roboforum.ru

Так, надоело постоянное тро-ло-ло. Объявляем десятилетие изучения BLDC моторов. Взываю к духу учителя. Желающие присоединяются.



оглавление:
Теория
-Теория
-Аппноты, хаутушки, мануалы
-linvinus - подробно об управлении двигателем

Двигатели
-Двигатель бессенсорный высокооборотистый
-Двигатель сенсорный высокооборотистый
-Двигатель сенсорный низкооборотистый (в т.ч. и "удерживающий")
- перемотка BLDC под свои нужды
- самодельные BLDC

Контроллеры
-Самодельные контроллеры/драйверы
-Покупные контроллеры с перепрошивкой

Управление с ПК
-Управляющее ПО (контроль, измерения, настройка)

Механизмы на основе BLDC
- BLDC Сервоприводы

Dmitry__ писал(а):

Myp писал(а):вопрос, скока магнитиков клеить на ротор?

Есть книга, гуглить "BrushlessPermanentMagnetMotorDesignVersion2".
Еще есть онлайн калькуляторы, типа:
http://www.bavaria-direct.co.za/scheme/calculator/
https://www.emetor.com/edit/windings/

Для меня самое понятное соотношение: 1, 2 или 4 магнита на одну группу полюсов (группа = 3 полюса). Т.е. те соотношения которые не дают пульсаций гармоник в калькуляторе при нажатии кнопки "advanced".
Например: 12s16m, 12s8m, 18s12m, 18s6m и.т.д. Подбирать так: Число слотов делим на 3 и умножаем на 1, 2 или 4.

linvinus, ты уверен что правильные формулы написал?
Выводы получились неутешительные

linvinus писал(а):Потери в двигателе:
нагрев - I^2*R...
Сила ампера зависит от числа витков но, чем больше число витков тем больше сопротивление, следовательно больше нагрев, причём зависимость экспоненциальная.

Формулы то вроде правильные, только вот вывод с ними не согласуется )

квадратично нагрев растет с ростом тока, а не сопротивления. за счет этого можно получать высокомоментные двигатели и низкоскоростные. т.к. поток получаем за счет кол-ва витков, а не тока.

avr123.nm.ru писал(а):Главное учебники не читать! А то можете узнать как правильно.

Я не говорю что учебники читать не нужно.
Но мы вроде как обобщаем информацию.
Чтобы читатель, без изучения полной математической модели двигателя, прочитав ветку, мог понять, чем отличается мотор XXX-3040-2000 от YYY-5020-380 или ZZZ.
И как это получается что мотор размером с яйцо мощностью 1000Вт, а мотор-колесо для велосипедов (диаметр 30см) всего 250-800Вт.
Т.е. выводы пригодные для практического применения.

Duhas писал(а):Формулы то вроде правильные, только вот вывод с ними не согласуется )

Ну выразился не корректно.
Конечно квадратично по току. Но и про сопротивление не забываем.

Dmitry__ писал(а):linvinus, ты уверен что правильные формулы написал?

Если ещё где то что то напутал поправьте.
Да формулы конечно не полные (учитывают не все факторы), но мы постепенно их расширим.

Dmitry__ писал(а):Выводы получились неутешительные

А что не так с выводами?

Я к тому, что есть ещё одно ограничение, которое мы пока не принимали во внимание - источник питания.
Если есть только один источник питания и он физически не позволяет получить больше тока чем нам нужно, то повышать мощность мотора можно за счёт количества витков, но возрастают потери. К тому же, объём пространства для намотки провода ограничен, поэтому чтобы уместить больше провода нужно увеличивать габариты.

Но тут есть и другие хитрости.
Во первых, для снижения сопротивления (и не только) мотают не одним толстым проводом а несколькими более тонкими соединёнными параллельно.

Во вторых, можно поиграться соединением звезда - треугольник.
Основные отличия:
При соединении обмоток в Звезду
получается большее сопротивление
в результате больше потери на нагрев
больше момент на валу
генерируется большая противоэдс (т.е. максимальная скорость двигателя меньше)

При соединении обмоток в треугольник:
всё с точностью до наоборот.
меньше сопротивление, меньше момент, больше максимальная скорость.

Можно грубо прикинуть следующим образом
допустим есть мотор XXX-3040-2000 , т.е. 2000(об/мин)/вольт и есть источник питания 7.4в
получаем максимальные обороты - 14800
Допустим обмотки мотора соединены треугольником, тогда при соединении звездой обороты упадут на величину 1.73
14800 / 1.73 = 8554
Но в тоже время вырастет момент на эту же величину.

Конечно я не призываю перематывать все моторы.
Производитель моторов сам подбирает наиболее оптимальные параметры за нас, так что остаётся только выбрать подходящий.


Итак, понятно что мощность лучше наращивать за счёт тока.
Но при увеличении тока возрастают требования к источнику тока, проводникам и силовой электроники, другими словами возрастает стоимость.

linvinus писал(а):Если ещё где то что то напутал поправьте.
Да формулы конечно не полные (учитывают не все факторы), но мы постепенно их расширим.

linvinus писал(а):Немного теории:
Сила ампера Fa= I*L*B*sin(alpha) (сила которая вращает вал)

Т.е. если взять магнитопровод в виде стержня, намотать вдоль него 1 метр провода (например получится 10 витков), то сила которая вращает вал будет такая же как и если этот метр провода намотать поперек магнитопровода? (например получится 100 витков)
Сдается мне, что это относится к рамке в магнитном поле, тогда да, все сходится.
А в двигателях надо говорить о магнитодвижущей силе ака ампер-виток.

linvinus писал(а):А что не так с выводами?

Ну, соотв. все выводы идут лесом
Колич. витков не влияет на механич. характеристики двигателя. Большое колич. витков немного ухудшает параметры, т.к. хуже заполнение обмотки, но это совсем мало. Меняется только соотношения напряжения к току нужное двигателю. Мягко говоря, правильно сделанный двигатель на 12 вольт и 220 вольт (разное колич. витков) могут иметь одинаковые параметры по моменту, скорости, мощности в одинаковых габаритах.

Это те же грабли по которым ходил Nesenin тута:
forum104/topic11919-30.html#p278953

Если не понятно, потом обьясню на пальцах.

Добавлено спустя 17 минут 22 секунды:

linvinus писал(а):Во вторых, можно поиграться соединением звезда - треугольник.
Основные отличия:
При соединении обмоток в Звезду
получается большее сопротивление
в результате больше потери на нагрев
больше момент на валу
генерируется большая противоэдс (т.е. максимальная скорость двигателя меньше)

Ой как заблуждаешься, параметры будут одинаковыми, так двигатели и выпускают треугольник/звезда = 127v/220v или 220v/380v

Dmitry__ писал(а):Т.е. если взять магнитопровод в виде стержня, намотать вдоль него 1 метр провода (например получится 10 витков), то сила которая вращает вал будет такая же как и если этот метр провода намотать поперек магнитопровода? (например получится 100 витков)

Вы перевераете задачу!
Речь была о неизменном магнитопроводе! (намотать поперёк==изменить сечение магнитопровода)

Dmitry__ писал(а):А в двигателях надо говорить о магнитодвижущей силе ака ампер-виток.

Но да, в ваших словах есть правда.
Fm - магнитодвижущая сила.
Fm=k*I
где k - количество витков.

Но это нисколько не противоречит
Fa=L I B (alpha=90 значит sin =1)
L - длинна проводника, больше витков - больше длинна

Выводы остаются прежними.

Dmitry__ писал(а):Колич. витков не влияет на механич. характеристики двигателя. Большое колич. витков немного ухудшает параметры, т.к. хуже заполнение обмотки, но это совсем мало. Меняется только соотношения напряжения к току нужное двигателю. Мягко говоря, правильно сделанный двигатель на 12 вольт и 220 вольт (разное колич. витков) могут иметь одинаковые параметры по моменту, скорости, мощности в одинаковых габаритах.

Эмм, это другая задача! Я решал с точки зрения неизменности источника питания!
Тут форум по робототехнике, и менять параметры питания очень сложно, тем более в таких диких пределах.
В основном речь идёт о напряжениях от 7.4 до 48в, выше поднимать напряжение становится накладно, значительно возрастает стоимость электроники (аккумуляторы зарядники контроллеры).

Dmitry__ писал(а):Если не понятно, потом обьясню на пальцах.

Думаю не помешает, только сохраните мои условия задачи
1) параметры источника питания неизменны
2) железо мотора неизменно

Dmitry__ писал(а):Ой как заблуждаешься, параметры будут одинаковыми, так двигатели и выпускают треугольник/звезда = 127v/220v или 220v/380v

И вот опять, перевираете! источники питания разные!
Понятно что звезда на 380 даст те же максимальные обороты что треугольник на 220в!
380÷220=1.727 о чём я и говорил.
Но механическая мощность двигателя в комбинации звезда + 380в будет больше по сравнению с комбинацией треугольник+220в, при условии одинаковой угловой скорости.

Главное книг не читайте!

linvinus писал(а):Вы перевераете задачу!
Речь была о неизменном магнитопроводе! (намотать поперёк==изменить сечение магнитопровода)

Учту, что можно применять "перевераете" и к тебе
В твоей формуле вообще нет сердечника, так что не надо ля-ля, формула из другой песни и смысл ее вообще в другом. Но хорошо, давай не будем менять сечение сердечника. Намотаем один метр 10 витками с большим зазором, а потом этим метром намотаем 100 витков. Опять "перевераю"?. Так не мотают? Но в нормальных обмотках верхние слои лежат в большом удалении от сердечника

linvinus писал(а):Выводы остаются прежними.

Неа, идут лесом...

linvinus писал(а):Эмм, это другая задача! Я решал с точки зрения неизменности источника питания!

Если при переключении с треугольника на звезду не менять питание, то момент никак не может стать больше, он станет В РАЗЫ меньше. Так поступают когда хотят плавно разогнать двигатель. Разгон на звезде, потом переключение на штатный треугольник.

linvinus писал(а):Но механическая мощность двигателя в комбинации звезда + 380в будет больше по сравнению с комбинацией треугольник+220в, при условии одинаковой угловой скорости.

Чо?
http://www.electromonter.info/lib/Motor/Wye-delta

avr123.nm.ru писал(а):Главное книг не читайте!

Наверно раньше у тебя от таких постов наступал Butthurt, а теперь осталось только "Главное книг не читайте!"

Dmitry__ писал(а):

linvinus писал(а):Вы перевераете задачу!
Речь была о неизменном магнитопроводе! (намотать поперёк==изменить сечение магнитопровода)

Учту, что можно применять "перевераете" и к тебе
В твоей формуле вообще нет сердечника, так что не надо ля-ля, формула из другой песни и смысл ее вообще в другом.

Я указывал на то что формулы не полные.

Dmitry__ писал(а):Но хорошо, давай не будем менять сечение сердечника. Намотаем один метр 10 витками с большим зазором, а потом этим метром намотаем 100 витков. Опять "перевераю"?. Так не мотают? Но в нормальных обмотках верхние слои лежат в большом удалении от сердечника

linvinus писал(а):Выводы остаются прежними.

Неа, идут лесом...

Ок ждём правок, похоже я сильно ошибался.

Dmitry__ писал(а):

linvinus писал(а):Эмм, это другая задача! Я решал с точки зрения неизменности источника питания!

Если при переключении с треугольника на звезду не менять питание, то момент никак не может стать больше, он станет В РАЗЫ меньше. Так поступают когда хотят плавно разогнать двигатель. Разгон на звезде, потом переключение на штатный треугольник.

Согласен, сильно загнался
Логика была в том что число витков в звезде увеличивается отсюда ошибочное представление что и мощность увеличивается.
Но даже если грубо представить что число витков увеличилось в два раза, ток уменьшился в 1.73 2 раза.
Чтобы ток поднять нужно поднимать напряжение, что противоречит моему условию.
Моё представление о работе было не верным.

Dmitry__ писал(а):

linvinus писал(а):Но механическая мощность двигателя в комбинации звезда + 380в будет больше по сравнению с комбинацией треугольник+220в, при условии одинаковой угловой скорости.

Чо?
http://www.electromonter.info/lib/Motor/Wye-delta

avr123.nm.ru писал(а):Главное книг не читайте!

Наверно раньше у тебя от таких постов наступал Butthurt, а теперь осталось только "Главное книг не читайте!"

Зря смеётесь, я действительно так думал. , в литературе нет простых сравнений, по крайней мере мне не попадалось, поэтому я решил обобщить сам, на основе своего представления. Но было бы хуже (для меня), если бы я этими представлениями не поделился с подкованными людьми

В общем давайте меня исправлять по пунктам.

Элементарные выводы из формул.

1) Момент тем выше,
чем выше ток при том же количестве витков
чем больше витков при том же токе.
чем сильнее магниты
чем больше плечо

Сила ампера зависит от числа витков но, чем больше число витков тем больше сопротивление.
Потери на нагрев зависят от тока помноженного на сопротивление, зависимость экспоненциальная.

Чем больше число витков , или больше скорость вращения тем больше противоэдс возникающая в обмотках статора.
двигатель прекратит набирать обороты когда противоэдс будет равна напряжению питания.

Тут вроде нет ошибок.

При соединении обмоток в Звезду
получается большее сопротивление
в результате больше потери на нагрев
уменьшается момент на валу
генерируется большая противоэдс (т.е. максимальная скорость двигателя меньше)

Хмм. одни минусы

Хотя нет, ток в цепи питания снизится, в некоторых случаях это может быть важно.

avr123.nm.ru писал(а):Главное книг не читайте!

Ну заказал я себе книжку правильную. Только я их читать не умею... Так что надежды мало, придется в спорах рожать истину

dccharacter писал(а):Ну заказал я себе книжку правильную. Только я их читать не умею...

Во чего я нагуглил. Полистал, вроде много правды
http://www.magnitek.ru/letters/

linvinus писал(а):Согласен, сильно загнался

Ну, слава Богу, а то я след. сообщением собирался выдать свое коронное "сдаюсь"

linvinus писал(а):В общем давайте меня исправлять по пунктам.
Элементарные выводы из формул.

Там еще дофигища ошибок
Например не учитывается полюсность двигателя, сравни моменты асинхронника с одной и 4-мя парами полюсов. И я не считаю нужным выдавать тут свои велосипеды, ссылки на умные книги решают эту задачу, превед avr123.nm.ru
Еще раз, колич. витков ничего не решает, меняется только соотношение напряжения к току двигателя. На пальцах:
Намотай катушку с 16-ю одиночными витками. Соедини их все послед. Дай ток 1 ампер. Получили 16 ампер-витков магнитодвиж. силы. Теперь соедини в группу: 2 в параллель и 8 послед. витков. Сопротивление упало в 4 раза. Даем ток в 2 раза больше, имеем ту же магнитодвиж. силу, ту же тепловую мощность, та же скорость нарастания тока (т.к. напряжение стало ниже). Теперь соедини 4 в параллель и 4 послед. и.т.д. Имеем все то же самое, а главное - заполнение обмотки остается всегда одинаковое...
2 крайних случая:
обмотка = 1 виток - неимоверный ток - все плохо с регулятором, на подводящих проводах теряется больше энергии (превед коллектор).
обмотка - куча витков - неимоверное напряжение, все плохо с регулятором и изоляцией.
Но во всех случаях двигатели будут работать одинаково (не считая маленькой разницы в заполнении обмотки).

Только удельное сопротивление обратно пропорционально сечению проводника. По-разному соединяя кусочки провода ты играешься с удвоением сопротивления витка, а меняя диаметр провода - с квадратом диаметра.
Блин, крутится мысль, не могу ухватить.
Уменьшаем диаметр провода вдвое, сопротивление увеличивается в 4 раза.
Количество витков, которое мы можем положить на ту же самую катушку - 4*(отношение коэффициентов заполнения)
Коэффициент заполнения катушки при этом падает, насколько - зависит от диаметров провода, изоляции и т.д. Тут че-то у меня не сходится, получается если брать неизолированный медный провод, то он упадет в 4 раза и значит мы сможем положить такое же количество витков, что бред.
Ну пусть мы можем положить в 1,4 раза больше витков.
Чтобы сохранить при этом ту же "магнитоподвижную силу", снижаем ток в 1,4 раза.
Напруга, получается, выросла в 4/1.4 = 2.85 раз.
Мощность электрическая выросла в 2 раза.
А тепловые потери упали в 2 раза

Так что ли?

Добавлено спустя 36 минут 55 секунд:
Ну вот взял для примера реальные сечения проводов (0,2мм и 0,1мм). Максимально допустимая нагрузка табличная для них - 0,0785А и 0,0196А. Получается что витков можно положить в 4 раза больше.
И ампер-витки пресловутые те же самые выходят.
Но сопротивление выросло в 4 раза.
Вроде последнее все правильно. Путал себя путал и в итоге так запутал что распутался.
Аааааааа, тепловые потери-то в 4 раза выросли!

Добавлено спустя 1 час 28 минут 28 секунд:
Дима, а на магнитике-то твоем троян сидит!

dccharacter писал(а):Только удельное сопротивление обратно пропорционально сечению проводника.

Оно на то и удельное, что равно сопротивлению цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения. Т.е. - константа.

dccharacter писал(а): По-разному соединяя кусочки провода ты играешься с удвоением сопротивления витка, а меняя диаметр провода - с квадратом диаметра.

Давай на пальцах на моем примере:
16 витков последовательно. Кждый виток, например =1 om. Получаем 16 ом. потери = ток^2 *сопротивление = 16 watt. Теперь уменьшаем колич. витков в 2 раза (2 провода по 8 ом в параллель) 1/r общ. = 1/r1 + 1/r2 (зря я это ). Получаем 4 ома. поднимаем ток в 2 раза. Магнитодвиж. сила осталась 16 ампер-витков= 2 ампера * 8 witkow. Потери: 2^2 * 4 ома = 16 ватт. Теперь 16 витков в параллель. Rобщ = 0,0625 om, ток = 16 ампер, потери = 16^2 * 0,0625 = 16 ватт, ну, и.т.д.

dccharacter писал(а):Дима, а на магнитике-то твоем троян сидит!

Не усложняй, ты в шаге от понимания
http://www.youtube.com/watch?feature=pl ... LCW7s&t=18

Dmitry__ вытри хоть все - модератор ацкий

Dmitry__ ...
Давай на пальцах на моем примере:
16 витков последовательно. Кждый виток, например =1 om. Получаем 16 ом. потери = ток^2 *сопротивление = 16 watt. Теперь уменьшаем колич. витков в 2 раза (2 провода по 8 ом в параллель) 1/r общ. = 1/r1 + 1/r2 (зря я это ). Получаем 4 ома. поднимаем ток в 2 раза.

Это как ты ток в 2 раза поднял сам? Ты снизил приложенное напряжение?

Имеет место быть неточность формулировок. Я так понимаю, Дмитрий утверждает, что в двигателе при неизменных мощности на валу, скорости вращения и механических параметрах (те же магниты, неизменные линейные размеры магнитопроводов) и полном заполнении зазоров магнитопровода статора обмоткой величина потерь (а значит и КПД, и потребляемая мощность) от количества витков не зависит. Меняются только номинальные ток и напряжение, причем обратно пропорционально. И я с такой формулировкой полностью согласен. Естественно в первом приближении, реальные величины могут поменяться на пару % за счет второстепенных эффектов.
Поэтому, число витков обмотки само по себе, на неизменном моторе, важно только с точки зрения приемлемых напряжения и тока питания мотора - а его реально достижимая мощность определяется геометрией, магнитами и частотой вращения.

Если Dmitry__ действительно пытается донести то, что правильно выразил нормальными словами boez, то с этими утрвеждениями никто и спорить не собирается. Это есть де факто конструирования электрических машин.

По-моему тут спор как раз из-за неточностей формулировок (недоговоренности) по отдельным моментам (типа - говорю половину информации, а остальное предполагаю знают и думают также, только вот телепаты в отпуске).