एसी प्रेरण मोटर और brushless डीसी मोटर के बीच अंतर नियंत्रण?


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मेरे पास औद्योगिक एसी मोटर नियंत्रण (सॉफ्ट स्टार्टर्स, वीएफडी, आदि) में काफी ठोस पृष्ठभूमि है, लेकिन कुछ ऐसा है जो मैं निश्चित रूप से अच्छी तरह से वाकिफ नहीं हूं ब्रशलेस डीसी मोटर्स ... ग्रह पर हर हार्ड ड्राइव में पाया जाने वाला प्रकार।

जहां तक ​​मैं बता सकता हूं, वे आपके विशिष्ट स्टार-कनेक्टेड एसी इंडक्शन मोटर से मिलते-जुलते दिखते हैं, और मोटर कंट्रोलर बहुत अच्छे लगते हैं, विशिष्ट तीन-चरण एसी नियंत्रकों के समान, जो मैंने अपने अधिकांश पेशेवर जीवन डिजाइनिंग में बिताए हैं।

मैं दोनों के बीच वास्तविक अंतर पर बहुत कुछ नहीं देख सकता, न तो एक यांत्रिक निर्माण बिंदु से और न ही नियंत्रण के दृष्टिकोण से। निकटतम मुझे लगता है कि "वे समान हैं।"

क्या किसी के पास कोई संसाधन है या वह काफी तकनीकी स्पष्टीकरण दे सकता है कि इन प्रकार के मोटर्स के बीच अंतर और उनके नियंत्रण के तरीके क्या हैं?


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बीएलडीसी अधिक कुशल और कम शोर वाले होते हैं, कुल मिलाकर "समान", लेकिन समान नहीं। एसी मोटरों के लिए, साइन रेफरेंस का मतलब साइन आउटपुट (कंट्रोल सर्किट के साथ) है, साथ ही ईएमएफ भी साइन है, इसलिए मोटर पर्स, लेकिन दक्षता कम है। BLDC के लिए, मुझे लगता है कि भ्रामक शब्द DC है, वे चुंबकीय मोड़ के साथ सिंक्रोनस एसी मोटर्स से ज्यादा कुछ नहीं हैं। इसके अलावा, ड्राइविंग हॉल ट्रांसड्यूसर (जहां आवश्यक हो) के साथ या वापस EMF का पता लगाने के साथ किया जाता है, इसलिए "दर्शन" अलग है, और cvasi-sine BLDCs में विकृत तरंगें हैं, साथ ही, लेकिन ट्रैपोज़ाइडल के रूप में काफी नहीं हैं। अंत में, थोड़ा अंतर, लेकिन वे मौजूद हैं।
व्लाद

जवाबों:


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सर्किट के बारे में सब से :

ब्रशलेस डीसी मोटर्स एसी सिंक्रोनस मोटर्स के समान हैं। प्रमुख अंतर यह है कि सिंक्रोनस मोटर्स एक आयताकार, या ट्रेपेज़ॉइडल, ब्रश रहित डीसी मोटर्स के लिए वापस ईएमएफ की तुलना में एक साइनसोइडल बैक ईएमएफ विकसित करते हैं। दोनों में स्टेटर बनाया गया है जो चुंबकीय रोटर में टॉर्क उत्पन्न करने वाले चुंबकीय क्षेत्रों को घुमाता है।

निर्माण वार, अनिवार्य रूप से * कोई अंतर नहीं है।

जेनेरिक मोटर नियंत्रक

उपरोक्त आरेख में मोटर को "एसी इंडक्शन मोटर" या "ब्रशलेस डीसी मोटर" कहा जा सकता है और यह उसी मोटर होगी।

मुख्य अंतर ड्राइव में है। एक एसी मोटर को एक ड्राइव द्वारा नियंत्रित किया जाता है जिसमें साइनसोइडल वैकल्पिक चालू तरंग होता है। यह गति उस तरंग की आवृत्ति के साथ समकालिक है। और चूंकि यह साइन लहर द्वारा संचालित होता है, इसलिए यह बैक-ईएमएफ साइन लहर है। एक एकल चरण एसी मोटर को दीवार सॉकेट से चलाया जा सकता है और यह 3000 आरपीएम या 3600 आरपीएम (आपके मूल देश के आधार पर 50/60 हर्ट्ज मेन्स के आधार पर) में बदल जाएगा।

ध्यान दें कि मैंने कहा वहाँ हो सकता है। डीसी स्रोत से मोटर चलाने के लिए, एक नियंत्रक, जो अनिवार्य रूप से सिर्फ एक डीसी से एसी इन्वर्टर है, की आवश्यकता होती है । आप यह बताते हुए सही हैं कि एसी मोटर्स को नियंत्रकों द्वारा भी चलाया जा सकता है। उदाहरण के लिए एक वैरिएबल फ्रिक्वेंसी ड्राइव (VFD) जो कि जैसा कि आपने कहा, DC से AC इनवर्टर हैं। हालांकि आम तौर पर उनके पास एसी से लेकर डीसी रेक्टिफायर फ्रंट एंड होता है।

PWM VFD http://www.inverter-china.com/forum/newfile/img/PWM-VFD-Diagram.gif

VFDs पीडब्लूएम का उपयोग एक साइन वेव को अंजाम देने के लिए करते हैं और नीचे दिए गए अनुसार लगातार पल्स की चौड़ाई को अलग-अलग करके काफी करीब आ सकते हैं:

साइन बनाम पीडब्लूएम

पीडब्लूएम का उपयोग करने के लिए एक साइन वेव लगभग एक साइनसॉइडल बैक-ईएमएफ वेव फॉर्म ("फजी" आपके द्वारा उपयोग किया जाने वाला शब्द है) का उत्पादन करेगा, यह करने के लिए थोड़ा अधिक जटिल है। एक सरल कम्यूटेशन तकनीक को छह-चरण कम्यूटेशन कहा जाता है जिसमें बैक-ईएमएफ तरंग, साइनसोइडल की तुलना में अधिक ट्रेपोजॉइडल है।

छह-चरण ड्राइव http://www.controlengeurope.com/global/showimage/Article/18087/

छह-चरण Back-EMF http://www.emeraldinsight.com/content_images/fig/1740300310012.png

और जबकि यह "पीडब्लूएम वास्तव में गरीब है" जैसा कि आपने कहा, यह लागू करने के लिए बहुत सरल है और इसलिए सस्ता है।

सिक्स-स्टेप और साइनसोइडल के अलावा कम्यूटेशन के अन्य तरीके भी हैं। केवल एक अन्य जो वास्तव में लोकप्रिय है (मेरी राय में) अंतरिक्ष वेक्टर ड्राइव है। इसमें साइनसुइडल ड्राइव के समान जटिलता है लेकिन उपलब्ध डीसी बस वोल्टेज का बेहतर उपयोग करें। मैं अंतरिक्ष सदिश पर विस्तार से नहीं जा रहा हूँ क्योंकि मुझे लगता है कि यह केवल इस चर्चा के पानी को मैला कर देगा।

तो उन ड्राइव तकनीक में अंतर हैं। एसी मोटर्स ड्राइव करने के लिए प्रयोग किया जाता है तरंग आम तौर पर sinusoidal है और हो सकता है एक एसी स्रोत से सीधे आते हैं या हो सकता है PWM का उपयोग कर अनुमान लगाया जा। डीसी मोटर्स को चलाने के लिए उपयोग किया जाने वाला वेवफॉर्म आमतौर पर ट्रेपोजॉइडल है और डीसी स्रोत से आता है। वहाँ कोई कारण नहीं है कि ड्राइव को स्वैप नहीं किया जा सकता है, हालांकि दक्षता में मामूली हिट होगी।

* esssentially

ऊपर मैंने कहा कि दो प्रकार के मोटर्स का निर्माण अनिवार्य रूप से समान है। दोनों मामलों में, एसी इंडक्शन मोटर और ब्रशलेस डीसी मोटर, हम उन मोटर्स के बारे में बात कर रहे हैं जिनके पास स्थायी मैग्नेट के बजाय घाव स्टेटर हैं। जो उन्हें "यूनिवर्सल मोटर्स" बनाता है :

एक मोटर में घाव के स्टेटर होने का एक फायदा यह है कि एक एसी या डीसी पर चलने वाली मोटर बना सकता है, जिसे एक सार्वभौमिक मोटर कहा जाता है।

हालाँकि, वाइंडिंग में थोड़ा अंतर होता है। एसी के साथ उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए मोटर्स sinusoidally घाव हैं, जबकि डीसी के साथ उपयोग किए जाने वाले मोटर्स trapazoidally घाव हैं । कुछ ऐसा है जो मुझे सालों से परेशान करता है कि मुझे कोई सरलीकृत चित्र नहीं मिल रहा है जो अंतर दिखाता है। अगर मुझे मोटर का स्टेटर दिया जाता है, तो मुझे पता नहीं होगा कि यह घाव है जो साइनसोइड या ट्रैपाज़ॉइड रूप से घाव था। एकमात्र तरीका जो मुझे अंतर बताने के लिए है वह शाफ्ट को एक ड्रिल से कनेक्ट करके और बैक-ईएमएफ को देखकर मोटर को वापस चलाने के लिए है। जैसा कि ऊपर चित्र में दिखाया गया है, आपको या तो एक अच्छा साइन लहर या एक ट्रेपोजॉइड का अधिक दिखाई देगा। जैसा कि मैंने ऊपर कहा, गलत प्रकार की ड्राइव का उपयोग करने पर थोड़ी सी प्रदर्शन में परिणाम होगा, लेकिन यह अन्य बुद्धिमान काम होगा।

अधिक बार नहीं, ब्रशलेस डीसी मोटर्स को रोटर पर स्थायी मैग्नेट के साथ बनाया जाता है। हालांकि यह एक गिलहरी-पिंजरे की मोटर से एक अंतर होगा, जब तक कि स्टेटर एक घाव स्टेटर है और स्थायी चुंबक स्टेटर नहीं है (जैसा कि ब्रश डीसी मोटर्स में देखा गया है), दोनों डिजाइन अनिवार्य रूप से "सार्वभौमिक मोटर्स" हैं:

पीएम बनाम गिलहरी-पिंजरा

उपरोक्त आरेख का स्थायी चुंबक पक्ष एक दो ध्रुव मोटर दिखाता है। ध्रुवों की संख्या टोक़ तरंग को नियंत्रित करती है। अधिक ध्रुव चिकना कर देता है टोक़ वक्र। लेकिन डंडे की संख्या से एसी बनाम डीसी के परिप्रेक्ष्य में कोई फर्क नहीं पड़ता है।

स्टेटर वाइंडिंग्स, डेल्टा बनाम स्टार का कनेक्शन भी ड्राइव विधि को प्रभावित नहीं करता है। और वास्तव में, आप इसे चलाने के दौरान दोनों के बीच स्विच कर सकते हैं :

डेल्टा स्टार स्विच-ओवर

अंतर यह है कि डेल्टा अधिक धारा खींचेगा और इसलिए अधिक टोक़ पैदा करेगा। टोक़ या वोल्टेज की गति के संबंध या प्रवाह के बारे में अधिक जानकारी के लिए, इस EE.SE प्रश्न के बारे में मेरा उत्तर देखें ।


विस्तृत उत्तर के लिए धन्यवाद, लेकिन आपकी नियंत्रण विधि ठीक उसी तरह से मेल खाती है जो एक एसी इन्वर्टर करता है (एक sinusoidal current waveform को अनुकरण करने के लिए IGBTs या FETs का उपयोग करके कटा हुआ DC)। आपने एक डेल्टा-कनेक्टेड मोटर दिखाया, जो सामान्य भी है, लेकिन इसका जवाब नहीं देता है कि BLDC और मानक गिलहरी-केज AC इंडक्शन मोटर के बीच क्या अंतर है। जब तक आपका PWM वास्तव में खराब न हो, बैक-ईएमएफ एक साइनसॉइड के बहुत करीब होना चाहिए; एक VFD की वर्तमान तरंग ज्यादातर मामलों में "फजी" साइन लहर है ... पीडब्लूएम का उपयोग बीएलडीसी के लिए किया जाता है क्या समान नहीं है?
akohlsmith

@AndrewKohlsmith ईमानदारी से मैं अपने जवाब से खुश नहीं था, लेकिन मैं बीच में ही बाधित हो गया और दौड़ना पड़ा। मैंने अपना उत्तर काफी विस्तृत किया है और उम्मीद है कि यह थोड़ा स्पष्ट हो जाएगा। मैंने आपकी टिप्पणी में आपके कुछ अतिरिक्त प्रश्नों के उत्तर भी शामिल किए हैं। मुझे बताएं कि क्या अंतर अभी भी स्पष्ट नहीं है।
एम्बेडेड

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यह एक शानदार जवाब है। मैंने पहले कभी ट्रेपोज़ॉइडली घाव के कॉइल के बारे में नहीं जाना था; मैं अपनी मोटर शॉप के मित्रों से इसके बारे में पूछूंगा। स्टार-डेल्टा शुरुआत कुछ ऐसी हैं जिन्हें मैंने अपने दूर के अतीत में, ऑटोट्रांसफॉर्मर शुरुआत के साथ उजागर किया है। सिक्स-पल्स (और EMI / RFI / हार्मोनिक 18-पल्स के लिए अधिक सामान्य) डिज़ाइन वे हैं जो मैंने आमतौर पर रेक्टिफायर फ्रंट-एंड्स पर देखे हैं, मोटर पक्ष पर इतना नहीं, क्योंकि पीडब्लूएम नियंत्रण आपको एक कर्ल के बहुत करीब पाता है अच्छा स्वच्छ sinusoidial वर्तमान तरंग। सभी ने कहा, उत्कृष्ट उत्तर!
एकोहेल्सस्मिथ

स्पेस-वेक्टर (और फ्लक्स-वेक्टर) डिज़ाइनों में सॉफ्टवेयर में एक मोटर मॉडल होता है और वर्तमान तरंगों को चुंबकीय और टोक़-उत्पादक वैक्टर में परिवर्तित करने के लिए फ़ंक्शन (क्लार्क और पार्क) की एक जोड़ी का उपयोग करते हैं जो तब घुमाया जाता है और वर्तमान डॉक्टरों को वापस बदल दिया जाता है। ये नए करंट वैक्टर तब गणना धाराओं को प्राप्त करने के लिए PWM को बदलने के लिए सेटपॉइंट के रूप में उपयोग किए जाते हैं। एक सीधे वी-एचज़ स्केलिंग की तुलना में मोटर को अधिक सटीक रूप से नियंत्रित करने का विचार है।
akohlsmith

ऐसा लगता है कि बीएलडीसी और गिलहरी-पिंजरे प्रेरण मोटर्स दोनों में एक ही नियंत्रण एल्गोरिदम हो सकता है, जब तक कि मोटर मॉडल या तो मोटर वाइंडिंग के प्रकार का पता लगा सकता है या चुन सकता है। स्थायी चुंबक (तुल्यकालिक) मोटर्स में एक अलग नियंत्रण तंत्र होगा क्योंकि मोटर स्लिप काफी कम होगी।
अर्कोहेल्मिथ

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इस प्रश्न का उत्तर देने में मुझे थोड़ी देर हो गई है और मैं अभी तक सीधे एम्बेड करने के लिए उत्तर नहीं दे सकता हूं। मेरी विशेषज्ञता मोटर्स है, नियंत्रण नहीं, BTW।

1) "यूनिवर्सल मोटर्स" BLDC या इंडक्शन मोटर्स से पूरी तरह से अलग हैं। यूनिवर्सल मोटर्स में घाव के स्टेटर और आर्मर्स होते हैं और ब्रश होते हैं। सिर्फ इसलिए कि स्टेटर घाव है, इसे एक सार्वभौमिक मोटर नहीं बनाते हैं ... यूनिवर्सल मोटर्स के बारे में लिंक किया हुआ एम्बेडेड एम्बेडेड है। केवल पीएमडीसी ब्रश-प्रकार मोटर्स के साथ उनकी तुलना की जाती है।

2) BLDC मोटर्स में हमेशा रोटर पर मैग्नेट होते हैं। जैसा कि मैंने ऊपर कहा, वे कभी भी सार्वभौमिक मोटर्स के रूप में संदर्भित नहीं होते हैं। यूनिवर्सल मोटर्स पूरी तरह से अलग जानवर हैं।

3) ट्रैपेज़ॉइडल छंद साइनसॉइडल के बारे में, इंडक्शन मोटर्स और ब्रशलेस मोटर्स के लिए कोई मानक तरीका नहीं है (मैं "sinusoidally घाव" और "Trapezoidally घाव" शब्दों को नापसंद करता हूं, जो मैं नीचे बताऊंगा)। सामान्य तौर पर, इंडक्शन मोटर डिज़ाइनर एक एयर गैप MMF और फ्लक्स पैदा करने की कोशिश करते हैं जो साइनसोइडल है। यह आमतौर पर एक "वितरित" वाइंडिंग के साथ किया जाता है। इसका मतलब यह है कि टी संख्या के साथ कुंडल के बजाय, आपके पास एक साइनसॉइड को अनुमानित करने के लिए बदलती संख्या के साथ कई कॉइल हैं।

ब्रशलेस मोटर्स में बैक-ईएमएफ हो सकता है जो अधिक साइनसोइडल दिखते हैं या अधिक ट्रैपोज़ाइडल दिखते हैं, जैसा कि एम्बेड किया गया है। हालांकि, आपको कभी भी शुद्ध रूप से साइनसोइडल या ट्रेपोज़ॉइडल बैक-ईएमएफ नहीं मिलेगा ... कैसे मोटर्स को डिज़ाइन किया गया है और इसे कभी भी होने से रोकने के लिए बनाया गया है। यह हमेशा बीच में कहीं है। बैक-ईएमएफ का आकार कई चीजों से निर्धारित होता है - यह कैसे घाव है, रोटर मैग्नेट के लिए स्टेटर दांतों का अनुपात, फाड़ना दांतों का आकार, रोटर मैग्नेट का आकार, आदि। यही कारण है कि मैं शर्तों को नापसंद करता हूं "sinusoidally घाव" और "trapezoidally घाव" - बैक-ईएमएफ अन्य बातों पर निर्भर करता है कि यह घाव कैसे है। आप किसी भी ब्रशलेस मोटर को या तो "ट्रेपेज़ॉइडल" ड्राइव या "साइनसॉइडल" ड्राइव के साथ चला सकते हैं। आम तौर पर (लेकिन यह सार्वभौमिक नहीं है), यदि आपके पास अधिक या कम ट्रैप बैक-ईएमएफ वाली मोटर है जो एक ट्रैप ड्राइव के साथ जोड़ी जानी है, तो मोटर निर्माता इसे बीएलडीसी मोटर के रूप में संदर्भित करेंगे। इसी तरह, यदि आपके पास अधिक या कम साइनसॉइडल बैक-ईएमएफ वाली मोटर है, जिसे साइन ड्राइव के साथ जोड़ा जाना है, तो मोटर निर्माता इसे BLAC मोटर के रूप में संदर्भित करेंगे। लेकिन या तो इन प्रकार के मोटर्स को किसी भी प्रकार के ड्राइव के साथ चलाया जा सकता है।

4) लिंक एम्बेडेड .kyle ने 23 अक्टूबर को 19:06 को बताया कि साइन और ट्रैप वाइंडिंग के बीच अंतर नहीं दिखता है। मैं शायद वहाँ भी एक टिप्पणी छोड़ दूंगा, लेकिन उन दोनों के बीच का अंतर यह है कि एक गोद घुमावदार है और एक गाढ़ा घुमावदार है।


अगर मैं आपको +1 से अधिक रेट कर सकता हूं, तो मैं इसे करूंगा। और अगर मैं दो उत्तरों के बीच एक स्वीकृत उत्तर वितरित कर सकता हूं तो मैं निश्चित रूप से करूंगा। आपका बहुत बहुत धन्यवाद। मुझे महसूस नहीं हुआ कि सभी BLDCs में स्थायी चुंबक रोटार थे। यह सूक्ष्म तरीकों से नियंत्रण एल्गोरिदम को प्रभावित करेगा, जो उन अन्य चीजों में से एक है जिन्हें मैं निर्धारित करने की कोशिश कर रहा था। धन्यवाद!
akohlsmith

@ ब्रैड - यह नाइट पिकिंग है, हालांकि, इससे मुझे मदद मिलती अगर जवाब "ट्रैपेज़ॉइडल" के बजाय "ट्रैपेज़ोइडल" शब्द का इस्तेमाल करता, या स्थापित "ट्रैप" "ट्रेपोज़ाइडल" का एक पर्याय है, और "साइनसोइडल" के साथ भी ऐसा ही है। और "साइन"। मेरी एक कमजोरी है जो डिस्लेक्सिया के समान प्रभाव है, इसलिए मैंने कुछ वाक्यों को पढ़ा और फिर से सोचा है कि मैं 'थोड़ा विस्मित हो गया था', जब यह सिर्फ शब्दावली बदल गई थी। अन्यथा, मैंने पहले उत्तर से परे मेरे लिए बहुत कुछ जोड़ते हुए आपके उत्तर को बहुत उपयोगी पाया, और इसलिए मैंने इसे +1 किया।
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विकिपीडिया के अनुसार, brushless DC मोटर्स स्थायी चुंबक सिंक्रोनस AC मोटर्स हैं जिसमें इंटीग्रेटेड इन्वर्टर और रेक्टिफायर, सेंसर और इन्वर्टर कंट्रोल इलेक्ट्रॉनिक्स होते हैं। मैं एसी मोटरों से बहुत ज्यादा परिचित नहीं हूं, लेकिन मुझे लगता है कि ब्रशलेस डीसी मोटर्स को एक कार्यात्मक दृष्टिकोण से एसी मोटर्स के उप-सेट के रूप में वर्गीकृत किया जाएगा।

आवेदन से संबंधित कुछ अन्य मतभेद भी हो सकते हैं। उदाहरण के लिए स्टेपर मोटर्स और ब्रशलेस डीसी मोटर्स के बीच का अंतर आमतौर पर अभीष्ट अनुप्रयोग होता है और इमदादी मोटर्स एकीकृत घूर्णी स्थिति सेंसर के साथ एक मोटर (आमतौर पर हमेशा ब्रश डीसी मोटर नहीं) को संदर्भित करता है।


सही; सवाल विशेष रूप से "कच्चे" मोटर मतभेदों और नियंत्रण रणनीति मतभेदों के बारे में है। जहां तक ​​मैं यह निर्धारित करने में सक्षम हूं कि आप एक बिना ब्रश वाली डीसी मोटर चलाएंगे, ठीक उसी तरह से आप एसी इंडक्शन मोटर चलाएंगे, जो आमतौर पर एक तीन-चरण पीडब्लूएम तरंग के साथ एक तीन-चरण साइन तरंग को सही आयाम के साथ लगाती है। और आवृत्ति (V-Hz अनुपात) किसी दिए गए घूर्णी गति के लिए अधिकतम टोक़ प्राप्त करने के लिए।
akohlsmith
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