ब्रशलेस डीसी (BLDC) मोटर्स कैसे काम करती है

पोस्ट व्यापक रूप से ब्रशलेस डीसी मोटर्स की मूल ऑपरेटिंग अवधारणा को भी बताता है जिसे BLDC मोटर भी कहा जाता है।

ब्रश और ब्रशलेस डीसी मोटर्स के बीच अंतर

हमारे पारंपरिक ब्रश मोटर्स में आस-पास के स्टेशनरी स्थायी चुंबक स्टेटर के संबंध में केंद्रीय चलती रोटर को स्विच करने के लिए ब्रश कार्यरत हैं।

ब्रश अत्यावश्यक हो जाते हैं क्योंकि रोटर विद्युत चुम्बकों का उपयोग करके बनाया जाता है, जिसे संचालित करने के लिए शक्ति की आवश्यकता होती है, लेकिन चूंकि इसे घूमने वाली चीजें भी अनाड़ी हो जाती हैं और घूमते हुए विद्युत चुम्बकीय रोटर को बिजली की आपूर्ति के लिए ब्रश एकमात्र विकल्प बन जाते हैं।

ब्रशलेस डीसी मोटर्स या बीएलडीसी मोटर्स के विपरीत, हमारे पास स्टेशनरी सेंट्रल स्टेटर और एक आसपास के सर्कुलर रोटर हैं। स्टेटर इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के एक सेट से बना है, जबकि रोटर में एक निश्चित गणना वाले स्थानों पर इसकी परिधि में चिपकाए गए स्थायी मैग्नेट हैं।

हॉल इफेक्ट सेंसर का उपयोग करना

तंत्र में एक हॉल इफेक्ट सेंसर भी होता है जो स्टेटर इलेक्ट्रोमैग्नेट के संबंध में रोटर और उसके मैग्नेट की स्थिति को समझने के लिए स्थापित किया जाता है और डेटा को बाहरी स्विचिंग सर्किट को सूचित करता है जो तब इलेक्ट्रोमैग्नेट्स को सक्रिय / निष्क्रिय करने के लिए जिम्मेदार हो जाता है। सही क्रम या समय, रोटर पर एक घूर्णी आंदोलन को प्रभावित करता है।

उपरोक्त व्याख्या को निम्नलिखित मूल चित्रण की मदद से और फिर बाद की छवियों में एक विस्तृत डिजाइन के माध्यम से समझा जा सकता है।

हमने मैग्नेट के बारे में कुछ रोचक बातें सीखीं और जानीं और ये उपकरण कैसे बातचीत करते हैं।

हम जानते हैं कि चुंबक का एक उत्तरी ध्रुव दूसरे चुंबक के दक्षिणी ध्रुव को आकर्षित करता है, जबकि ध्रुव की तरह।

परमानेंट मैग्नेट को कैसे पोजिशन किया जाता है

ऊपर दिखाए गए आरेख में हम एक डिस्क को इसके किनारे पर एक एम्बेडेड चुंबक के साथ देखते हैं (लाल रंग में दिखाया गया है) जो कि उत्तरी ध्रुव के बाहर की ओर स्थित है, और डिस्क के गोलाकार किनारे के समानांतर निकटता में रखा एक इलेक्ट्रोमैग्नेट भी है जो एक उत्पादन करता है सक्रिय होने पर दक्षिण चुंबकीय क्षेत्र।

अब यह मानते हुए कि व्यवस्था पहले ऊपरी आरेख में एक निष्क्रिय स्थिति में विद्युत चुंबक के साथ दिखाई जाती है।

इस स्थिति में जैसे ही इलेक्ट्रोमैग्नेट एक उपयुक्त डीसी इनपुट के साथ सक्रिय होता है यह प्राप्त करता है और डिस्क चुंबक पर खींचने वाले बल को प्रभावित करने वाला एक दक्षिण चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है जो बदले में डिस्क को कुछ टोक़ के साथ घूमने के लिए मजबूर करता है जब तक कि इसका स्थायी चुंबक लाइन के साथ नहीं आता है। विद्युत प्रवाह की विपरीत रेखाएं।

उपरोक्त कार्रवाई मूल प्रारूप दिखाती है जिसमें बीएलडीसी अवधारणा काम करती है।

कैसे हॉल प्रभाव सेंसर के साथ BLDC मोटर काम करते हैं

अब देखते हैं कि रोटर पर निरंतर गति बनाए रखने के लिए हॉल प्रभाव सेंसर का उपयोग करके वास्तव में उपरोक्त अवधारणा को कैसे लागू किया जाता है।

निम्न उदाहरण आरेख तंत्र को विस्तार से बताता है:

उपरोक्त आरेख में हम मूल रूप से एक सीधा BLDC रोटर / स्टेटर व्यवस्था देखते हैं, जहां बाहरी परिपत्र तत्व घूर्णन रोटर है, जबकि केंद्रीय इलेक्ट्रोमैग्नेट निश्चित स्टेटर बन जाता है।

रोटर को परिधि में निश्चित स्थाई चुम्बकों के जोड़े के रूप में देखा जा सकता है, जिसमें प्रवाह की प्रभावित रेखाओं के रूप में दक्षिणी ध्रुव होता है, केंद्रीय स्टेटर एक मजबूत इलेक्ट्रोमैग्नेट होता है जिसे उत्तरी पर्ज चुंबकीय प्रवाह के बराबर शक्ति उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जब एक के साथ सक्रिय होता है बाहरी डीसी।

हम आंतरिक रोटर परिधि के कोनों में से एक के पास स्थित एक हॉल सेंसर की कल्पना भी कर सकते हैं। हॉल प्रभाव मूल रूप से घूर्णन रोटर के चुंबकीय क्षेत्र को महसूस करता है और स्टेटर इलेक्ट्रोमैग्नेट्स को शक्ति देने के लिए जिम्मेदार नियंत्रण सर्किट को सिग्नल खिलाता है।

ऊपरी स्थिति का हवाला देते हुए, हम रोटर के रिक्त क्षेत्र (जो किसी भी चुंबकीय क्षेत्र से शून्य है) को एक बंद ऑफ स्थिति में रखते हुए हॉल सेंसर के साथ निकट संपर्क में देखते हैं।

इस पल में, हॉल प्रभाव से स्विच ऑफ सिग्नल इलेक्ट्रोमैग्नेट्स पर स्विच करने के लिए नियंत्रण सर्किट को सूचित करता है, जो रोटर के दक्षिणी ध्रुव पर बस कोने में खड़े होने पर पुलिंग प्रभाव को तुरंत प्रेरित करता है।

जब ऐसा होता है तो दक्षिण ध्रुव रोटर पर आवश्यक टॉर्क का उत्पादन करते हुए नीचे आता है और इलेक्ट्रोमैग्नेट के उत्तरी ध्रुव के अनुरूप खुद को संरेखित करने की कोशिश करता है।

हालाँकि इस प्रक्रिया में रोटर का दक्षिणी ध्रुव भी हॉल सेंसर (जैसा कि निचले आरेख में दिखाया गया है) के पास ही खिंचता है जो तुरंत इसका पता लगा लेता है और नियंत्रण सर्किट को सूचित करके स्विच ऑफ इलेक्ट्रोमैग्नेट पर स्विच कर देता है।

इलेक्ट्रोमैग्नेट्स का समय बंद करना महत्वपूर्ण है

हॉल की गति संवेदक द्वारा संकेत के रूप में सही समय पर विद्युत चुम्बकों को बंद करना रोटर गति को रोकना और बाधित करना रोकता है, बल्कि इसे उत्पन्न टॉर्क के माध्यम से गति के साथ ले जाने की अनुमति देता है जब तक कि पिछली स्थिति शुरू नहीं हो जाती है, और हॉल तक। सेंसर अभी तक रोटर के रिक्त क्षेत्र को 'महसूस' करता है और चक्र को दोहराते हुए स्विच ऑफ हो जाता है।

विभिन्न रोटर पदों के अनुसार हॉल सेंसर के ऊपर टॉगल करना एक टॉक के साथ एक निरंतर घूर्णी गति को संक्रमित करता है जो स्टेटर / रोटर चुंबकीय इंटरैक्शन के सीधे आनुपातिक हो सकता है, और हॉल प्रभाव स्थिति को संभोग कर सकता है।

उपरोक्त चर्चा सबसे मौलिक दो चुंबक, एक हॉल सेंसर तंत्र की व्याख्या करती है।

असाधारण रूप से उच्चतर टॉर्क प्राप्त करने के लिए और इलेक्ट्रोमैग्नेट के सेट को अन्य उच्च दक्षता वाले ब्रशलेस मोटर्स में नियोजित किया जाता है जिसमें रोटर मैग्नेट के कई सेंसिंग को लागू करने के लिए एक से अधिक हॉल इफेक्ट सेंसर देखे जा सकते हैं ताकि इलेक्ट्रोमैग्नेट के विभिन्न सेटों को स्विच किया जा सके सही क्रम पसंद किया।

बीएलडीसी मोटर को कैसे नियंत्रित करें

अब तक हम बुनियादी काम करने की अवधारणा को समझ चुके हैं BLDC मोटर्स और सीखा कि रोटर के निरंतर घूर्णन गति को बनाए रखने के लिए एक बाहरी संलग्न इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के माध्यम से मोटर के इलेक्ट्रोमैग्नेट को सक्रिय करने के लिए एक हॉल सेंसर का उपयोग कैसे किया जाता है, अगले भाग में हम रेगिंग का अध्ययन करेंगे कि कैसे BLDC ड्राइवर सर्किट वास्तव में BLDC मोटर्स को नियंत्रित करने के लिए काम करता है

एक निश्चित स्टेटर इलेक्ट्रोमैग्नेट और एक घूर्णन मुक्त चुंबकीय रोटर को लागू करने की विधि पारंपरिक ब्रश किए गए मोटर्स की तुलना में BLDC मोटर्स के लिए बढ़ी हुई दक्षता सुनिश्चित करती है, जिसमें बिल्कुल विपरीत टोपोलॉजी होती है और इसलिए मोटर संचालन के लिए ब्रश की आवश्यकता होती है। ब्रश का उपयोग प्रक्रियाओं को लंबे जीवन, खपत और आकार के मामले में अपेक्षाकृत अक्षम बनाता है।

बीएलडीसी मोटर का नुकसान

हालांकि, बीएलडीसी प्रकार सबसे कुशल मोटर अवधारणा हो सकता है, इसमें एक महत्वपूर्ण दोष यह है कि इसे संचालित करने के लिए बाहरी इलेक्ट्रॉनिक सर्किट की आवश्यकता होती है। हालांकि, आधुनिक आईसी और संवेदनशील हॉल सेंसर के आगमन के साथ यह मुद्दा अब काफी तुच्छ लग रहा है, जब इस अवधारणा के साथ उच्च दक्षता दक्षता शामिल है।

4 चुंबक BLDC ड्राइवर डिज़ाइन

वर्तमान लेख में हम चार चुंबक, सिंगल हॉल सेंसर प्रकार BLDC मोटर के लिए एक सरल और बुनियादी नियंत्रण सर्किट पर चर्चा कर रहे हैं। निम्नलिखित मोटर तंत्र आरेख का संदर्भ देकर मोटर संचालन को समझा जा सकता है:

ऊपर दी गई छवि एक बुनियादी बीएलडीसी मोटर व्यवस्था दिखाती है जिसमें बाहरी रोटर की परिधि में दो मैग्नेट के स्थायी सेट होते हैं और स्टेटर के रूप में केंद्रीय इलेक्ट्रोमैग्नेट (ए, बी, सी, डी) के दो सेट होते हैं।

ए, बी या सी, दोनों में घूर्णी टोक़ को आरंभ करने और बनाए रखने के लिए, डी इलेक्ट्रोमैग्नेट को सक्रिय इलेक्ट्रोड के संबंध में रोटर चुंबक के उत्तर / दक्षिण ध्रुवों की स्थिति के आधार पर एक सक्रिय स्थिति में (कभी भी एक साथ नहीं) होना चाहिए।

कैसे BLDC मोटर ड्राइवर काम करता है

सटीक होने के लिए, आइए ऊपर के परिदृश्य में A और B के साथ एक परिचालित राज्य में दिखाई गई स्थिति को मान लें, जैसे कि A को दक्षिणी ध्रुव से ऊर्जित किया जाता है जबकि B को उत्तरी ध्रुव से जोड़ा जाता है।

इसका अर्थ यह होगा कि साइड A, उसके बाएं नीले उत्तरी ध्रुव पर एक खींचने वाले प्रभाव को बढ़ाएगा और स्टेटर के दाहिनी ओर के दक्षिण ध्रुव पर एक प्रतिकारक प्रभाव डाल सकता है, इसी तरह साइड B निचले लाल दक्षिण ध्रुव को खींच रहा होगा और ऊपरी उत्तर को दोहराएगा। रोटर की ध्रुव .... पूरी प्रक्रिया को रोटर तंत्र पर एक प्रभावशाली दक्षिणावर्त गति के रूप में माना जा सकता है।
चलिए यह भी मान लेते हैं कि उपरोक्त स्थिति में हॉल सेंसर निष्क्रिय अवस्था में है क्योंकि यह एक 'साउथ पोल ऐक्टिवेटेड' हॉल सेंसर डिवाइस हो सकता है।

उपरोक्त प्रभाव रोटर को संरेखित करने और बल देने की कोशिश करेगा, जैसे कि दक्षिण की ओर ख के साथ चेहरे पर ताला लगा हो जबकि साइड ए के साथ उत्तरी ध्रुव, हालांकि इससे पहले कि इस स्थिति को बदलने में सक्षम हो हॉल सेंसर को एक निकटता में लाया जाता है। रोटर के ऊपरी दक्षिणी ध्रुव को स्थानांतरित करना, और जब यह सिर्फ हॉल सेंसर के पार जाता है, तो इसे चालू करने के लिए मजबूर किया जाता है, कनेक्टेड नियंत्रण सर्किट को एक सकारात्मक संकेत भेजना जो तुरंत प्रतिक्रिया देता है और स्विच ऑफ इलेक्ट्रोमैग्नेट्स ए / बी, और स्विच ऑन इलेक्ट्रोमैग्नेट्स सी / डी, यह सुनिश्चित करते हुए कि रोटर के दक्षिणावर्त क्षण को फिर से लागू किया जाता है ताकि रोटर पर एक सुसंगत घूर्णी टोक़ बनाए रखा जा सके।

बेसिक BLDC ड्राइवर सर्किट

हॉल सेंसर ट्रिगर सिग्नल के जवाब में इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के ऊपर वर्णित स्विचिंग को सीधे सरल BLDC नियंत्रण सर्किट विचार का उपयोग करके बहुत सरलता से लागू किया जा सकता है।

सर्किट को इसके बहुत बुनियादी होने के बाद से अधिक स्पष्टीकरण की आवश्यकता नहीं है, हॉल सेंसर की स्थितियों पर स्विच के दौरान, BC547 और युग्मित TIP122 को समान रूप से स्विच किया जाता है, जिसके बदले में आपके कलेक्टर और पॉजिटिव से जुड़े इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के संबंधित सेट चालू होते हैं। , हॉल सेंसर के स्विच ऑफ अवधियों के दौरान, BC547 / TIP122 जोड़ी को स्विच ऑफ किया जाता है, लेकिन इलेक्ट्रोमैग्नेट के विपरीत सेटों को सक्रिय करने पर चरम बाएं TIP122 ट्रांजिस्टर को स्विच किया जाता है।

स्थिति को वैकल्पिक रूप से टॉगल किया जाता है, लगातार तब तक जब तक बिजली बनी रहती है तब तक आवश्यक टार्कों और गति के साथ बीएलडीसी को घूमते हुए रखा जाता है।