เพื่อให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากขึ้น ข้อกำหนดของมอเตอร์กระแสตรงสำหรับเทคโนโลยีการขับขี่มีอะไรบ้าง

บทนำ: มอเตอร์กระแสตรงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวันของเรา ตั้งแต่เครื่องใช้ในครัวเรือนขนาดเล็กไปจนถึงอุปกรณ์รถยนต์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ มอเตอร์กระแสตรงมีจำนวนมาก โดยทั่วไปมอเตอร์กระแสตรงจะแบ่งออกเป็นสองประเภท: มอเตอร์กระแสตรงสนามแม่เหล็กที่คดเคี้ยว และมอเตอร์กระแสตรงสนามแม่เหล็กถาวร

มอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านและมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่าน

เนื่องจากมอเตอร์ทั้งสองประเภทที่มักถูกกล่าวถึง ความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดระหว่างทั้งสองประเภทคือแปรง มอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านใช้แรงแม่เหล็กถาวรเป็นสเตเตอร์ ขดลวดพันบนโรเตอร์ และพลังงานถูกส่งผ่านการกระทำทางกลของแปรงคาร์บอนและเครื่องสับเปลี่ยน ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่ามอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่าน ในขณะที่ไม่มีส่วนประกอบทางกล เช่น สับเปลี่ยนระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ของมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่าน

การลดลงของมอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านนั้นเกิดจากการที่อุปกรณ์จ่ายไฟประสิทธิภาพสูงเป็นสวิตช์ของมอเตอร์นั้นใช้งานได้จริงมากกว่า ประหยัดกว่า และเชื่อถือได้ในโหมดควบคุม โดยแทนที่ข้อดีของมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน ประการที่สอง มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านไม่มีการสึกหรอของแปรง และมีข้อดีมากกว่าในด้านสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนทางกล ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ความน่าเชื่อถือ และอายุการใช้งาน

อย่างไรก็ตาม มอเตอร์แบบมีแปรงถ่านยังคงเป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้สำหรับการใช้งานที่มีต้นทุนต่ำ ด้วยตัวควบคุมและสวิตช์ที่เหมาะสม จึงสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่ดีได้ เนื่องจากแทบไม่ต้องใช้อุปกรณ์ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ระบบควบคุมมอเตอร์ทั้งหมดจึงค่อนข้างถูก นอกจากนี้ยังช่วยประหยัดพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับการเดินสายไฟและขั้วต่อ และลดต้นทุนของสายเคเบิลและขั้วต่อ ซึ่งคุ้มค่ามากในการใช้งานที่ไม่ต้องการประสิทธิภาพด้านพลังงาน

มอเตอร์กระแสตรงและไดรฟ์

มอเตอร์และไดรฟ์แยกจากกันไม่ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเปลี่ยนแปลงของตลาดทำให้เกิดความต้องการมอเตอร์ไดรฟ์ที่สูงขึ้น ประการแรก มีข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือสูง จำเป็นต้องมีฟังก์ชันการป้องกันต่างๆ และจำเป็นต้องมีการจำกัดกระแสไฟในตัวเพื่อควบคุมกระแสของมอเตอร์เมื่อมอเตอร์สตาร์ท หยุด หรือหยุดทำงาน ทั้งหมดนี้ล้วนเป็นการปรับปรุงความน่าเชื่อถือ

อัลกอริธึมควบคุมไดรฟ์ที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น เทคโนโลยีการควบคุมแบบดิจิทัลในการหมุนมอเตอร์ทำได้โดยการควบคุมความเร็วและการควบคุมเฟส และเทคโนโลยีการควบคุมตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูงซึ่งแอคทูเอเตอร์ต้องการนั้น เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการพัฒนาระบบการใช้งานมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง สิ่งนี้ต้องการอัลกอริธึมควบคุมไดรฟ์ที่มีประสิทธิภาพซึ่งนักออกแบบสามารถใช้งานได้ง่าย และตอนนี้ผู้ผลิตหลายรายก็ทำฮาร์ดแวร์อัลกอริธึมโดยตรงและนำไปใช้กับไดรเวอร์ IC ซึ่งสะดวกกว่าสำหรับนักออกแบบในการใช้งาน การออกแบบไดรฟ์ที่สะดวกสบายกำลังได้รับความนิยมมากขึ้น

ความเสถียรยังต้องได้รับการสนับสนุนจากเทคโนโลยีการขับขี่อีกด้วย การเพิ่มประสิทธิภาพของรูปคลื่นในการขับขี่มีผลกระทบอย่างมากต่อการลดเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนของมอเตอร์ เทคโนโลยีการขับเคลื่อนแบบกระตุ้นที่เหมาะกับวงจรแม่เหล็กของมอเตอร์ต่างๆ สามารถลดความเสถียรของมอเตอร์ขณะทำงานได้อย่างมาก นอกจากนี้ยังเป็นการแสวงหาพลังงานที่ลดลงและประสิทธิภาพที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง

บทบาทของการขับฮาล์ฟบริดจ์ ซึ่งเป็นวิธีขับทั่วไปสำหรับมอเตอร์กระแสตรง คือการสร้างสัญญาณทริกเกอร์ AC ผ่านท่อส่งกำลัง ดังนั้นจึงสร้างกระแสขนาดใหญ่เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ต่อไป เมื่อเปรียบเทียบกับฟูลบริดจ์ วงจรขับแบบฮาล์ฟบริดจ์มีต้นทุนค่อนข้างต่ำและขึ้นรูปได้ง่ายกว่า วงจรฮาล์ฟบริดจ์มีแนวโน้มที่จะเกิดการเสื่อมสภาพของรูปคลื่นและการรบกวนระหว่างการแปลงการสั่น วงจรฟูลบริดจ์มีราคาแพงกว่าและซับซ้อนกว่า และไม่ทำให้เกิดการรั่วไหลได้ง่าย

ไดรฟ์ PWM ยอดนิยมเป็นโซลูชันการขับขี่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในมอเตอร์กระแสตรง สาเหตุหนึ่งก็คือสามารถลดการใช้พลังงานของแหล่งจ่ายไฟขับเคลื่อนและมีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายมากขึ้น ปัจจุบัน โซลูชันมอเตอร์ PWM จำนวนมากประสบความสำเร็จในระดับสูงในการปรับปรุงรอบการทำงานที่กว้าง การครอบคลุมความถี่ และลดการใช้พลังงาน

เมื่อมอเตอร์แบบมีแปรงถ่านถูกขับเคลื่อนด้วย PWM การสูญเสียการสวิตชิ่งจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของความถี่ PWM เมื่อลดระลอกปัจจุบันด้วยการเพิ่มความถี่ จำเป็นต้องปรับสมดุลความถี่และประสิทธิภาพ ไดรฟ์ PWM กระตุ้นคลื่นไซน์ของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านยังเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ยอดเยี่ยมในแง่ของประสิทธิภาพ แม้ว่าจะซับซ้อนกว่าก็ตาม

สรุป

เนื่องจากข้อกำหนดด้านการทำงานของตลาดเทอร์มินัลมีการเปลี่ยนแปลง ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของมอเตอร์กระแสตรงและประสิทธิภาพการใช้พลังงานจึงค่อยๆ เพิ่มขึ้น ไม่ว่าจะใช้มอเตอร์ DC แบบมีแปรงถ่านหรือมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน จำเป็นต้องเลือกเทคโนโลยีขับเคลื่อนที่เหมาะสมตามความต้องการของฉาก เพื่อให้การทำงานของมอเตอร์มีความน่าเชื่อถือ เสถียร และมีประสิทธิภาพมากขึ้น