محتويات [ − ]

1. لماذا تُسمى مضخة التيار المستمر بدون فرش؟

كان اسم مضخة التيار المستمر عديمة الفرش في البداية بسبب استخدام محرك تيار مستمر بدون فرش. فلنبدأ إذن بتطوير محركات التيار المستمر.

1.1 مزايا وعيوب محرك التيار المستمر ذو الفرش

كانت محركات التيار المستمر الأولى تُبدَّل بواسطة مبدلات وفرش، ولذلك سُميت محركات التيار المستمر ذات الفرش كما كان شائعًا بين العامة. ولها المزايا والعيوب التالية.

الإيجابيات:

بالمقارنة مع محرك التيار المتردد، يتميز محرك التيار المستمر بأداء ممتاز في التحكم في السرعة، ونطاق واسع لتنظيم السرعة، وعزم دوران كبير، وأداء جيد عند السرعات المنخفضة، وأداء تشغيل مستقر، وكفاءة عالية.

السلبيات:

ومع ذلك، بما أن محركات التيار المستمر التقليدية يتم تبديلها من خلال الفرش وموصلات التبديل، فهناك العديد من العيوب: شرارات، تآكل ميكانيكي، تداخل كهرومغناطيسي، ضوضاء عالية، عمر تشغيلي قصير...

نظراً لبنيتها المعقدة، فإن موثوقية المضخة ضعيفة، وعرضة للأعطال، وتتطلب صيانة دورية. وفي الأنظمة المعقدة، تُعدّ المضخة مصدراً مهماً لعدم موثوقية النظام، مما يحدّ من استخدامها.

1.2 مزايا محرك التيار المستمر بدون فرش

استفاد اختراع محرك التيار المستمر بدون فرش من تطور التكنولوجيا الإلكترونية، التي استخدمت دوائر تبديل الترانزستور بدلاً من الفرش والمبدلات.

إن بنية محرك التيار المستمر عديم الفرش تشبه بنية محرك التيار المتردد المتزامن ذي المغناطيس الدائم، حيث توجد ملفات على الجزء الثابت ومغناطيسات دائمة على الجزء الدوار.

الإيجابيات:

• يرث جميع مزايا محركات التيار المستمر ذات الفرش.
• لا شرارات، لا تآكل ميكانيكي، موثوقية عالية، عمر طويل، لا يحتاج إلى صيانة.

2. ابتكار هيكلي قائم على محركات التيار المستمر عديمة الفرش

يُعدّ تلف مانع تسرب عمود المضخة وتسريب الماء السبب الأكثر شيوعًا لاحتراقها. ولحلّ هذه المشكلة تمامًا وإطالة عمر المضخة، طُوّرت المضخة الكهربائية عديمة الفرش ذات التيار المستمر بتصميم جديد.

كما ترون في مخطط هيكل مضخة BLDC أعلاه،, يتم عزل ملف الجزء الثابت ولوحة الدائرة الكهربائية تمامًا عن السائل والدوار بواسطة طبقة العزل.. على عكس مانع التسرب الديناميكي للحلقة الدائرية، فإن هذا مانع تسرب ثابت تمامًا. وهو يضمن عدم حدوث أي تسرب على الإطلاق.

إضافة إلى منع تسرب السوائل، يوفر هذا الهيكل فائدة أخرى أيضاً: تبديد جيد للحرارة, مما يسمح للمضخة بعمر خدمة أطول. يعمل سائل الضخ على تبريد الدوار عالي السرعة، وتكون كفاءة التبريد أفضل بكثير. مقارنةً بتبريد تدفق الهواء داخل مضخة المياه التقليدية.

بسبب هذا الهيكل الفريد لمضخة التيار المستمر عديمة الفرش، فإنها غالباً ما تُطلق عليها اسم آخر: مضخة محرك مغناطيسي.

3. الفرق بين التيار ثنائي الطور والتيار ثلاثي الطور

مبدأ عمل مضخة المياه ذات التيار المستمر عديمة الفرش مشابه لمبدأ عمل مضخة المياه ذات التيار المتردد. أي أن الدوار يدور بفعل المجالات المغناطيسية المتغيرة الناتجة عن ملفات اللف المزدوجة على الجزء الثابت. ولكن يرجى ملاحظة أنه على عكس مضخات المياه ذات التيار المتردد،, تستخدم مضخات المياه التي تعمل بالتيار المستمر بدون فرش مصادر طاقة منخفضة الجهد تعمل بالتيار المستمر بدلاً من طاقة التيار المتردد 110 فولت أو 220 فولت.

تحتوي مضخة التيار المستمر عديمة الفرشاة ثنائية الطور على زوجين من المجالات المغناطيسية وجزء ثابت مكون من 4 فتحات، بينما تحتوي مضخة التيار المستمر عديمة الفرشاة ثلاثية الطور على ثلاثة أزواج من المجالات المغناطيسية وجزء ثابت مكون من 6 فتحات.

مضخة التيار المستمر ثنائية الطور بدون فرش عادة ما تكون تكلفتها أقل من تكلفة مضخة التيار المستمر ثلاثية الأطوار عديمة الفرش. وذلك لأنه يتطلب وجود دائرة داخل جسم المضخة لوضع مستشعر هول للكشف عن موضع الدوار.

لضمان عدم احتراق المكونات الإلكترونية، نشترط عادةً ألا تتجاوز درجة حرارة الوسط الذي يتم ضخه 60 درجة مئوية. وفي الوقت نفسه، يجب ألا تكون قدرة المضخة عالية جدًا (لأن ملف اللفائف نفسه سيولد حرارة كبيرة أثناء تشغيل المضخة).

تستخدم مضخة التيار المستمر ثلاثية الأطوار بدون فرش التحكم بواسطة وحدة التحكم الدقيقة (MCU) ويتم استخدام نظام ذكي للكشف عن موضع التبديل بدلاً من مستشعر هول. يمكنك وضع الدائرة مع جميع المكونات الإلكترونية في صندوق تحكم خارج جسم المضخة حسب احتياجاتك.

بالمقارنة مع مضخة التيار المستمر ثنائية الطور بدون فرش،, تتيح لنا مضخة التيار المستمر ثلاثية الأطوار عديمة الفرش زيادة قدرة المضخة المقدرة بشكل كبير لتحسين أدائها..

في الوقت نفسه، يمكن لمضخة التيار المستمر ثلاثية الأطوار عديمة الفرش أن تعمل في بيئة ذات درجة حرارة مرتفعة.

بالإضافة إلى ذلك، وبسبب استخدام وحدة التحكم الدقيقة (MCU)،, يمكننا إضافة العديد من وظائف البرنامج للمضخة، مثل الحماية من الانعكاس، والحماية من التعطل، والحماية من التيار الزائد، والتحكم اليدوي في السرعة، والبرنامج الموهوب، وما إلى ذلك.

إن مضخة التيار المستمر ثلاثية الأطوار عديمة الفرش تمثل ترقية هامة، باختصار لما سبق.

4. التحكم في محرك الموجة الجيبية - لتقليل الضوضاء

بالمقارنة مع مضخة المياه التي تعمل بالتيار المتردد ومضخة المياه التقليدية التي تعمل بالتيار المستمر، فإن ضوضاء مضخة المياه عديمة الفرش التي تعمل بالتيار المستمر منخفضة للغاية، حوالي 40 ديسيبل أو أقل. ومع ذلك، في بعض البيئات الخاصة، مثل نظام السباكة المستخدم في غرفة النوم، ونظام تدوير المياه في حوض السمك، ونظام تبريد وحدة المعالجة المركزية، وما إلى ذلك، ستكون متطلباتنا المتعلقة بالضوضاء أكثر أهمية.

لتقليل الضوضاء بشكل أكبر، اعتمدنا تقنية التحكم في محرك الموجة الجيبية بدلاً من محرك الموجة المربعة في بعض طرازات المنتجات.

مبدأ تشغيل الموجة الجيبية هو كما يلي: يحصل نظام التحكم في المضخة على الموضع الدقيق للدوار من خلال تقنية التحكم ثلاثية الأطوار بدون مستشعر. يستخدم دائرة تحكم معقدة لتوفير تيار الطور المتغير المتوافق مع كل قوة دافعة كهربائية معاكسة. من الناحية المثالية، يمكن تحقيق ذلك باستخدام تقنية التحكم في محرك الموجة الجيبية عزم دوران المضخة الثابت.

ونتيجة لذلك، بالمقارنة مع محرك الموجة المربعة، يمكن لمحرك الموجة الجيبية أن يحقق بعض المزايا، بما في ذلك تذبذب منخفض في عزم الدوران، تشغيل سلس، ضوضاء منخفضة للغاية, ، إلخ.

نظراً لتكلفتها العالية، اقتصر استخدام تقنية التحكم بمحرك الموجة الجيبية بشكل رئيسي على المجال العسكري وبعض التطبيقات ذات المتطلبات العالية. إلا أنها حظيت باهتمام متزايد في السنوات الأخيرة، وذلك بفضل انخفاض أسعار وحدات التحكم الدقيقة عالية السرعة ومعالجات الإشارات الرقمية.

5. رسم بياني لعلاقة مضخة التيار المستمر بدون فرش

مع تطور التقنيات المختلفة والابتكار المستمر في المواد والعمليات، أصبح أداء مضخات التيار المستمر عديمة الفرش أكثر تميزًا من جميع النواحي، وقد انتشر استخدامها تدريجيًا في مجالات متزايدة خلال العقود القليلة الماضية.

وهو نتاج مزيج من التكنولوجيا الإلكترونية الحديثة (بما في ذلك إلكترونيات الطاقة، وتكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة)، ونظرية التحكم، وتكنولوجيا المحركات، وميكانيكا الموائع، وغيرها من التخصصات.

بصراحة، ليس من السهل فهم بعض مفاهيمه. لذا كتبنا هذه المقالة على أمل أن تساعدكم. سيوضح لكم الرسم البياني التالي كيفية ترابط بعض مفاهيمه المُربكة. إذا كان مفيدًا، تفضلوا بقراءته ومشاركته.