Todo sobre las bombas de CC sin escobillas: una guía definitiva
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Este artículo enumera algunos conceptos importantes sobre las bombas de CC sin escobillas. Al final del artículo, utilizamos un infografía para darle una idea rápida de cómo algunos de sus conceptos confusos se relacionan entre sí.
¿Por qué se llama bomba DC sin escobillas?
La bomba de CC sin escobillas se denominó inicialmente debido al uso de un motor de CC sin escobillasEntonces comencemos con el desarrollo del motor de CC.
Pros y contras del motor de CC con escobillas
Los primeros motores de CC se conmutaban mediante conmutadores y escobillas, por lo que se denominaban motores de CC con escobillas. Presentan las siguientes ventajas y desventajas.
Ventajas:
En comparación con el motor de CA, el motor de CC tiene un excelente rendimiento de control de velocidad, un amplio rango de regulación de velocidad, gran torque, buen rendimiento a baja velocidad, rendimiento operativo estable y alta eficiencia.
Contras:
Sin embargo, dado que los motores de CC convencionales se conmutan a través de escobillas y contactos del conmutador, existen varias desventajas:
Chispas, desgaste mecánico, interferencias electromagnéticas, ruido fuerte, vida útil corta…
Debido a su compleja estructura, la bomba presenta baja confiabilidad, es propensa a fallas y requiere mantenimiento frecuente. En un sistema complejo, es una fuente importante de inestabilidad, por lo que su aplicación es limitada.
Ventajas del motor de CC sin escobillas
La invención del motor de corriente continua sin escobillas se benefició del desarrollo de la tecnología electrónica, que utilizaba circuitos de conmutación de transistores en lugar de escobillas y conmutadores.
La estructura del motor de CC sin escobillas es similar a la del motor síncrono de imán permanente de CA, con devanados en el estator e imanes permanentes en el rotor.
Motor cepillado
Motor sin escobillas
Ventajas:
- Hereda todas las ventajas de los motores de corriente continua con escobillas.
- Sin chispas, sin desgaste mecánico, alta confiabilidad, larga vida útil, sin mantenimiento.
Innovación estructural basada en motores de corriente continua sin escobillas
La falla y las fugas del sello del eje son la causa más común de quemaduras en las bombas. Para solucionar este problema por completo y prolongar la vida útil de la bomba de agua, la bomba de CC sin escobillas ha innovado su estructura.
Estructura de la bomba de CC sin escobillas (BLDC PUMP)
Ventilador de rotor: El ventilador de rotor se acciona mediante el campo magnético generado por la bobina y funciona con el líquido. Está completamente aislado de la bobina del estator y de la placa de circuito.
Eje de cerámica: el eje de cerámica de zirconia de calidad ayuda a reducir la resistencia a la rotación y garantiza una larga vida útil de las bombas.
Capa de aislamiento: La capa de aislamiento forma parte del cuerpo de la bomba. Aísla la bobina del estator y la placa de circuito del ventilador del rotor y del líquido. Además, proporciona a la bomba una impermeabilidad total.
Bobina del estator: genera un campo magnético para hacer funcionar el rotor.
Como puede ver en el diagrama de estructura de la BOMBA BLDC anterior, La bobina del estator y la placa de circuito están completamente aisladas del líquido y del rotor por la capa de aislamiento.A diferencia del sello dinámico de la junta tórica, este es un sello estático completo. Garantiza la ausencia total de fugas.
Además de evitar fugas de líquido, esta estructura también aporta otro beneficio: buena disipación del calor, lo que permite que la bomba tenga una vida útil más larga. El medio líquido de bombeo enfría el rotor de operación de alta velocidad y la eficiencia de enfriamiento es mucho mejor. que el enfriamiento del flujo de aire dentro de la bomba de agua tradicional.
Debido a esta estructura única de la bomba de CC sin escobillas, a menudo se le conoce con otro nombre: bomba de accionamiento magnético.
Diferencia entre 2 fases y 3 fases
El principio de funcionamiento de la bomba de agua de CC sin escobillas es similar al de la bomba de agua de CA. Es decir, el rotor gira impulsado por los campos magnéticos variables generados por las bobinas emparejadas del estator. Sin embargo, tenga en cuenta que, a diferencia de las bombas de agua de CA, Las bombas de agua de CC sin escobillas utilizan alimentación de CC de bajo voltaje fuentes en lugar de alimentación de CA de 110 V o 220 V.
La bomba de CC sin escobillas bifásica tiene dos pares de campos magnéticos y un estator de 4 ranuras, mientras que la bomba de CC sin escobillas trifásica tiene tres pares de campos magnéticos y un estator de 6 ranuras.
La bomba de CC sin escobillas bifásica Generalmente tiene un costo menor que la bomba de CC sin escobillas trifásicaEsto se debe a que requiere que el circuito dentro del cuerpo de la bomba coloque el sensor Hall para detectar la posición del rotor.
Para evitar que los componentes electrónicos se quemen, normalmente se requiere que la temperatura del medio bombeado no supere los 60 °C. Asimismo, la potencia de la bomba no debe ser excesiva (ya que la bobina genera mucho calor durante el funcionamiento).
El uso de la bomba de CC sin escobillas trifásica Control de MCU Y detección inteligente de la posición de conmutación en lugar del sensor Hall. Puede colocar el circuito con todos los componentes electrónicos en una caja de control fuera del cuerpo de la bomba, según sus necesidades.
En comparación con una bomba de CC sin escobillas de 2 fases, a La bomba de CC sin escobillas trifásica nos permite aumentar significativamente la potencia nominal de la bomba para mejorar su rendimiento.
Al mismo tiempo, la bomba de CC sin escobillas trifásica puede funcionar en un ambiente de temperatura más alta.
Además, debido al uso de MCU, podemos Puede agregar muchas funciones del programa a la bomba, como protección inversa, protección atascada, protección contra sobrecorriente, control de velocidad manual, programa dotado, etc.
La bomba de CC sin escobillas trifásica supone una mejora importante, para resumir lo anterior.
Control de accionamiento de onda sinusoidal: para reducción de ruido
En comparación con las bombas de agua de CA y CC tradicionales, el ruido de las bombas de CC sin escobillas es muy bajo, de unos 40 dB o menos. Sin embargo, en algunos entornos específicos, como el colchón de la plomería del dormitorio, el sistema de circulación de una pecera, el sistema de refrigeración de la CPU, etc., los requisitos de ruido serán más exigentes.
Para reducir aún más el ruido, hemos adoptado la tecnología de control de accionamiento de onda sinusoidal en lugar de la tecnología de control de accionamiento de onda cuadrada en algunos modelos de productos.
El principio del accionamiento de onda sinusoidal es el siguiente:
El sistema de control de la bomba obtiene la posición precisa del rotor mediante la tecnología de control sin sensores trifásicos. Él utiliza el circuito de control complejo para Proporcionar la corriente de fase cambiante adaptada a cada fuerza electromotriz opuesta. Idealmente, el uso de la tecnología de control de accionamiento por onda sinusoidal puede lograr un par de bomba constante.
Como resultado, en comparación con el accionamiento de onda cuadrada, el accionamiento de onda sinusoidal puede lograr algunas ventajas, entre ellas: Baja fluctuación de par, funcionamiento suave y ruido extremadamente bajo., etc.
Debido a su alto costo, la tecnología de control de onda sinusoidal se utilizó principalmente en el ámbito militar y en algunas aplicaciones de alta exigencia. Sin embargo, en los últimos años, debido a la reducción de precios de los MCU y DSP de alta velocidad, ha recibido cada vez más atención.
Infografía de la relación entre bombas de CC sin escobillas
Con el avance de diversas tecnologías y la continua innovación en materiales y procesos, el rendimiento de las bombas de CC sin escobillas se ha vuelto cada vez más excelente en todos los aspectos. En las últimas décadas, su uso se ha extendido gradualmente en cada vez más campos.
Es el producto de la combinación de tecnología electrónica moderna (incluida la electrónica de potencia, la tecnología microelectrónica), la teoría de control, la tecnología de motores, la mecánica de fluidos y otras disciplinas.
Francamente, no es fácil comprender algunos de sus conceptos. Por eso, escribimos este artículo con la esperanza de que te sea útil. La siguiente infografía te dará una idea rápida de cómo se relacionan algunos de sus conceptos confusos. Si te resulta útil, disfrútalo y compártelo.
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