ما هو نظام التحكم الموجه بالمجال (FOC)؟ ولماذا يتزايد اعتماد أنظمة الدفع تحت الماء على هذا النظام؟

التحكم الموجه بالمجال (FOC) هو تقنية متقدمة للتحكم في المحركات للّوحدات الكهربائية بدون فرشاة. من خلال التحكم الدقيق في مكونات العزم والمجال المغناطيسي، يوفّر FOC تشغيلًا منخفض الضوضاء، عالي الكفاءة، يقلّل من تولّد الحرارة، ويقدّم خرج طاقة سلس للغاية.

في أنظمة الدفع تحت الماء — وخاصةً لـ ROVs (المركبات الغواصة عن بُعد)، وAUVs (المركبات الغواصة المستقلة)، وUSVs (المركبات السطحية غير المأهولة)، وغيرها من المنصات الاحترافية تحت الماء التي تتطلب الثبات والموثوقية — أصبح التحكم FOC الحل الأكثر شيوعًا بسرعة.

عند استخدام التحكم FOC مع APISQUEEN Beluga 24V 30A / 24V 50A ESC و APISQUEEN 24V U92 Pro للدفع تحت الماء، يمكن للمستخدمين تجربة تحسن ملحوظ في التحكم عند السرعات المنخفضة، الأداء الصوتي، وكفاءة الطاقة الإجمالية في التطبيقات الواقعية تحت الماء.

1. كيفية عمل التحكم FOC والمزايا الرئيسية

FOC، المعروف أيضًا باسم التحكم المتجهي (Vector Control)، مصمّم لمحركات BLDC (المحركات الكهربائية بدون فرش) وPMSM (المحركات الدائمة المغناطيسية).

المبدأ الأساسي لـ FOC هو تقسيم تيار المحرك ثلاثي الأطوار رياضيًا إلى مكونين مستقلين:

• مكون العزم (Iq)
  مسؤول مباشرة عن إنتاج عزم المحرك.

• مكون التدفق المغناطيسي (Id)
  مسؤول عن إنشاء والحفاظ على المجال المغناطيسي.

من خلال تعديل حجم وطور هذين المكونين في الوقت الحقيقي، يتيح FOC للمحرك العمل بالقرب من الحالة الكهرومغناطيسية المثالية في جميع الظروف.

المزايا الرئيسية للتحكم FOC مقارنة بالتحكم المربع التقليدي (Square-Wave / Trapezoidal):

• تشغيل سلس للغاية
  إنتاج تيار جيبي يقلل بشكل كبير من تموج العزم، الاهتزاز والصدمات الميكانيكية.

• دقة ممتازة عند السرعات المنخفضة
  دفع ثابت وخطي حتى عند RPM منخفض جدًا، مثالي للمناورة الدقيقة تحت الماء والحفاظ على الموقع.

• كفاءة أعلى
  تحسين استخدام التيار يقلّل من الخسائر الكهربائية ويطيل عمر البطارية.

• تولّد حرارة منخفض
  تقليل خسائر النحاس والحديد يحسن بشكل كبير موثوقية الدفع المغلق تحت الماء.

• ضوضاء منخفضة
  القيادة الموجية الجيبية تقلل الضوضاء الكهرومغناطيسية، ما يجعلها مناسبة للأبحاث العلمية، التفتيش، والتصوير تحت الماء.

جدول مقارنة طرق التحكم:

2. حلول APISQUEEN FOC ESC للدفع تحت الماء

لتلبية متطلبات أنظمة الدفع تحت الماء الصارمة، تقدم APISQUEEN نوعين من ESC FOC عالية الأداء، مصممة خصيصًا للموثوقية والكفاءة والتحكم السلس:

1. APISQUEEN Beluga 24V 30A FOC ESC

• يدعم التحكم PWM، مع تخصيص اختياري عبر RS485 / CAN bus

• بدء تشغيل سلس عند السرعات المنخفضة، مثالي لـ ROV الصغيرة، الأجهزة العلمية، والمنصات المائية الخفيفة

• حماية مدمجة: ضد التيار الزائد، الجهد الزائد، والحماية الحرارية لتعزيز الأمان

2. APISQUEEN Beluga 24V 50A FOC ESC

• قدرة أعلى للمحركات المتوسطة والكبيرة

• استجابة ديناميكية سريعة للتحكم الدقيق عند السرعات المنخفضة وتشغيل ثابت عند الدفع العالي

• مصمّم للعمل لفترات طويلة مستمرة، مما يطيل عمر الدفع تحت الماء

3. الأداء الفعلي لمحرك APISQUEEN 24V U92 Pro تحت الماء

عند دمجU92 Pro مع ESC FOC من APISQUEEN Beluga، يوفر المحرك تحسينات ملحوظة في بيئة المياه الحقيقية:

• ضوضاء تشغيل منخفضة
  المستخدمون أبلغوا عن انخفاض كبير في مستويات الضوضاء عند السرعات المنخفضة والمتوسطة.

• دفع سلس وخطي
  التحكم FOC يضمن استجابة متوقعة للدفع عبر جميع السرعات، مع إزالة الاهتزاز عند السرعات المنخفضة وتقلبات العزم المفاجئة.

• كفاءة أعلى وتولّد حرارة أقل
  خسائر طاقة أقل، زيادة عمر البطارية وتقليل الضغط الحراري، مما يطيل عمر الدفع.

• موثوقية عالية في البيئات القاسية
  تصميم محرك ذو دوار خارجي مع حماية من الرمال والطين والتآكل، ومع FOC يعمل بكفاءة في الظروف المائية المعقدة.

4. مزايا FOC في التطبيقات العملية تحت الماء

1. البحث العلمي والاستكشاف
   انخفاض الضوضاء والدفع المستقر يقلل من التداخل مع أنظمة السونار والأجهزة الحساسة تحت الماء.

2. المناورة الدقيقة عند السرعات المنخفضة
   الأنظمة متعددة الدفع تتطلب تحكمًا دقيقًا عند السرعات المنخفضة لضبط الوضعية، الإبحار، والحفاظ على الموقع — FOC يوفر استجابة سلسة ومتوقعة.

3. تشغيل طويل الأمد
   الكفاءة العالية وتولّد الحرارة المنخفض يجعل FOC مثاليًا للمهام الطويلة والمنصات ذات القدرة على التحمل.

4. العمل في البيئات القاسية
   الدفع تحت الماء المغلق لديه تبديد حرارة محدود. التحكم FOC يقلل تراكم الحرارة، مما يعزز موثوقية النظام الكلية.

5. الأسئلة المتكررة (FAQ)

س1: هل يتطلب التحكم FOC وجود مشفر (Encoder)؟
ليس بالضرورة. العديد من الدفع تحت الماء يستخدم FOC بدون مستشعر، حيث يقدّر المتحكم موضع الدوار برمجيًا، مما يبسط البنية ويحسّن الموثوقية.

س2: هل FOC دائمًا أفضل من التحكم المربع؟
في معظم التطبيقات عالية الأداء، نعم. لكن FOC يتطلب تكلفة أعلى للأجهزة والتطوير. للحالات منخفضة التكلفة أو المبتدئة، قد يكون التحكم المربع كافيًا.

س3: هل يمكن استخدام U92 Pro في مياه البحر؟
نعم. تصميمه المقاوم للتآكل، مع FOC، يضمن تشغيلًا موثوقًا طويل الأمد في بيئات المالحة، والرملية والطينية.

6. الخلاصة

التحكم FOC ليس تقنية جديدة، لكنه أصبح شائعًا بشكل متزايد في أنظمة الدفع تحت الماء نظرًا لمزاياه الواضحة:

• دفع سلس ودقيق، خصوصًا عند السرعات المنخفضة

• تقليل الضوضاء، زيادة الكفاءة، وتحسين القدرة على التحمل

• موثوقية أعلى عند الدمج مع محركات عالية الجودة مثل APISQUEEN 24V U92 Pro

من خلال الجمع بين APISQUEEN Beluga 24V 30A / 50A FOC ESC والمحركات الاحترافية تحت الماء، يمكن للمستخدمين تحقيق دفع أكثر هدوءًا، سلاسة وكفاءة للتطبيقات مثل ROVs، AUVs، منصات البحث، أنظمة التفتيش والقوارب الكهربائية، وحل المشاكل الشائعة المتعلقة بالاهتزاز عند السرعات المنخفضة، الضوضاء وإدارة الحرارة.