تتكون جميع المحركات من الجزء الثابت والدوار، في محرك التيار المستمر، من أجل جعل الدوار يدور، تحتاج إلى تغيير اتجاه التيار باستمرار، وإلا فإن الدوار يمكنه فقط أن يدور نصف دائرة، وهذا يشبه دواسة الدراجة. لذا فإن محركات التيار المستمر تحتاج إلى مبدلات. يشمل محرك التيار المستمر العام المحرك ذو الفرشاة والمحرك بدون فرشاة. يُعرف المحرك ذو الفرشاة أيضًا بمحرك التيار المستمر أو محرك الفرشاة الكربونية، وغالبًا ما يُقال إن محرك التيار المستمر يشير إلى المحرك ذو الفرشاة، حيث يستخدم التبديل الميكانيكي، ولا يتحرك القطب المغناطيسي الخارجي بينما يتحرك الملف الداخلي (العضو الدوار)، يدور المبدل وملف الدوار معًا، ولا تتحرك الفرشاة والمغناطيس، لذا فإن المبدل والفرشاة يحتكان ببعضهما البعض، ويكملان تبديل اتجاه التيار.
عيوب المحرك ذو الفرشاة
1. الشرارة الناتجة عن التبديل الميكانيكي تسبب احتكاك المبدل والفرشاة، التداخل الكهرومغناطيسي، الضوضاء العالية، العمر القصير.
2. ضعف الموثوقية، الأعطال، الحاجة إلى صيانة متكررة.
3. بسبب وجود المبدل، يتم تحديد قصور الدوار، السرعة القصوى محدودة، والأداء الديناميكي يتأثر. نظرًا لوجود العديد من العيوب، لماذا لا يزال يُستخدم على نطاق واسع، لأنه يتمتع بعزم دوران عالي، هيكل بسيط وسهل الصيانة (أي تغيير الفرشاة الكربونية) ورخيص.
محرك التيار المستمر — المحرك بدون فرشاة
يُطلق على المحرك بدون فرشاة أيضًا محرك التيار المستمر بتغيير التردد (BLDC) في بعض المجالات، يستخدم مبدلًا إلكترونيًا (مستشعر هول)، لا يتحرك الملف (العضو الدوار) القطب المغناطيسي، في هذا الوقت يمكن أن يكون المغناطيس الدائم خارج الملف أو داخل الملف، لذا هناك محرك بدون فرشاة ذو دوار خارجي ومحرك بدون فرشاة ذو دوار داخلي.
بنية المحرك بدون فرشاة هي نفسها مثل المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم. ومع ذلك، فإن المحرك بدون فرشاة بمفرده ليس نظام طاقة كامل، يجب أن يتم التحكم في المحرك بدون فرشاة بواسطة وحدة تحكم بدون فرشاة، أي التنظيم الكهربائي، لتحقيق التشغيل المستمر. ما يحدد أدائه حقًا هو منظم السرعة الإلكتروني بدون فرشاة (أي التنظيم الكهربائي).
بشكل عام، تيار تشغيل المحرك بدون فرشاة له نوعان، أحدهما موجة مربعة، والآخر موجة جيبية. أحيانًا يُطلق على الأول محرك التيار المستمر بدون فرشاة، والثاني يُطلق عليه محرك السيرفو ذو التيار المتردد، وهو في الواقع نوع من محركات السيرفو ذات التيار المتردد. (بوابة الفيديو) يختلف وضع تشغيل المحركات بدون فرشاة، ويمكن تقسيمها إلى محركات بدون فرشاة ذات دوار داخلي ومحركات بدون فرشاة ذات دوار خارجي. الدوار الداخلي ثلاثي الأطوار، السعر أغلى. الدوار الخارجي يُستخدم عادة في الطور الواحد، ميسور التكلفة، الإنتاج الضخم قد اقترب من محرك الفرشاة الكربونية، لذا في السنوات الأخيرة تم استخدامه على نطاق واسع. سعر الأطوار الثلاثة للدوار الخارجي قد اقترب من سعر الدوار الداخلي.
حسنًا، يمكنك أن تخمن أن عيوب المحركات ذات الفرشاة هي مزايا المحركات بدون فرشاة. لديها مزايا الكفاءة العالية، استهلاك الطاقة المنخفض، الضوضاء المنخفضة، العمر الطويل، الموثوقية العالية، التحكم في السيرفو، تنظيم السرعة بتغيير التردد بدون خطوات (حتى سرعات عالية جدًا)، وهي أصغر نسبيًا من محرك التيار المستمر ذو الفرشاة، والتحكم أبسط من المحرك غير المتزامن ذو التيار المتردد، وعزم بدء التشغيل كبير وقدرة التحميل الزائد، أما بالنسبة للعيوب... فهي أكثر تكلفة من المحرك ذو الفرشاة، وصعبة الصيانة.
محرك التيار المستمر – مبدأ تنظيم السرعة
تنظيم سرعة محرك التيار المستمر: ما يسمى بتنظيم السرعة، أي عن طريق ضبط سرعة المحرك للحصول على العزم المطلوب. يمكن ضبط محرك التيار المستمر (ذو الفرشاة) عن طريق ضبط الجهد، مقاومة السلسلة، تغيير الإثارة، ولكن ضبط الجهد الفعلي هو الأكثر ملاءمة والأكثر استخدامًا، حاليًا يتم استخدام تنظيم السرعة PWM بشكل رئيسي، PWM هو في الواقع من خلال التبديل عالي السرعة لتحقيق تنظيم الجهد المستمر، دورة، وقت الفتح طويل، الجهد المتوسط مرتفع، وقت الإغلاق طويل، الجهد المتوسط منخفض، من السهل ضبطه، طالما أن سرعة التبديل سريعة بما فيه الكفاية، فإن التوافقيات في الشبكة أقل، والتيار أكثر استمرارية.
ومع ذلك، فإن الفرشاة والمبدل يتآكلان لفترة طويلة، بينما يحدث تغيير كبير في التيار عند العكس، من السهل جدًا إنتاج شرارات، يحد المبدل والفرشاة من سعة وسرعة محرك التيار المستمر، مما يجعل تنظيم سرعة محرك التيار المستمر يواجه عنق الزجاجة. بالنسبة للمحرك بدون فرشاة، يتم التحكم فقط في الجهد المدخل على سطح تنظيم السرعة، ولكن نظام تنظيم السرعة التلقائي بتغيير التردد للمحرك (المحرك بدون فرشاة نفسه يأتي مع كاشف موضع الدوار وأجهزة أخرى لجمع إشارات موضع الدوار، ويستخدم إشارة موضع الدوار لهذا الجهاز للتحكم في وقت التبديل لجهاز تنظيم السرعة بتغيير الجهد والتردد) يتحكم تلقائيًا في التردد وفقًا لتغيير الجهد.
إنه يشبه إلى حد كبير محرك التيار المستمر (المحرك ذو الفرشاة) وهو مريح للغاية. نظرًا لأن الدوار يعتمد على المغناطيس الدائم، فلا حاجة إلى لفائف إثارة خاصة، وفي حالة نفس السعة، يكون المحرك أصغر وأخف وزنًا وأكثر كفاءة وأكثر إحكامًا وأكثر موثوقية في التشغيل وأداء ديناميكي أفضل، وقد تم استخدامه على نطاق واسع في قيادة المركبات الكهربائية.
