مفاتيح متأرجحة أو ما شابه | معقد، يتطلب متحكمًا إلكترونيًا |
تصفح جميع مشغلاتنا الخطية الكهربائية، من الميكرو إلى الصناعية!
محرك تيار مستمر بفرش
يتكون محرك التيار المستمر بفرش من بضعة مكونات رئيسية، والتي تعمل مع مزود طاقة تيار مستمر لخلق محرك دوّار. يمكن رؤية العضو الدوّار (الآرميتشر) والمبدل والفرش وترتيب مغناطيس المجال في الشكل 1 أدناه.
الشكل 1: رسم (يسار) ومثال فعلي (يمين) لمحركات تيار مستمر بفرش
تُظهر رسوماتنا عضوًا دوّارًا مبسّطًا لتسهيل رؤية التيار المتدفق؛ ومع ذلك، تحتوي محركات التيار المستمر بفرش على عدة لفات للملفات مع عضوها الدوّار. تقوم الفرش بشحن المبدل الذي يمرر التيار عبر العضو الدوّار بقطبية معاكسة للمغناطيس الدائم. يؤدي ذلك إلى دوران العضو الدوّار بفعل انجذاب المغناطيسات.
تُعد محركات التيار المستمر بفرش سهلة التشغيل لأنها من أبسط أنواع المحركات، إلا أن عمرها الافتراضي أقصر مقارنة بالمحركات بدون فرش. وبسبب التلامس الفيزيائي للفرش مع المبدل، فإن الشرر يُعد مشكلة شائعة في المحركات بفرش. كما يؤدي هذا التلامس إلى تآكل الفرش بمرور الوقت وينتج عنه بعض فقدان الطاقة بسبب الاحتكاك المتولد.
اختر نظام التحكم المناسب لمشغلك من مجموعتنا الكبيرة!
متحكم محرك تيار مستمر بدون فرش
يُزيل المحرك التيار المستمر بدون فرش (BLDC) أوجه القصور الرئيسية في نظيره بفرش. يتألف المحرك من مغناطيسات دائمة وملفات، والتي من خلال سلسلة من فترات التغذية الكهربائية المضبوطة تمامًا تتسبب في دوران المغناطيس الدائم في الوسط حول الملفات المحيطة به. لقد أدرجنا مخططًا لمحرك بدون فرش للرجوع إليه في الشكل 2 أدناه.
الشكل 2: رسم (يسار) ومثال فعلي (يمين) لمحركات تيار مستمر بدون فرش
تُغذى ملفات المحرك بدون فرش بتسلسل محدد (الشكل 3)، مما يؤدي إلى دوران المغناطيسات الدائمة على الدوّار. يتم ذلك دون أي تلامس فيزيائي، ما يسمح بمحرك تيار مستمر أكثر كفاءة وأطول عمرًا.
الشكل 3: تسلسل تغذية الملف
لمتابعة الخرج الموضح في الشكل 3، يحتاج محرك التيار المستمر بدون فرش إلى وحدة تحكم إلكترونية (ECU) لتحديد موضع الدوّار وأي الملفات يجب تغذيتها.
على عكس محركات التيار المستمر بفرش التي تتطلب تطبيق 12VDC مباشرة عبر المحرك ليدور، يحتاج المحرك التيار المستمر بدون فرش إلى قدرة ثلاثية الطور. وهذا يعني أن متحكم محرك التيار المستمر بدون فرش يجب أن يخرج القدرة المناسبة للملفات المختلفة لتحقيق الدوران. عند استخدام LC-241 متحكم محرك تيار مستمر بدون فرش الخاص بنا، يمكن تطبيق 12VDC عند 5A على أطراف الإدخال باستخدام مزود طاقة. ثم تُحوَّل هذه إلى قدرة ثلاثية الطور للتحكم في محركاتنا المخصصة بدون فرش. في القسم التالي، سيساعد مخطط توصيل أساسي في اختبار مشغل تيار مستمر بدون فرش.
توصيل محركات بدون فرش إلى مفاتيح متأرجحة
تقدم Progressive Automations المشغل الخطي المصغر PA-14 بخيار التيار المستمر بدون فرش للطلبات المخصصة. يمكن رؤية مخطط التوصيل لمشغلات PA-14 بدون فرش في الشكل 4 أدناه.
الشكل 4: مخطط توصيل لمشغل PA-14 بدون فرش
الخطوة 1
صِل الأسلاك الثلاثة الخاصة بمتحكم المحرك من المشغل PA-14 بدون فرش إلى LC-241 متحكم محرك تيار مستمر بدون فرش. تكون الأسلاك عادة باللون الأخضر والأزرق والأبيض، والتي ستتصل بأطراف U وV وW على التوالي. تأكد من إحكام توصيلات المحرك بدون فرش. إذا كانت الألوان مختلفة، فإن توصيلها بترتيب خاطئ سيؤدي ببساطة إلى تحريك المشغل الخطي الكهربائي في الاتجاه المعاكس للمطلوب.
الخطوة 2
صِل دبوس SPD إلى الأرضي لمصدر طاقة 12VDC لديك لتفعيل المقاومة المتغيرة المدمجة للتحكم في السرعة. تأكد من تدوير هذه المقاومة المتغيرة باتجاه عقارب الساعة للوصول إلى أقصى السرعة.
الخطوة 3
صِل دبوس GND إلى الدبابيس المشتركة في المفتاح المتأرجح لديك.
الخطوة 4
صِل دبوس RUN إلى جانبي المفتاح المتأرجح. هذا مهم لأن الحركة للأمام والخلف تتطلب ملامسة دبوس RUN للأرضي كي تعمل.
الخطوة 5
صِل دبوس REV إلى أحد جانبي المفتاح المتأرجح. سيكون هذا الجانب مخصصًا للاتجاه العكسي.
الخطوة 6
طبّق 12VDC على متحكم محرك التيار المستمر بدون فرش؛ قد يُسمع صوت مؤشر عند التشغيل الأولي.
الشكل 5: التوصيل الفيزيائي لمشغل PA-14 بدون فرش
أصبح الإعداد الأساسي جاهزًا الآن؛ باستخدام المفتاح المتأرجح، يمكن تمديد المشغل وسحبه. تكمن المشكلة مع مشغل محرك تيار مستمر بدون فرش في أن المفاتيح الحدّية الداخلية غير قادرة على إيقاف القدرة عن المشغل كما هو الحال في محركات التيار المستمر بفرش. ويرجع ذلك إلى أن القدرة الداخلة إلى محرك PA-14 بدون فرش هي قدرة ثلاثية الطور. يأتي المشغل الكهربائي PA-14 بدون فرش مزودًا بتغذية راجعة من المفتاح الحدّي يمكن استخدامها مع PLC أو متحكم دقيق للإشارة إلى أن المشغل وصل إلى نهاية المشوار. تعمل التغذية الراجعة كمفتاح من النوع مغلق عادةً إلى مفتوح عادةً، وهو أمر أساسي لدمج مشغل PA-14 بدون فرش في التطبيقات الواقعية.
لدينا أيضًا مقال حول تمديد وسحب طول شوط المشغل بشكل مستمر باستخدام محرك تيار مستمر بدون فرش للرجوع إليه مع أمثلة برمجية.
إن المشغل المصغر PA-01 الجديد والمحسّن (ترقية PA-14) هو الطراز الحالي الذي نقدمه مع مجموعة متنوعة من الفوائد الإضافية. للاطلاع على مقارنة، تحقق من الجداول أدناه وقم بالترقية بثقة!
|
|
PA-01 |
PA-14 |
|
خيارات الحمولة الديناميكية |
16, 28, 56, 112, 169, 225 lbs |
35, 50, 75, 110, 150 lbs |
|
أعلى حمولة |
225 lbs |
150 lbs |
|
أسرع سرعة |
3.54 "/sec |
2.00"/sec |
|
تصنيف IP |
IP65 |
IP54 |
|
خيارات طول الشوط |
1" إلى 40" |
1" إلى 40" |
|
تغذية راجعة بتأثير هول |
اختياري |
لا |
توصيل المحركات بفرش إلى مفاتيح متأرجحة
معظم المشغلات الخطية الكهربائية لدينا تأتي جاهزة مع محركات تيار مستمر بفرش. تسمح سهولة تشغيل محركات التيار المستمر بفرش بتوصيل مفاتيح متأرجحة بين مزود طاقة التيار المستمر والمحرك بفرش دون الحاجة إلى أي متحكم إضافي.
الشكل 6: مخطط توصيل مفتاح متأرجح إلى مشغل بمحرك بفرش
يمكن تحقيق مخطط توصيل المشغل الخطي أعلاه باتباع بضع خطوات:
- يجب توصيل الطرفين العلوي الأيسر والسفلي الأيمن بالأرضي الخاص بمزود الطاقة.
- يجب توصيل الطرفين العلوي الأيمن والسفلي الأيسر بطرف +12V في مزود الطاقة.
- يجب توصيل الطرفين الأوسط الأيمن والأوسط الأيسر بـ 2 inputs من المشغل.
يسمح هذا النوع من توصيل مفتاح المشغل للمشغل بتغيير اتجاه تدفق التيار الكهربائي الداخل إلى المشغل من أجل تغيير اتجاه الحركة. للحصول على مثال عملي لدائرة توصيل مشغل مع مفتاح متأرجح، يُعد هذا الفيديو مثالًا رائعًا.
الشكل 7: التوصيل الفيزيائي لمفتاح متأرجح مع مشغل بمحرك بفرش
هل تريد إدخال الأتمتة إلى منزلك؟ ألقِ نظرة على منتجات أتمتة المنزل لدينا!
ما الفرق الرئيسي بين محركات التيار المستمر بفرش وبدون فرش؟
تستخدم المحركات بفرش فرش كربونية ومبدلًا لتوصيل التيار إلى ملفات المحرك، بينما تستخدم محركات التيار المستمر بدون فرش (BLDC) وحدات تحكم إلكترونية لتحويل التيار. المحركات بفرش أبسط وأكثر توفيرًا في التكلفة وتوفر عزمًا جيدًا عند السرعات المنخفضة، بينما تتميز المحركات بدون فرش بكفاءة أعلى وعمر أطول وتشغيل أكثر هدوءًا.
أي نوع من المحركات أفضل للاستخدام طويل الأمد — بفرش أم بدون فرش؟
المحركات بدون فرش أفضل للاستخدام طويل الأمد لأنها لا تحتوي على فرش تتآكل. هذا يقلل الاحتكاك والحرارة واحتياجات الصيانة، ما يسمح بعمر تشغيلي أطول بكثير مقارنة بالمحركات بفرش.
ما المزايا الرئيسية لمحركات التيار المستمر بدون فرش؟
تقدم محركات التيار المستمر بدون فرش كفاءة أعلى وعمرًا أطول وأداءً أكثر هدوءًا وتحكمًا أفضل في السرعة والعزم. كما تولد حرارة أقل وتحتاج إلى صيانة ضئيلة أو معدومة، ما يجعلها مثالية للتطبيقات المستمرة أو الدقيقة.
ما عيوب المحركات بدون فرش مقارنة بالمحركات بفرش؟
العيبان الرئيسيان للمحركات بدون فرش هما التكلفة الأولية الأعلى والحاجة إلى متحكم إلكتروني. هذا يجعلها أكثر تعقيدًا وأكثر تكلفة في التركيب من المحركات بفرش، والتي تكون أبسط وأرخص للتطبيقات الأساسية ذات الدورات غير المستمرة.
هل تدوم المحركات بدون فرش فعلًا لفترة أطول؟
نعم. بسبب عدم وجود فرش تتآكل بالاحتكاك، يمكن أن تدوم المحركات بدون فرش أكثر من المحركات بفرش، خاصة في التطبيقات المستمرة أو ذات دورة التشغيل العالية.
هل المحركات بدون فرش أكثر كفاءة أو قدرة من المحركات بفرش؟
المحركات بدون فرش أكثر كفاءة لأنها تهدر طاقة أقل على شكل حرارة وتحافظ على عزم ثابت. وبينما يمكن لكلا النوعين تقديم أداء قوي، توفر التصاميم بدون فرش نسب قدرة إلى وزن أفضل وتشغيلًا أكثر سلاسة بشكل عام.
هل يستحق المحرك بدون فرش تكلفته الأعلى؟
في معظم الحالات، نعم. تُعوَّض التكلفة الأولية الأعلى بانخفاض الصيانة وكفاءة الطاقة الأكبر والعمر الأطول، ما يقلل التكلفة الإجمالية للامتلاك بمرور الوقت.
هل تتطلب المحركات بدون فرش صيانة أقل؟
نعم. نظرًا لعدم وجود فرش أو مبدلات ليتم استبدالها، تتطلب المحركات بدون فرش صيانةً ضئيلة — عادةً مجرد تنظيف دوري أو فحص للغبار والحطام.
هل يمكن أن يسخن المحرك بدون فرش بشكل زائد، وكيف يمكن منعه؟
يمكن أن ترتفع حرارة المحركات بدون فرش لأسباب كهربائية إذا تم تحميلها بشكل زائد أو كانت التهوية سيئة بحيث لا يمكن تبديد الحرارة الناتجة عن التيار الكهربائي، لكن ذلك أقل شيوعًا من المحركات بفرش التي قد ترتفع حرارتها بسبب أسباب ميكانيكية وكهربائية معًا. يمكن منع ارتفاع الحرارة باستخدام تصنيف قوة مناسب ومتحكم محرك ذي تصنيف ملائم، مع ضمان تدفق هواء كافٍ.
أي نوع من المحركات هو الأفضل للمشغلات الخطية وأنظمة الأتمتة؟
تُعد محركات التيار المستمر بدون فرش الخيار الأفضل عمومًا للمشغلات الخطية وأنظمة الأتمتة. فهي تقدم حركة أكثر سلاسة وكفاءة أعلى وعمر خدمة أطول — وهي جميعها أمور حاسمة للتطبيقات الدقيقة أو المستمرة أو ذات دورة التشغيل العالية. ومع ذلك، تظل المحركات بفرش خيارًا جيدًا للتطبيقات البسيطة أو منخفضة التكلفة حيث من المتوقع دورات تشغيل قصيرة.
الخلاصة
تحتوي محركات التيار المستمر بفرش على ملفات في مركزها تدور حول مغناطيسات دائمة، بينما تحتوي محركات التيار المستمر بدون فرش على مغناطيس دائم في المركز يدور حول الملفات. تصميم المحرك بدون فرش أنسب للتطبيقات التي تستفيد من عمره الأطول وكفاءته الأكبر في الطاقة. ولتشغيل أبسط وأسهل، يمكن للتطبيقات ذات الأوقات القصيرة للدورة الاستفادة من التصميم سهل الاستخدام الموجود في محركات التيار المستمر بفرش.
إذا كانت لديك أي استفسارات أو رغبت في مناقشة منتجاتنا بمزيد من التفصيل، فلا تتردد في التواصل معنا! نحن خبراء فيما نقوم به ونرغب في التأكد من أنك تجد الحل الأفضل لتطبيقك.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123