आइए पहले मोटर के मूल सिद्धांत के बारे में बात करते हैं। मूल बातें सीधे छोड़ी जा सकती हैं।
जब वे छोटे थे तो हर कोई चुम्बक से खेला करता था। अलग-अलग ध्रुव एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं और पास आते ही दोनों चुम्बक आपस में टकरा गए।
अब मान लीजिए कि आपके हाथ इतने तेज़ हैं कि एक चुंबक से आपके सामने आकर्षित हो सकते हैं, और दूसरा चुंबक हर समय आपका पीछा करता है।
आप चुंबक को अपने हाथ में पकड़ते हैं और वृत्त खींचते हैं, और दूसरा चुंबक मंडलियों में आपका अनुसरण करता है।
उपरोक्त मोटर रोटेशन का मूल सिद्धांत है। यह सिर्फ इतना है कि लुभाने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला "चुंबक" एक वास्तविक चुंबक नहीं है, बल्कि एक चुंबकीय क्षेत्र है जो कुंडल द्वारा उत्पन्न होता है।
1. ब्रशलेस डीसी मोटर का परिचय
ब्रशलेस डीसी मोटर, अंग्रेजी संक्षिप्त नाम बीएलडीसी (ब्रशलेस डायरेक्ट करंट मोटर) है। मोटर का स्टेटर (चलने वाला भाग) कॉइल या वाइंडिंग है। रोटर (वह भाग जो मुड़ता है) एक स्थायी चुंबक है, जो एक चुंबक है। रोटर की स्थिति के अनुसार, सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर का उपयोग प्रत्येक कॉइल की ऊर्जा को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, ताकि कॉइल द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र बदल जाए, ताकि रोटर को घुमाने के लिए रोटर को लगातार घुमाया जा सके। यह ब्रशलेस डीसी मोटर का रोटेशन सिद्धांत है। चलो गोता लगाएँ।
2. ब्रशलेस डीसी मोटर का मूल कार्य सिद्धांत
2.1. ब्रशलेस डीसी मोटर की संरचना
आइए पहले सबसे बुनियादी कॉइल से शुरू करें।
नीचे दिखाए गए रूप में। एक कुंडल को कुछ ऐसा समझा जा सकता है जो वसंत की तरह बढ़ता है। जूनियर हाई स्कूल में सीखे गए दाहिने हाथ के सर्पिल नियम के अनुसार, जब कॉइल के ऊपर से नीचे की ओर करंट प्रवाहित होता है, तो कॉइल की ऊपरी ध्रुवता N होती है, और निचली ध्रुवता S होती है।
अब इस तरह एक और कुंडल बनाएं। फिर स्थिति के साथ बेला। इस तरह, यदि करंट इसमें से गुजरता है, तो यह कार्य करेगा जैसे कि दो विद्युत चुम्बक हों।
मोटर की तीन-चरण वाइंडिंग बनाने के लिए एक और प्राप्त करें।
स्थायी चुम्बकों से बने रोटर के साथ युग्मित, यह एक ब्रश रहित डीसी मोटर है।
2.2. ब्रशलेस डीसी मोटर का वर्तमान कम्यूटेशन सर्किट
ब्रशलेस डीसी मोटर केवल डायरेक्ट करंट का उपयोग करती है और ब्रश नहीं होने का कारण यह है कि इसके कॉइल के एनर्जाइज़ेशन को विशेष रूप से नियंत्रित करने के लिए एक बाहरी सर्किट होता है। इस करंट कम्यूटेशन सर्किट का मुख्य घटक FET (फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) है। एक FET को एक स्विच के रूप में माना जा सकता है। नीचे दिया गया चित्र एफईटी को एटी (ए-फेज टॉप), एबी (ए-फेज बॉटम), बीटी, बीबी, सीटी, सीबी के रूप में लेबल करता है। FET के "उद्घाटन और समापन" को माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
2.3. ब्रशलेस डीसी मोटर की वर्तमान कम्यूटेशन प्रक्रिया
FET के "खोलने और बंद करने" का समय माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली वर्तमान कम्यूटेशन विधि सिक्स-स्टेप कम्यूटेशन है, जो "सिक्स-स्टेप कम्यूटेशन" के रूप में अनुवादित होती है। अब एक समन्वय प्रणाली बनाएं। छह चरणों वाली कम्यूटेशन प्रक्रिया इस प्रकार है।
2.4. ब्रशलेस डीसी मोटर का रोटर कैसे घूमता है?
यह घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए छह-चरणीय कम्यूटेशन पर निर्भर करता है जो रोटर के सामने लगातार बहकता है। ठीक उसी तरह जैसे लेख की शुरुआत में हाथ चुंबक को पकड़े हुए और वृत्त खींचते हैं। यदि आप परिणामी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को देखते हैं और जहां रोटर स्थित है, तो यह एक नज़र में स्पष्ट है।
आप देखिए, परिणामी चुंबकीय क्षेत्र का S ध्रुव रोटर के N ध्रुव के सामने प्रतीक्षा कर रहा है।
जब तक कुंडल को सक्रिय करने का समय समझा जाता है, सिंथेटिक चुंबकीय क्षेत्र की दिशा हमेशा रोटर की स्थिति से आगे होती है, और रोटर हमेशा अनुसरण करेगा।
3. कम्यूटेशन का समय कैसे निर्धारित करें?
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, रोटर के रोटेशन को नियंत्रित करने की कुंजी कॉइल से गुजरने वाले करंट को कम्यूट करना है जब रोटर एक उपयुक्त कोण पर मुड़ता है, ताकि उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बदल जाए, रोटर को आकर्षित करे और रोटर को घुमाए .
इस वर्तमान रूपान्तरण के समय को कैसे समझा जाना चाहिए? यानी, मुझे कैसे पता चलेगा कि रोटर अब कहां मुड़ रहा है? केवल जब मैं जानता हूं कि रोटर कहां है, क्या मुझे पता चल सकता है कि किस दो-चरण की बिजली से जुड़ना है।
वास्तव में, रोटर की स्थिति का न्याय करने के कई तरीके हैं, या तो सेंसर के साथ या बिना सेंसर के। आइए पहले सेंसर के बारे में बात करते हैं, और सेंसर आमतौर पर हॉल सेंसर का उपयोग करता है।
3.1. सेंसर के साथ रोटर की स्थिति की पुष्टि करें
3.1.1. हॉल सेंसर
हॉल सेंसर हॉल इफेक्ट के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र की ताकत में बदलाव का पता लगा सकते हैं। हाई स्कूल भौतिकी में सीखे गए बाएं हाथ के नियम के अनुसार (चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कंडक्टर की बल दिशा निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है), लूप में जहां हॉल सेंसर स्थित है, चुंबकीय क्षेत्र आवेशित कणों की गति को विक्षेपित करता है, और आवेशित कण हॉल को "हिट" करते हैं सेंसर के दोनों किनारों के बीच एक संभावित अंतर है। इस समय, इस वोल्टेज परिवर्तन का पता लगाने के लिए हॉल सेंसर के दोनों किनारों से एक वोल्टमीटर जोड़ा जा सकता है, जिससे चुंबकीय क्षेत्र की ताकत में परिवर्तन का पता लगाया जा सकता है। सिद्धांत नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।
3.1.2. हॉल सेंसर रोटर की स्थिति कैसे प्राप्त करते हैं?
हॉल सेंसर से रोटर की स्थिति का मोटे तौर पर पता लगाया जा सकता है। हॉल सेंसर आमतौर पर हर 120 डिग्री या हर 60 डिग्री पर लगाए जाते हैं। निम्नलिखित मानता है कि स्थापना प्रत्येक 120 डिग्री है।
यह माना जाता है कि जब रोटर का एन पोल हॉल सेंसर के सेंसिंग क्षेत्र को पार करता है, तो हॉल सेंसर का आउटपुट वोल्टेज अधिक होता है (आमतौर पर 5V)। वरना कम है।
HA, HB और HC के स्तरों के अनुसार रोटर की स्थिति का कोण जाना जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि HA अधिक है, HB कम है, और HC कम है, तो हम जान सकते हैं कि रोटर 180 डिग्री और 240 डिग्री के बीच विद्युत कोण में है (विद्युत कोण और वास्तविक यांत्रिक कोण के बीच संबंध पर बाद में चर्चा की जाएगी) ) 3 हॉल सेंसर का उपयोग करते समय, संकल्प 60 डिग्री विद्युत कोण होता है। कहने का तात्पर्य यह है कि, मैं केवल यह जान सकता हूं कि रोटर की वर्तमान स्थिति 60 डिग्री विद्युत कोण की सीमा के भीतर है, लेकिन हम यह नहीं जानते कि वास्तव में कितने डिग्री हैं।
3.1.3. विद्युत और यांत्रिक कोणों के बीच संबंध
हालाँकि यहाँ इतना छोटा ज्ञान डालना थोड़ा अजीब है, फिर भी मुझे लगता है कि यह आवश्यक है क्योंकि मुझे लगा कि जब मैं सीख रहा था तो इसे समझना आसान नहीं था। यहां हॉल सेंसर के उदाहरण से समझना आसान हो सकता है।
यांत्रिक कोण वह कोण है जिसे मोटर रोटर वास्तव में घुमाता है।
विद्युत कोण और यांत्रिक कोण के बीच संबंध रोटर के ध्रुव जोड़े की संख्या से संबंधित है।
क्योंकि कॉइल द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र वास्तव में रोटर के चुंबकीय ध्रुवों को आकर्षित करता है। तो मोटर के घूर्णन नियंत्रण के लिए, हम केवल विद्युत कोण की परवाह करते हैं।
विद्युत कोण=ध्रुव जोड़े की संख्या x यांत्रिक कोण
3.2. सेंसर के बिना रोटर की स्थिति का आकलन करने की विधि
यह गड्ढा थोड़ा बड़ा है, और इस उत्तर को पहले छोड़ दिया जाएगा।
4. ब्रशलेस डीसी मोटर की घूर्णन गति और घूर्णन की दिशा
4.4. ब्रशलेस डीसी मोटर के रोटेशन की दिशा को कैसे नियंत्रित करें?
वर्तमान कम्यूटेशन का क्रम बदला जा सकता है। कुंडल द्वारा संश्लेषित चुंबकीय क्षेत्र को विपरीत दिशा में घूमने दें।
4.5. ब्रशलेस डीसी मोटर की गति को कैसे नियंत्रित करें?
कॉइल में जितना अधिक वोल्टेज होता है, कॉइल के माध्यम से करंट उतना ही अधिक होता है, उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र उतना ही मजबूत होता है और रोटर तेजी से घूमता है।
क्योंकि कनेक्टेड पावर डीसी है, हम आमतौर पर कॉइल में वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए पीडब्लूएम (पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन) का उपयोग करते हैं। पीडब्लूएम का सरल सिद्धांत इस प्रकार है।
इसलिए, जब ब्रशलेस डीसी मोटर सक्रिय होती है, तो सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर द्वारा उत्पन्न पीडब्लूएम का उपयोग एफईटी के उद्घाटन और समापन को लगातार नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, ताकि कॉइल को बार-बार सक्रिय और डी-एनर्जेट किया जा सके। यदि ऊर्जा का समय लंबा है (कर्तव्य बड़ा है), कुंडल के दोनों सिरों पर बराबर वोल्टेज बड़ा होगा, उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की ताकत मजबूत होगी, और रोटर जल्दी से घूमेगा; यदि ऊर्जा का समय कम है (ड्यूटी छोटा है), तो कॉइल के दोनों सिरों पर बराबर वोल्टेज छोटा होगा, और उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की ताकत छोटी होगी। यह जितना कमजोर होता है, रोटर उतना ही धीमा होता है।
FET के खुलने और बंद होने को नियंत्रित करने के लिए PWM तरंग FET के गेट से जुड़ा होता है। मान लें कि जब गेट पर वोल्टेज अधिक होता है, तो FET बंद हो जाता है और चालू हो जाता है; जब गेट पर वोल्टेज कम होता है, तो FET बंद हो जाता है और सक्रिय नहीं होता है।
इसके अलावा, एक ही चरण पर ऊपरी और निचले FETs को विपरीत-चरण PWM तरंगों द्वारा नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि ऊपरी और निचले FET को एक ही समय में चालू होने से रोका जा सके, जिससे करंट मोटर से होकर न गुजरे। वही ऊपर और नीचे, जिसके परिणामस्वरूप शॉर्ट सर्किट होता है। FET को नियंत्रित करने वाला PWM तरंग इस प्रकार है।
