مبدأ التحكم في المحرك عديم الفرش

يُستخدم نظام التحكم في محرك القيادة للتحكم في دوران المحرك أو إيقافه، وسرعة دورانه. ويُطلق على جزء التحكم في محرك القيادة أيضًا اسم وحدة التحكم الإلكترونية في السرعة (ESC). ويتم إجراء تعديلات كهربائية تتناسب مع استخدام أنواع مختلفة من المحركات، بما في ذلك المحركات عديمة الفرش والمحركات ذات الفرش.

يتم تثبيت المغناطيس الدائم لمحرك الفرشاة، ويتم لف الملف حول الدوار، ويتم تغيير اتجاه المجال المغناطيسي عن طريق اتصال غير مستمر بين الفرشاة والمبدل للحفاظ على دوران الدوار بشكل مستمر.

محرك بدون فرشوكما يوحي اسمه، لا يحتوي هذا الجهاز على ما يُسمى بالفرشاة والمبدل. دواره عبارة عن مغناطيس دائم، بينما الملف ثابت. وهو متصل مباشرة بمصدر الطاقة الخارجي.

في الواقع، يحتاج المحرك عديم الفرش أيضًا إلى منظم إلكتروني، وهو في الأساس محرك تحكم. يقوم هذا المنظم بتغيير اتجاه التيار داخل الملف الثابت في أي وقت، لضمان أن تكون القوة بينه وبين المغناطيس الدائم تنافرية، وبالتالي استمرار الدوران بشكل متواصل.

يمكن للمحرك عديم الفرش أن يعمل دون الحاجة إلى ضبط كهربائي، ويمكنه العمل بتزويده بالكهرباء مباشرةً، لكن هذا لا يتحكم في سرعته. يجب أن يحتوي المحرك عديم الفرش على ضبط كهربائي، وإلا فلن يدور. يجب تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد ثلاثي الأطوار بواسطة منظم تيار المحرك عديم الفرش.

إن أول تعديل كهربائي ليس مثل التعديل الكهربائي الحالي، فالأول هو تعديل كهربائي للفرش، وبناءً على ذلك قد ترغب في السؤال، ما هو التعديل الكهربائي للفرش، وما الفرق بينه وبين التعديل الكهربائي بدون فرش.

في الواقع، هناك فرق كبير بين المحرك عديم الفرش والمحرك ذي الفرش، ويعتمد هذا الفرق على نوع المحرك. فالمحرك عديم الفرش يتكون من كتلة مغناطيسية في الجزء الدوار (الدوار)، بينما الجزء الثابت (الملف) غير الدوار، لعدم وجود فرش كربونية في المنتصف.

والمحرك ذو الفرشاة، كما يوحي اسمه، هو محرك ذو فرشاة كربونية، لذا يوجد محرك ذو فرشاة، مثل المحرك الذي نلعب به عادةً نحن الأطفال بجهاز التحكم عن بعد، وهو محرك ذو فرشاة.

بحسب نوعي الآلات الكهربائية واسم الفرشاة - التنظيم الكهربائي الحر. من وجهة نظر مهنية، فإن الفرشاة تُخرج تيارًا مستمرًا، بينما بدون فرشاة تُخرج تيارًا مترددًا ثلاثي الأطوار.

التيار المستمر هو الكهرباء المخزنة في بطاريتنا، ويمكن تقسيمه إلى قطبين موجب وسالب. أما مصدر الطاقة في منازلنا بجهد 220 فولت، المستخدم لشاحن الهاتف المحمول أو الكمبيوتر، فهو تيار متردد. التيار المتردد له تردد معين، وهو عبارة عن خط ذي قطبين موجب وسالب، يتبادلان الشحنات ذهابًا وإيابًا. أما التيار المستمر فله قطب موجب وقطب سالب.

الآن وقد أصبح التيار المتردد والتيار المستمر واضحين، فما هي الكهرباء ثلاثية الأطوار؟ وفقًا للنظرية، فإن التيار المتردد ثلاثي الأطوار هو شكل من أشكال نقل الكهرباء، ويشار إليه باسم الكهرباء ثلاثية الأطوار، ويتكون من ثلاثة جهود متناوبة لها نفس التردد ونفس السعة وفرق طور يبلغ 120 درجة على التوالي.

بشكل عام، لدينا ثلاثة تيارات متناوبة في منازلنا، بالإضافة إلى الجهد والتردد وزاوية التشغيل، فهي مختلفة، أما باقي الخصائص فهي نفسها، والآن أصبح مفهومًا بالنسبة للكهرباء ثلاثية الأطوار والتيار المستمر.

في المحرك عديم الفرش، يكون الإدخال تيارًا مباشرًا، ويتم تثبيت الجهد عبر مكثف ترشيح. ينقسم التيار إلى مسارين، أحدهما يستخدم منظم جهد ثنائي (BEC) يتم التحكم فيه كهربائيًا، حيث يُستخدم BEC مع جهاز الاستقبال ووحدة التحكم الدقيقة (MCU) التي يتم التحكم فيها كهربائيًا لتزويد الطاقة. يتم توصيل سلك الطاقة بجهاز الاستقبال عبر الخطين الأحمر والأسود. أما المسار الآخر فيستخدم ترانزستورات MOS، حيث يتم التحكم فيه كهربائيًا. عند تشغيل وحدة التحكم الدقيقة (SCM)، يهتز ترانزستور MOS، مما يُصدر صوتًا يشبه صوت قطرات الماء من المحرك.

بعض أجهزة الضبط الكهربائي مزودة بوظيفة معايرة الخانق. قبل الدخول في وضع الاستعداد، تراقب هذه الأجهزة ما إذا كان وضع الخانق مرتفعًا أم منخفضًا أم متوسطًا. إذا كان وضع الخانق مرتفعًا، تبدأ عملية معايرة جهاز الضبط الكهربائي.

عندما يكون كل شيء جاهزًا، سيقوم المعالج الدقيق أحادي الشريحة في وحدة الضبط الكهربائي بتحديد جهد الخرج والتردد، بالإضافة إلى اتجاه القيادة وزاوية الإدخال، وذلك لتشغيل سرعة المحرك ودورانه وفقًا للإشارة الموجودة على خط إشارة تعديل عرض النبضة (PWM). هذا هو مبدأ التعديل الكهربائي بدون فرش.

عند تشغيل محرك القيادة، تعمل ثلاث مجموعات من أنابيب MOS ضمن تعديل كهربائي، اثنتان في كل مجموعة، إحداهما للتحكم في الخرج الموجب والأخرى للتحكم في الخرج السالب. عندما يكون الخرج موجبًا والأخرى سالبًا، يكون الخرج سالبًا، مما يؤدي إلى تكوين تيار متردد. وللقيام بذلك، تعمل المجموعات الثلاث بتردد 8000 هرتز. وبالحديث عن ذلك، فإن التنظيم الكهربائي بدون فرش يعادل أيضًا استخدام محول التردد أو منظم السرعة في محركات المصانع.

المدخل عبارة عن تيار مستمر، ويتم تشغيله عادةً بواسطة بطاريات الليثيوم. أما المخرج فهو تيار متردد ثلاثي الأطوار، والذي يمكنه تشغيل المحرك مباشرة.

بالإضافة إلى ذلك، يحتوي منظم السرعة الإلكتروني عديم الفرش في نموذج الطائرة على ثلاثة خطوط إدخال إشارة، وإشارة PWM، تُستخدم للتحكم في سرعة المحرك. بالنسبة لنماذج الطائرات، وخاصة نماذج الطائرات ذات المحاور الأربعة، هناك حاجة إلى نماذج خاصة نظرًا لخصوصيتها.

إذاً، لماذا تحتاج إلى ضبط كهربائي خاص في الدراجة الرباعية، ما المميز في ذلك؟

يحتوي القارب الرباعي على أربعة مجاديف، والمجدافان متقاطعان نسبيًا. يمكن للدوران الأمامي والخلفي على عجلة التوجيه تعويض مشاكل الدوران الناتجة عن دوران شفرة واحدة.

قطر كل مجداف صغير، وتتوزع قوة الطرد المركزي مع دوران المجاديف الأربعة. على عكس المجداف المستقيم، توجد قوة طرد مركزي واحدة فقط تولد قوة طرد مركزي مركزة تشكل خاصية الدوران، مما يمنع جسم الطائرة من الانقلاب بسرعة.

لذلك، فإن معدل تحديث إشارة التحكم في جهاز التوجيه منخفض للغاية.

يتطلب نظام المحاور الأربعة استجابة سريعة، خاصةً عند الاستجابة للتغيرات الوضعية الناتجة عن الانحراف، حيث يحتاج إلى سرعة عالية قابلة للتعديل كهربائياً. تبلغ سرعة التجديد في نظام PPM التقليدي الذي يتم التحكم فيه كهربائياً حوالي 50 هرتز فقط، وهو ما لا يلبي الحاجة إلى التحكم في السرعة. أما نظام PPM الذي يتم التحكم فيه كهربائياً، والمزود بوحدة تحكم دقيقة مدمجة (MCU) ووحدة تحكم تكاملية تفاضلية (PID)، فيمكنه توفير خصائص تغيير السرعة السلسة للطائرات النموذجية التقليدية، وهو أمر غير مناسب في نظام المحاور الأربعة، حيث تتطلب تغييرات سرعة المحرك استجابة سريعة.

بفضل التعديل الكهربائي الخاص عالي السرعة، وإشارة التحكم في نقل واجهة ناقل IIC، يمكن تحقيق مئات الآلاف من تغييرات سرعة المحرك في الثانية، وفي الطيران رباعي المحاور، يمكن الحفاظ على استقرار لحظة الوضع. حتى مع التأثير المفاجئ للقوى الخارجية، يبقى سليماً.

قد يعجبك أيضاً: