Mitä on FOC-ohjaus? Miksi yhä useammat vedenalaiset potkurit ottavat käyttöön FOC-ohjauksen?

FOC (Field Oriented Control, kenttäorientoitu ohjaus) on edistynyt moottorinohjaustekniikka harjattomille moottoreille. FOC ohjaa tarkasti vääntömomentin ja magneettikentän komponentteja, mikä mahdollistaa hiljaisen toiminnan, korkean hyötysuhteen, vähentää lämmöntuottoa ja tuottaa erittäin tasaisen tehon.

Vesialueen propulsiojärjestelmissä – erityisesti ROV:eissa (etäohjattavat sukellusajoneuvot), AUV:eissa (autonomiset sukellusajoneuvot), USV:eissa (miehittämättömät pinta-alukset) ja muissa ammattimaisissa vedenalaisissa alustoissa, joissa vakaus ja luotettavuus ovat kriittisiä – FOC-ohjaus on nopeasti nousemassa vakiintuneeksi ratkaisuksi.

Kun FOC-ohjausta käytetään yhdessä APISQUEEN Beluga 24V 30A / 24V 50A FOC ESC -sähkösäätimien ja APISQUEEN 24V U92 Pro vedenalaisen potkurin kanssa, käyttäjät voivat kokea merkittävästi parannetun matalan nopeuden ohjauksen, akustisen suorituskyvyn ja energiatehokkuuden todellisissa vedenalaisissa sovelluksissa.

1. FOC-ohjauksen toiminta ja tärkeimmät edut

FOC, eli vektoriohjaus, on suunniteltu BLDC-moottoreille (harjattomat tasavirtamoottorit) ja PMSM-moottoreille (pysyvämagnettiset synkronimoottorit).

FOC:n keskeinen periaate on jakaa kolmivaiheinen moottorivirta matemaattisesti kahteen riippumattomaan komponenttiin:

• Vääntömomenttikomponentti (Iq)
  Vastaa suoraan moottorin vääntömomentin tuottamisesta.

• Kohdekomponentti (Id)
  Vastaa magneettikentän luomisesta ja ylläpidosta.

Säätämällä näiden kahden komponentin suuruutta ja vaihetta reaaliajassa FOC mahdollistaa moottorin toiminnan lähellä sen ihanteellista sähkömagneettista tilaa kaikissa olosuhteissa.

FOC:n pääedut verrattuna perinteiseen neliöaalto-/kolmiomaisohjaukseen:

• Erittäin tasainen toiminta
  Siniaalto vähentää huomattavasti vääntömomentin vaihtelua, värinää ja mekaanisia iskuja.

• Erinomainen matalan nopeuden tarkkuus
  Vakaa ja lineaarinen työntö jopa hyvin alhaisilla kierrosluvuilla, ihanteellinen tarkkaan vedenalaiseen ohjaukseen ja paikoillaan pysymiseen.

• Korkeampi hyötysuhde
  Parempi virran hyödyntäminen vähentää sähköisiä häviöitä ja pidentää akun kestoa.

• Alhaisempi lämmöntuotto
  Kupari- ja rautahäviöiden vähentyminen parantaa tiiviiden vedenalaisten potkurien luotettavuutta.

• Alhainen akustinen melu
  Siniaalto-ohjaus minimoi sähkömagneettisen melun, soveltuu tieteelliseen tutkimukseen, tarkastuksiin ja vedenalaiseen kuvaamiseen.

Ohjausmenetelmien vertailu:

2. APISQUEEN FOC ESC -ratkaisut vedenalaisille potkureille

Vedenalaisten propulsiojärjestelmien vaativien vaatimusten täyttämiseksi APISQUEEN tarjoaa kaksi korkean suorituskyvyn FOC ESC -säädintä, jotka on suunniteltu erityisesti luotettavuutta, tehokkuutta ja tasapainoista ohjausta varten:

1. APISQUEEN Beluga 24V 30A FOC ESC

• Tukee PWM-ohjausta, RS485 / CAN-bus mukautusvalinnalla

• Tasainen käynnistys matalilla nopeuksilla, ihanteellinen pienille ROV:eille, tieteellisille laitteille ja kevyille vedenalaisille alustoille

• Sisäänrakennetut suojat: ylivirta, ylijännite ja lämpösuoja

2. APISQUEEN Beluga 24V 50A FOC ESC

• Korkeampi teho keskikokoisille ja suurille vedenalaisille potkureille

• Nopea dynaaminen vaste sekä tarkkaan matalan nopeuden ohjaukseen että vakaaseen korkeatehoiseen toimintaan

• Suunniteltu pitkäkestoiseen jatkuvaan käyttöön, pidentäen potkurin käyttöikää

3. APISQUEEN 24V U92 Pro vedenalaisen potkurin todellinen suorituskyky

Yhdistettynä APISQUEEN Beluga FOC ESC -säätimiin U92 Pro tarjoaa merkittäviä parannuksia todellisessa vedenalaisessa ympäristössä:

• Alhaisempi käyttömelu
  Käyttäjät raportoivat merkittävästi pienempiä melutasoja matalilla ja keskinopeuksilla.

• Tasainen ja lineaarinen työntö
  FOC-ohjaus varmistaa ennustettavan työntövastauksen koko nopeusalueella ja poistaa matalan nopeuden tärinän ja äkilliset vääntömomentin hyppäykset.

• Korkeampi hyötysuhde ja vähäisempi lämpö
  Energiahäviöt vähenevät, akun kesto pitenee ja lämpörasitus pienenee, mikä pidentää potkurin käyttöikää.

• Korkea luotettavuus haastavissa olosuhteissa
  U92 Pro:ssa on ulkoinen roottorimoottori ja hiekkaa, mutaa ja korroosiota kestävä kotelo; FOC:n kanssa se toimii luotettavasti monimutkaisissa vedenalaisissa olosuhteissa.

4. FOC-ohjauksen edut käytännön vedenalaisissa sovelluksissa

1. Tieteellinen tutkimus ja tutkimusmatkat
   Alhainen melu ja vakaa työntö minimoivat häiriöt sonar-järjestelmille ja herkille vedenalaisille instrumenteille.

2. Tarkka matalan nopeuden ohjaus
   Monipotkuroiset järjestelmät vaativat tarkan ohjauksen matalilla nopeuksilla asennon säätämiseen, liikkumiseen ja paikallaan pysymiseen – FOC tarjoaa tasaisen ja ennustettavan vasteen.

3. Pitkäkestoinen jatkuva käyttö
   Korkea hyötysuhde ja vähäinen lämmöntuotto tekevät FOC:sta ihanteellisen pitkille tehtäville ja kestävyyteen painottuville alustoille.

4. Toiminta haastavissa ympäristöissä
   Tiiviillä vedenalaisilla potkureilla on rajallinen lämmönpoisto; FOC vähentää lämmön kertymistä ja parantaa merkittävästi järjestelmän luotettavuutta.

5. Usein kysytyt kysymykset (FAQ)

K1: Tarvitseeko FOC-ohjaus enkooderia?
Ei välttämättä. Monet vedenalaiset potkurit käyttävät sensoreitta FOC:ta, jossa ohjain arvioi roottorin sijainnin algoritmisesti, mikä yksinkertaistaa järjestelmän rakennetta ja parantaa luotettavuutta.

K2: Onko FOC aina parempi kuin neliöaaltokontrolli?
Useimmissa korkean suorituskyvyn sovelluksissa kyllä. FOC vaatii kuitenkin korkeammat laitteisto- ja kehityskustannukset. Edullisissa tai aloittelijasovelluksissa neliöaaltokontrolli voi riittää.

K3: Voiko APISQUEEN U92 Proa käyttää merivedessä?
Kyllä. Sen korroosionkestävä rakenne yhdistettynä FOC:iin takaa luotettavan pitkäaikaisen toiminnan suolavedessä, hiekassa ja mudassa.

6. Yhteenveto

FOC ei ole uusi teknologia, mutta se on yhä suositumpi vedenalaisissa propulsiojärjestelmissä sen selkeiden etujen vuoksi:

• Tasainen ja tarkka työntö erityisesti matalilla nopeuksilla

• Melun vähentäminen, parempi tehokkuus ja pidempi kesto

• Parempi luotettavuus yhdistettynä korkealaatuisiin potkureihin, kuten APISQUEEN 24V U92 Pro

Yhdistämällä APISQUEEN Beluga 24V 30A / 50A FOC ESC:t ammattimaisiin vedenalaisiin potkureihin käyttäjät voivat saavuttaa hiljaisemman, tasaisemman ja tehokkaamman propulsion ROV:eissa, AUV:eissa, tutkimusalustoilla, tarkastusjärjestelmissä ja sähköveneissä, ratkaisten tehokkaasti matalan nopeuden tärinään, meluun ja lämmönhallintaan liittyvät yleiset ongelmat.