Alles über bürstenlose Gleichstrompumpen – Ein umfassender Leitfaden
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Dieser Artikel listet einige wichtige Konzepte bürstenloser Gleichstrompumpen auf. Am Ende des Artikels verwenden wir eine Infografik um Ihnen einen schnellen Überblick darüber zu geben, wie einige der verwirrenden Konzepte miteinander zusammenhängen.
Warum heißt es bürstenlose Gleichstrompumpe?
Die bürstenlose Gleichstrompumpe wurde ursprünglich aufgrund der Verwendung eines bürstenloser GleichstrommotorBeginnen wir also mit der Entwicklung des Gleichstrommotors.
Vor- und Nachteile von bürstenbehafteten Gleichstrommotoren
Die frühen Gleichstrommotoren wurden durch Kommutatoren und Bürsten kommutiert, daher der Name Bürstengleichstrommotor. Er hat die folgenden Vor- und Nachteile.
Vorteile:
Im Vergleich zum Wechselstrommotor verfügt der Gleichstrommotor über eine hervorragende Drehzahlregelungsleistung, einen großen Drehzahlregelbereich, ein großes Drehmoment, eine gute Leistung bei niedriger Drehzahl, eine stabile Betriebsleistung und eine hohe Effizienz.
Nachteile:
Da herkömmliche Gleichstrommotoren jedoch über Bürsten und Kommutatorkontakte kommutiert werden, gibt es mehrere Nachteile:
Funken, mechanischer Verschleiß, elektromagnetische Störungen, laute Geräusche, kurze Lebensdauer …
Aufgrund der komplexen Struktur ist die Zuverlässigkeit der Pumpe gering, es kommt leicht zu Ausfällen und sie muss häufig gewartet werden. In komplexen Systemen ist dies eine wichtige Ursache für die Unzuverlässigkeit des Systems, sodass ihre Anwendung begrenzt ist.
Vorteile des bürstenlosen Gleichstrommotors
Die Erfindung des bürstenlosen Gleichstrommotors profitierte von der Entwicklung der elektronischen Technologie, bei der anstelle von Bürsten und Kommutatoren Transistor-Kommutierungsschaltungen verwendet wurden.
Der Aufbau des bürstenlosen Gleichstrommotors ähnelt dem des Wechselstrom-Permanentmagnet-Synchronmotors, mit Spulenwicklungen auf dem Stator und Permanentmagneten auf dem Rotor.
Bürstenmotor
Bürstenloser Motor
Vorteile:
- Verfügt über alle Vorteile von Gleichstrommotoren mit Bürsten.
- Keine Funken, kein mechanischer Verschleiß, hohe Zuverlässigkeit, lange Lebensdauer, wartungsfrei.
Strukturinnovation basierend auf bürstenlosen Gleichstrommotoren
Der Ausfall und die Undichtigkeit der Wellendichtung sind die häufigsten Ursachen für Pumpenschäden. Um dieses Problem vollständig zu lösen und die Lebensdauer der Wasserpumpe zu verlängern, wurde die Struktur der bürstenlosen Gleichstrompumpe erneuert.
Aufbau einer bürstenlosen Gleichstrompumpe (BLDC-PUMPE)
Rotorlüfter - Der Rotorlüfter wird durch das von der Spule erzeugte Magnetfeld angetrieben und arbeitet mit der Flüssigkeit. Er ist vollständig von der Statorspule und der Leiterplatte isoliert.
Keramikwelle – Die hochwertige Zirkonoxidkeramikwelle trägt zur Reduzierung des Rotationswiderstands bei und garantiert eine lange Lebensdauer der Pumpen.
Isolationsschicht – Die Isolationsschicht ist Teil des Pumpenkörpers. Sie isoliert die Statorspule und die Leiterplatte vom Rotorlüfter und der Flüssigkeit. Und macht die Pumpe absolut wasserdicht.
Statorspule – Sie erzeugt ein Magnetfeld, um den Rotor anzutreiben.
Wie Sie dem Strukturdiagramm der BLDC-PUMPE oben entnehmen können, Die Statorspule und die Leiterplatte sind durch die Isolationsschicht vollständig von der Flüssigkeit und dem Rotor isoliertIm Gegensatz zur dynamischen Dichtung des O-Rings handelt es sich hierbei um eine vollständig statische Dichtung. Sie garantiert absolute Leckagefreiheit.
Diese Konstruktion verhindert nicht nur das Austreten von Flüssigkeit, sondern bietet auch einen weiteren Vorteil: gute Wärmeableitung, wodurch die Lebensdauer der Pumpe verlängert wird. Das pumpende Flüssigkeitsmedium kühlt den Hochgeschwindigkeitsbetriebsrotor und die Kühleffizienz ist viel besser als die Luftstromkühlung im Inneren der herkömmlichen Wasserpumpe.
Aufgrund dieser einzigartigen Struktur der bürstenlosen Gleichstrompumpe wird sie oft anders genannt: Magnetkupplungspumpe.
Unterschied zwischen 2-Phasen und 3-Phasen
Das Funktionsprinzip der bürstenlosen Gleichstrom-Wasserpumpe ähnelt dem der Wechselstrom-Wasserpumpe. Das heißt, der Rotor wird durch die wechselnden Magnetfelder der Wicklungspaare am Stator angetrieben. Beachten Sie jedoch, dass im Gegensatz zu Wechselstrom-Wasserpumpen bürstenlose Gleichstrom-Wasserpumpen verwenden Niederspannungs-Gleichstrom Quellen anstelle von 110 V oder 220 V Wechselstrom.
Die bürstenlose 2-Phasen-Gleichstrompumpe verfügt über zwei Magnetfeldpaare und einen Stator mit 4 Schlitzen, während die bürstenlose 3-Phasen-Gleichstrompumpe über drei Magnetfeldpaare und einen Stator mit 6 Schlitzen verfügt.
Die 2-phasige bürstenlose Gleichstrompumpe ist in der Regel günstiger als die 3-phasige bürstenlose GleichstrompumpeDies liegt daran, dass die Schaltung im Inneren des Pumpenkörpers den Hall-Sensor zur Erkennung der Rotorposition platzieren muss.
Um sicherzustellen, dass elektronische Komponenten nicht verbrennen, verlangen wir in der Regel, dass die Temperatur des gepumpten Mediums 60 Grad Celsius nicht überschreiten darf. Gleichzeitig sollte die Leistung der Pumpe nicht zu groß sein (da die Wicklungsspule selbst beim Betrieb der Pumpe viel Wärme erzeugt).
Die 3-phasige bürstenlose Gleichstrompumpe verwendet MCU-Steuerung und intelligenter Kommutierungspositionserkennung anstelle des Hallsensors. Sie können die Schaltung mit allen elektronischen Komponenten je nach Bedarf in einem Schaltkasten außerhalb des Pumpenkörpers platzieren.
Im Vergleich zu einer bürstenlosen 2-Phasen-Gleichstrompumpe A Mit der bürstenlosen 3-Phasen-Gleichstrompumpe können wir die Nennleistung der Pumpe deutlich erhöhen und so die Leistung der Pumpe verbessern.
Gleichzeitig kann die 3-phasige bürstenlose Gleichstrompumpe in einem Umgebung mit höheren Temperaturen.
Darüber hinaus können wir durch die Verwendung von MCU kann viele Programmfunktionen hinzufügen an der Pumpe, wie z. B. Rückwärtsschutz, Feststeckschutz, Überstromschutz, manuelle Geschwindigkeitsregelung, Geschenkprogramm usw.
Um das oben Gesagte zusammenzufassen: Die dreiphasige bürstenlose Gleichstrompumpe ist ein Meilenstein-Upgrade.
Sinuswellen-Antriebssteuerung – zur Geräuschreduzierung
Im Vergleich zu Wechselstrom- und herkömmlichen Gleichstrompumpen ist die Geräuschentwicklung der bürstenlosen Gleichstrompumpe sehr gering (ca. 40 dB oder weniger). In bestimmten Umgebungen, wie z. B. bei Matratzen im Schlafzimmer, im Zirkulationssystem eines Aquariums oder im Kühlkreislauf einer CPU, sind die Anforderungen an die Geräuschentwicklung jedoch höher.
Um die Geräuschentwicklung weiter zu reduzieren, haben wir bei einigen Produktmodellen die Steuerungstechnologie für den Sinuswellenantrieb anstelle des Rechteckwellenantriebs übernommen.
Das Prinzip des Sinuswellenantriebs ist wie folgt:
Das Steuerungssystem der Pumpe ermittelt die genaue Position des Rotors durch die sensorlose 3-Phasen-Steuerungstechnologie. Es nutzt den komplexen Regelkreis, um sorgen für den wechselnden Phasenstrom, der auf die jeweils entgegengesetzte elektromotorische Kraft abgestimmt ist. Im Idealfall kann durch den Einsatz einer Sinuswellen-Antriebssteuerungstechnologie erreicht werden ein konstantes Pumpendrehmoment.
Im Vergleich zum Rechteckwellenantrieb kann der Sinuswellenantrieb einige Vorteile erzielen, darunter geringe Drehmomentschwankungen, ruhiger Betrieb, extrem leise, usw.
Aufgrund der hohen Kosten wurde die Sinuswellen-Antriebssteuerungstechnologie hauptsächlich im Militär und in einigen wenigen anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt. In den letzten Jahren hat sie jedoch aufgrund der Preissenkung von Hochgeschwindigkeits-MCUs und -DSPs zunehmend an Bedeutung gewonnen.
Infografik zum Zusammenhang zwischen bürstenlosen Gleichstrompumpen
Mit der Weiterentwicklung verschiedener Technologien und der kontinuierlichen Innovation von Materialien und Prozessen hat sich die Leistung bürstenloser Gleichstrompumpen in allen Aspekten immer weiter verbessert. In den letzten Jahrzehnten hat sich ihre Anwendung in immer mehr Bereichen durchgesetzt.
Es ist das Produkt der Kombination moderner elektronischer Technologie (einschließlich Leistungselektronik, Mikroelektroniktechnologie), Steuerungstheorie, Motortechnologie, Strömungsmechanik und anderer Disziplinen.
Ehrlich gesagt ist es nicht einfach, einige seiner Konzepte zu verstehen. Deshalb haben wir diesen Artikel geschrieben, in der Hoffnung, dass er Ihnen hilft. Die folgende Infografik gibt Ihnen einen schnellen Überblick darüber, wie einige der verwirrenden Konzepte zusammenhängen. Wenn sie hilfreich ist, freuen wir uns über Ihr Interesse und teilen sie gerne.
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