Dlaczego silniki bezszczotkowe Roger Technology różnią się od typowych silników brushless?
Silniki bezszczotkowe stały się w ostatnich latach standardem w wielu branżach – od sprzętu AGD, przez wentylatory i drony, aż po zaawansowane systemy przemysłowe. Również w automatyce bram coraz częściej spotykamy napędy określane jako brushless.
Warto jednak wiedzieć, że określenie „silnik bezszczotkowy” nie oznacza jednej konkretnej technologii. W praktyce istnieje kilka różnych typów takich silników, które różnią się konstrukcją, sposobem sterowania oraz kulturą pracy.
W przypadku napędów Roger Technology mamy do czynienia z rozwiązaniem zdecydowanie bardziej zaawansowanym niż typowe silniki brushless stosowane w wielu urządzeniach.
Aby zrozumieć tę różnicę, trzeba przyjrzeć się bliżej technologii stojącej za tymi napędami.
BLDC vs BLAC – dwa różne światy silników bezszczotkowych
Silniki BLAC Roger Technology stosowane w naszych napędach to SILNIKI CYFROWE.
Jednal … najczęściej spotykanym typem silnika bezszczotkowego w wielu urządzeniach jest BLDC (Brushless DC Motor).
Jest to silnik z magnesami trwałymi, który zasilany jest napięciem stałym, ale sterownik przekształca to napięcie w trójfazowy prąd zmienny podawany na uzwojenia.
Kluczową cechą silników BLDC jest trapezowa charakterystyka napięcia SEM (back-EMF). W praktyce oznacza to, że sterowanie silnikiem odbywa się zwykle poprzez tzw. komutację sześciostopniową (6-step commutation).
Sterownik przełącza fazy co 60° elektrycznych, tworząc przebieg prądu o charakterze zbliżonym do prostokątnego.
Takie rozwiązanie ma kilka zalet:
stosunkowo prostą elektronikę sterującą
mniejsze wymagania obliczeniowe dla sterownika
niższy koszt produkcji.
Dlatego silniki BLDC świetnie sprawdzają się w:
wentylatorach
pompach
sprzęcie AGD
prostych napędach elektrycznych.
Jednocześnie mają one pewne ograniczenia wynikające z samej zasady działania.
Problem tętnień momentu w klasycznych silnikach BLDC
Komutacja sześciostopniowa powoduje, że moment obrotowy silnika nie jest idealnie stały.
Występują tzw. tętnienia momentu (torque ripple), które są naturalnym efektem skokowego przełączania faz.
W praktyce oznacza to, że przy niskich prędkościach silnik może:
generować drobne pulsacje momentu
powodować mikrowibracje
generować większy hałas.
W wielu zastosowaniach nie stanowi to problemu. Jednak w aplikacjach wymagających płynnej, precyzyjnej kontroli ruchu, takie zjawiska są wyraźnie odczuwalne.
BLDC vs BLAC – technologia wyższej klasy
Napędy Roger Technology wykorzystują inny typ silnika bezszczotkowego: BLAC (Brushless AC Motor)
W tym przypadku charakterystyka napięcia SEM jest sinusoidalna, a sterownik generuje sinusoidalny przebieg prądu w uzwojeniach.
Do sterowania stosuje się zaawansowany algorytm FOC – Field Oriented Control, czyli sterowanie wektorowe.
W przeciwieństwie do prostych sterowników BLDC, FOC:
oblicza w czasie rzeczywistym wektor prądu
kontroluje pole magnetyczne wirnika
precyzyjnie steruje momentem silnika.
W praktyce oznacza to, że silnik działa bardziej jak serwonapęd przemysłowy niż jak klasyczny silnik elektryczny.
Efekt: niemal idealnie płynny moment obrotowy
Dzięki sinusoidalnemu sterowaniu oraz kontroli wektorowej BLAC generuje praktycznie idealnie gładki moment obrotowy w całym zakresie pracy.
W porównaniu z klasycznym BLDC daje to:
znacznie mniejsze drgania
cichszą pracę
bardziej płynny ruch przy niskich prędkościach
bardzo precyzyjne sterowanie momentem.
W automatyce bram ma to OGROMNE znaczenie.
Napęd musi nie tylko poruszać skrzydłem lub bramą przesuwną, ale również:
płynnie rozpędzać ciężką konstrukcję
precyzyjnie zwalniać przed końcem ruchu
reagować na przeszkody.
Silnik jako część cyfrowego systemu sterowania
Kolejną istotną cechą technologii Roger Technology jest fakt, że silnik nie działa jako oddzielny element napędu.
Został zaprojektowany jako część kompletnego cyfrowego systemu sterowania, który obejmuje:
silnik BLAC
wysokorozdzielczy system pomiaru położenia
cyfrowy sterownik.
W wielu rozwiązaniach stosowanych w automatyce bram silniki BLDC wykorzystują jedynie czujniki Halla, które dają stosunkowo niską rozdzielczość informacji o położeniu wirnika.
W napędach Roger Technology silnik generuje bardzo dużą liczbę impulsów na obrót, co pozwala sterownikowi na dokładną analizę:
pozycji
prędkości
momentu obrotowego.
Dzięki temu możliwe jest znacznie bardziej precyzyjne sterowanie ruchem bramy.
Dlaczego ma to znaczenie w praktyce?
Dla użytkownika końcowego różnice technologiczne przekładają się na bardzo konkretne efekty.
Napędy oparte na technologii BLAC i sterowaniu FOC oferują:
znacznie płynniejszą pracę brama startuje i zatrzymuje się bez szarpnięć.
niższy poziom hałasu sinusoidalny przebieg prądu minimalizuje drgania.
precyzyjniejszą kontrolę momentu napęd może dokładniej reagować na zmiany obciążenia.
lepsze wykrywanie przeszkód zmiana momentu obrotowego jest natychmiast wykrywana przez sterownik.
stabilną pracę przy bardzo małych prędkościach co jest kluczowe podczas końcowego domykania bramy.
Technologia znana z serwonapędów i pojazdów elektrycznych
Warto podkreślić, że technologia BLAC z kontrolą wektorową nie jest nowością w świecie elektromechaniki.
Jest ona powszechnie stosowana w:
serwonapędach przemysłowych
robotyce
pojazdach elektrycznych
nowoczesnych systemach HVAC.
To rozwiązanie uznawane za bardziej zaawansowane technologicznie niż klasyczne sterowanie BLDC.
W automatyce bram nadal nie jest jednak standardem – dlatego napędy Roger Technology wykorzystujące tę technologię wyróżniają się na rynku.
To dopiero początek
Różnice między silnikami BLDC a technologią BLAC stosowaną w napędach Roger Technology nie kończą się na sposobie sterowania.
W kolejnych artykułach pokażemy m.in.:
dlaczego sposób sterowania silnikiem wpływa na kulturę pracy i hałas napędu
jak technologia BLAC pozwala osiągnąć bardzo wysoką sprawność energetyczną
dlaczego napędy Roger Technology mogą pracować w trybie super intensive use.
Jeśli interesuje Cię temat nowoczesnych technologii napędów bramowych, śledź nasz blog i kampanię Pan Roger’ek EDUKUJE – w kolejnych wpisach będziemy rozwijać ten temat krok po kroku.
Pan Roger’ek EDUKUJE #1
Dlaczego silniki bezszczotkowe Roger Technology różnią się od typowych silników brushless?
Silniki bezszczotkowe stały się w ostatnich latach standardem w wielu branżach – od sprzętu AGD, przez wentylatory i drony, aż po zaawansowane systemy przemysłowe. Również w automatyce bram coraz częściej spotykamy napędy określane jako brushless.
Warto jednak wiedzieć, że określenie „silnik bezszczotkowy” nie oznacza jednej konkretnej technologii. W praktyce istnieje kilka różnych typów takich silników, które różnią się konstrukcją, sposobem sterowania oraz kulturą pracy.
W przypadku napędów Roger Technology mamy do czynienia z rozwiązaniem zdecydowanie bardziej zaawansowanym niż typowe silniki brushless stosowane w wielu urządzeniach.
Aby zrozumieć tę różnicę, trzeba przyjrzeć się bliżej technologii stojącej za tymi napędami.
BLDC vs BLAC – dwa różne światy silników bezszczotkowych
Silniki BLAC Roger Technology stosowane w naszych napędach to SILNIKI CYFROWE.
Jednal … najczęściej spotykanym typem silnika bezszczotkowego w wielu urządzeniach jest BLDC (Brushless DC Motor).
Jest to silnik z magnesami trwałymi, który zasilany jest napięciem stałym, ale sterownik przekształca to napięcie w trójfazowy prąd zmienny podawany na uzwojenia.
Kluczową cechą silników BLDC jest trapezowa charakterystyka napięcia SEM (back-EMF). W praktyce oznacza to, że sterowanie silnikiem odbywa się zwykle poprzez tzw. komutację sześciostopniową (6-step commutation).
Sterownik przełącza fazy co 60° elektrycznych, tworząc przebieg prądu o charakterze zbliżonym do prostokątnego.
Takie rozwiązanie ma kilka zalet:
Dlatego silniki BLDC świetnie sprawdzają się w:
Jednocześnie mają one pewne ograniczenia wynikające z samej zasady działania.
Problem tętnień momentu w klasycznych silnikach BLDC
Komutacja sześciostopniowa powoduje, że moment obrotowy silnika nie jest idealnie stały.
Występują tzw. tętnienia momentu (torque ripple), które są naturalnym efektem skokowego przełączania faz.
W praktyce oznacza to, że przy niskich prędkościach silnik może:
W wielu zastosowaniach nie stanowi to problemu. Jednak w aplikacjach wymagających płynnej, precyzyjnej kontroli ruchu, takie zjawiska są wyraźnie odczuwalne.
BLDC vs BLAC – technologia wyższej klasy
Napędy Roger Technology wykorzystują inny typ silnika bezszczotkowego:
BLAC (Brushless AC Motor)
W tym przypadku charakterystyka napięcia SEM jest sinusoidalna, a sterownik generuje sinusoidalny przebieg prądu w uzwojeniach.
Do sterowania stosuje się zaawansowany algorytm FOC – Field Oriented Control, czyli sterowanie wektorowe.
W przeciwieństwie do prostych sterowników BLDC, FOC:
W praktyce oznacza to, że silnik działa bardziej jak serwonapęd przemysłowy niż jak klasyczny silnik elektryczny.
Efekt: niemal idealnie płynny moment obrotowy
Dzięki sinusoidalnemu sterowaniu oraz kontroli wektorowej BLAC generuje praktycznie idealnie gładki moment obrotowy w całym zakresie pracy.
W porównaniu z klasycznym BLDC daje to:
W automatyce bram ma to OGROMNE znaczenie.
Napęd musi nie tylko poruszać skrzydłem lub bramą przesuwną, ale również:
Silnik jako część cyfrowego systemu sterowania
Kolejną istotną cechą technologii Roger Technology jest fakt, że silnik nie działa jako oddzielny element napędu.
Został zaprojektowany jako część kompletnego cyfrowego systemu sterowania, który obejmuje:
W wielu rozwiązaniach stosowanych w automatyce bram silniki BLDC wykorzystują jedynie czujniki Halla, które dają stosunkowo niską rozdzielczość informacji o położeniu wirnika.
W napędach Roger Technology silnik generuje bardzo dużą liczbę impulsów na obrót, co pozwala sterownikowi na dokładną analizę:
Dzięki temu możliwe jest znacznie bardziej precyzyjne sterowanie ruchem bramy.
Dlaczego ma to znaczenie w praktyce?
Dla użytkownika końcowego różnice technologiczne przekładają się na bardzo konkretne efekty.
Napędy oparte na technologii BLAC i sterowaniu FOC oferują:
znacznie płynniejszą pracę
brama startuje i zatrzymuje się bez szarpnięć.
niższy poziom hałasu
sinusoidalny przebieg prądu minimalizuje drgania.
precyzyjniejszą kontrolę momentu
napęd może dokładniej reagować na zmiany obciążenia.
lepsze wykrywanie przeszkód
zmiana momentu obrotowego jest natychmiast wykrywana przez sterownik.
stabilną pracę przy bardzo małych prędkościach
co jest kluczowe podczas końcowego domykania bramy.
Technologia znana z serwonapędów i pojazdów elektrycznych
Warto podkreślić, że technologia BLAC z kontrolą wektorową nie jest nowością w świecie elektromechaniki.
Jest ona powszechnie stosowana w:
To rozwiązanie uznawane za bardziej zaawansowane technologicznie niż klasyczne sterowanie BLDC.
W automatyce bram nadal nie jest jednak standardem – dlatego napędy Roger Technology wykorzystujące tę technologię wyróżniają się na rynku.
To dopiero początek
Różnice między silnikami BLDC a technologią BLAC stosowaną w napędach Roger Technology nie kończą się na sposobie sterowania.
W kolejnych artykułach pokażemy m.in.:
Jeśli interesuje Cię temat nowoczesnych technologii napędów bramowych, śledź nasz blog i kampanię Pan Roger’ek EDUKUJE – w kolejnych wpisach będziemy rozwijać ten temat krok po kroku.
Może Cię również zainteresować
Czas na Polskę 2024
Konwencja biznesowa pod hasłem #wearebrushless
Kolejne szkolenie dla instalatorów automatyki do bram Roger Technology!
PRZEŁOM W BRANŻY AUTOMATYKI BRAMOWEJ, CYFROWE SILNIKI BEZSZCZOTKOWE