Разборки с брушлесами - обобщаем инфу по BLDC-двигателям

dccharacter

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

Вложение:

2nd_Gen_Prius_Transaxle.jpg [ 17.9 КиБ | Просмотров: 464849 ]

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.

Dmitry__

Слушайте, даже становится интересно

Zeus писал(а):

Представляешь себе — есть у BLDC двигателя такой параметр.
Частота вращения магнитного поля — потому что BLDC — синхронная машина.

Такой параметр имеет смысл у асинхронной машины, т.к. частота ротора отстает от частоты статора. А в синхронной машине ротор крутится с той же частотой. Это тупо переключение обмоток. Про параметр "момент" я тебе намекал, что можно не менять параметр и получить любую бОльшую мощность. Ты поставил условие не менять параметр "частота", с куя ли?. А я ставлю условие - не менять параметр "момент" и получаю все что хочу.

Zeus писал(а):

И кстати, не факт что твой контроллер на 100Вт к двигателю 3000об/мин, 100Вт ("который нельзя рассматривать отдельно от двигателя") потянет двигатель на 9000 об/мин при том же моменте на валу

linvinus

Zeus писал(а):

Если ты хочешь снять с вала не 100Вт, а 300Вт, то помимо того, что контроллер должен увеличить частоту поля, он также должен выдать больше электрической мощности на обмотки двигателя с учетом КПД, который у форсированного будет ниже чем у заводского.

Мне непонятно, какие поля вы с Дмитрием крутите?

Частота поля - это частота вращения магнитного поля? Другими словами скорость вращения вала умноженное на количество пар полюсов?
(а то это ещё можно трактовать ка частоту ШИМ

)

Если так,то вот у нас был мотор и мы получили МАКСИМУМ с его вала 100Вт механической мощности.
Т.е. была нагрузка Mc которая вращалась со скоростью Vx.
Это означает что 100Вт=Mc*Vx., при заданном напряжении U1.
Почему это максимум? Потому что при заданном напряжении U1 ток ограничен сопротивлением обмотки.
При этом частота вращения вала ограничена разностью между моментом двигателя и моментом сопротивления.
Если тупо взять и начать вращать магнитное поле статора с большей скоростью то потеряем синхронность и вообще встанем.

Повысить мощность означает повысить момент двигателя, что приведёт к повышению скорости вращения вала (скорости вращения магнитного поля статора),т.к. Mc останется прежним.
Поднять момент можно только за счёт поднятия напряжения до U2 (т.к. с U1 мы и так на пределе по току), что приведёт к повышению тока, что приведёт к повышению момента. Повышать можно пока не магнитопровод статора не достигнет насыщения.

В трансформаторе можно поднять выходную мощность за счёт поднятия частоты тока в первичной обмотке (не меняя напряжение и магнитопровод).
Но там фишка в том, что поле просто будет быстрее передавать энергию во вторичную обмотку, само магнитное поле сильнее не становится.
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=862885#p862885

Я думаю,этот принцип не может быть использован в BLDC с постоянными магнитами, или я ошибаюсь?

Dmitry__

linvinus писал(а):

Почему это максимум? Потому что при заданном напряжении U1 ток ограничен сопротивлением обмотки.

Нет, ток ограничен противо эдс обмотки на максимальных оборотах при данном напряжении, двигатель перестает забирать ток из сети. Например при 3000 об/мин двигатель как генератор выдает 12 вольт. Так вот ты не сможешь крутить этот двигатель 12-ю вольтами на больших оборотах, т.к. ток = нулю.

linvinus писал(а):

Повысить мощность означает повысить момент двигателя, что приведёт к повышению скорости вращения вала (скорости вращения магнитного поля статора),т.к. Mc останется прежним.

Нет. Повысить мощность можно поднятием напряжения при том же моменте. Двигатель опять начинает забирать ток из сети

linvinus

Dmitry__ писал(а):

Нет, ток ограничен противо эдс обмотки на максимальных оборотах при данном напряжении, двигатель перестает забирать ток из сети. Например при 3000 об/мин двигатель как генератор выдает 12 вольт. Так вот ты не сможешь крутить этот двигатель 12-ю вольтами на бОльших оборотах, т.к. ток будет = нулю.

Мы говорим об одном и том же. Я просто не стал расписывать уравнение мощности.
В общем случае имеем:
Pn=Pe-Pc ,
Pe - мощность электрическая,
Pn - полезная мощность (снимаемая с вала двигателя она равна Mс*Vx),
Pc - затрачиваемая мощность на преодоление сил сопротивления .
100Вт=Mc*Vx=(U*I-(Pсопротивления))

Т.е. мой вариант предусматривает что есть некая полезная нагрузка на валу помимо сил сопротивления возникающих в двигателе.
И эта нагрузка не позволяет достигнуть максимальных оборотов.

Если нагрузки нет, то да, мы преодолеваем только силы сопротивления.

Mc наверное правильнее назвать Мн-момент полезной нагрузки.

Dmitry__ писал(а):

Нет. Повысить мощность можно поднятием напряжения при том же моменте. Двигатель опять начинает забирать ток из сети

с учётом вышесказанного, я так и сказал .

мне показалось вы говорите о каком то ином способе повышения мощности, как в случае с трансформатором который я привёл как пример.

Dmitry__, и всё таки мне неясен один момент, с дочки зрения электрической мощности обмотки по схеме треугольник дадут большую мощность, но есть интересный момент, что если в этом случае мощность будет расходоваться хуже чем в случае со схемой звезда?

т.е. если часть тока потечёт по рабочей обмотке (обмотке которая создаёт момент на валу), а часть потечёт по двум оставшимся, то частично мощность будет выделяться в виде тепла.
Честно говоря я слабо представляю как именно в схеме с треугольником создаётся полезный момент.

Duhas

ПротивоЭДС эт не сила споротивления, это обратная связь физическая, за счет чего у двигателя есть номинальные обороты на некотором напряжении при отсутствии нагрузки. в идеальном случае противоЭДС полностью компенсирует поданное напряжение при отсутствии нагрузки, в реальном - разница между поданным напряжением и противоЭДС уходит на компенсацию моментов трения и вентиляторной нагрузки.

linvinus

Duhas писал(а):

ПротивоЭДС эт не сила споротивления, это обратная связь физическая, за счет чего у двигателя есть номинальные обороты на некотором напряжении при отсутствии нагрузки. в идеальном случае противоЭДС полностью компенсирует поданное напряжение при отсутствии нагрузки, в реальном - разница между поданным напряжением и противоЭДС уходит на компенсацию моментов трения и вентиляторной нагрузки.

Т.е. она мешает вращаться но силой сопротивления не является?

мне кажется это уже игры с терминологией, в уравнении она отнимает электрическую мощность.
Если хотите, можно сказать что на валу двигателя всегда есть генератор с короткозамкнутыми обмотками, чем сильнее мы его раскручиваем тем больший ток протекает по обмоткам,ток создаёт силу препятствующую его вращению.
Предположение неверное, см ниже.

Dmitry__

linvinus писал(а):

Мы говорим об одном и том же. Я просто не стал расписывать уравнение мощности.

Может быть, тогда я не понимаю как правильно интерпретировать:

linvinus писал(а):

Повысить мощность означает повысить момент двигателя

Ведь, Zeus и не может понять как двигатель может иметь большую мощность, если его габарит на это не рассчитан. Он не понимает, что габарит двигателя - это тепловая мощность. А при поднятии мощности двигателя оборотами, не меняя момент, тепловая мощность двигателя не увеличивается.

Duhas

linvinus писал(а):

в уравнении она отнимает электрическую мощность.

скорее она отнимает возможности у источника, дающего эту мощность. с точки зрения физической она не является какой либо силой. это свойство объекта ) она на создает отрицательного момента, но не дает создавать положительный, так, как созданный уже скомпенсировал нагрузку, а сумма момента создаваемого двигателем должна равняться моменту сопротивления )

Dmitry__

linvinus писал(а):

Dmitry__, и всё таки мне неясен один момент, с дочки зрения электрической мощности обмотки по схеме треугольник дадут большую мощность, но есть интересный момент, что если в этом случае мощность будет расходоваться хуже чем в случае со схемой звезда?

С точки зрения мощности, нет разницы треугольник или звезда. Все решает соотношение витков. С точки зрения - треугольник хуже звезды для bldc, да, лишние потери на протекание тока в не участвующих цепях. Но это все пошло из асинхронных машин. Там нет разницы треугольник или звезда. т.к. там в любой момент времени участвуют всегда 3 фазы.
Но эти вопросы уже более сложны. Я не всегда тебе отвечаю, т.к. надо напрягать мозг. А у нас тут попкорн

Добавлено спустя 8 минут 11 секунд:

linvinus писал(а):

Если хотите, можно сказать что на валу двигателя всегда есть генератор с короткозамкнутыми обмотками, чем сильнее мы его раскручиваем тем больший ток протекает по обмоткам,ток создаёт силу препятствующую его вращению.

Может я опять не понял. Но противо эдс не отнимает мощность. Представь ты батарейкой на 1.5 вольта пытаешься накормить батарейку на 1.5 вольта. Тока нет. Более близкий пример к двигателям: Зарядка конденсатора. Пока конденсатор заряжается от источника тока (раскручивание двигателя), ток идет. Как только напряжение на конденсаторе достигнет макс. значения бп источника тока (двигатель раскрутился), ток пропадет, т.к. на конденсаторе будет столько же вольт сколько и на бп.

linvinus

Dmitry__ писал(а):

linvinus писал(а):

Мы говорим об одном и том же. Я просто не стал расписывать уравнение мощности.

Может быть, тогда я не понимаю как правильно интерпретировать:

linvinus писал(а):

Повысить мощность означает повысить момент двигателя

Нужно вернуться к уравнению мощности.
Pn1=Pe1-Pc1
в тоже время Pn1=Mн1*Vx1 - полезная нагрузка

Mн1 - не меняется. поэтому если увеличиваетстя Pe (U*I), те. Pe2 больше Pe1 то мощность должна куда то уйти.
Она уйдёт как увеличение скорости вращения полезной нагрузки
т.е. Mн1*Vx2=Pe2-Pc2

Dmitry__ писал(а):

Ведь, Zeus и не может понять как двигатель может иметь большую мощность, если его габарит на это не рассчитан. Он не понимает, что габарит двигателя - это тепловая мощность. А при поднятии мощности двигателя оборотами, не меняя момент, тепловая мощность двигателя не увеличивается.

А вот этого я тоже понять не могу.
Если ваши слова перевести в уравнение то
Mн1*Vx1=Pe1-Pc1, где Pe1= U1*I1 потери на нагрев Pt1= I1^2*r1, r1 - сопротивление обмотки.
Mн1*Vx2=Pe2-Pc2, где Pe2 это U2*I2 при этом потери на нагрев будут Pt2=I2^2*r1
если Pe2 больше Pe1 , т.е. U2*I2 больше U1*I1.
При увеличении U1 до U2 , I1 тоже должен подняться до некоторого значения I2,
разве нет?

Dmitry__ писал(а):

Может я опять не понял. Но противо эдс не отнимает мощность. Представь ты батарейкой на 1.5 вольта пытаешься накормить батарейку на 1.5 вольта. Тока нет. Более близкий пример к двигателям: Зарядка конденсатора. Пока конденсатор заряжается от источника тока (раскручивание двигателя), ток идет. Как только напряжение на конденсаторе достигнет макс. значения бп источника тока (двигатель раскрутился), ток пропадет, т.к. на конденсаторе будет столько же вольт сколько и на бп.

Нет тут ты понял правильно.
Блин, я наверное опять немного загнался.

Да силы которая бы препятствовала в буквальном смысле нет.
Ток не втекает в обмотку т.к. напряжение совпадает с напряжением источника, но как только обороты упадут ток втечёт добавит оборотов и опять течь не будет.
Другими словами ток холостого хода тратится только на силы трения.
сейчас перепишу последние посты с учётом этого факта.

Dmitry__

linvinus писал(а):

А вот этого я тоже понять не могу.
Если ваши слова перевести в уравнение то
Mн1*Vx1=Pe1-Pc1, где Pe1= U1*I1 потери на нагрев Pt1= I1^2*r1, r1 - сопротивление обмотки.
Mн1*Vx2=Pe2-Pc2, где Pe2 это U2*I2 при этом потери на нагрев будут Pt2=I2^2*r1
если Pe2 больше Pe1 , т.е. U2*I2 больше U1*I1.
При увеличении U1 до U2 , I1 тоже должен подняться до некоторого значения I2,
разве нет?

Ты тогда расписывай все значения формул. Нечитабельно совершенно. Я не могу лазить по форуму в поисках что такое Pc1. Но кажется я понимаю где у тебя затык. Ты рассматриваешь двигатель как резистор. Тогда да, при поднятии напряжения - поднимается ток. А в двигателе ток зависит только от момента. Поэтому потери i^2*r всегда константа при константе тока (ака момента двигателя). А вот развиваемая мощность двигателя равна момент * на обороты.

linvinus

Dmitry__ писал(а):

linvinus писал(а):

А вот этого я тоже понять не могу.
Если ваши слова перевести в уравнение то
Mн1*Vx1=Pe1-Pc1, где Pe1= U1*I1 потери на нагрев Pt1= I1^2*r1, r1 - сопротивление обмотки.
Mн1*Vx2=Pe2-Pc2, где Pe2 это U2*I2 при этом потери на нагрев будут Pt2=I2^2*r1
если Pe2 больше Pe1 , т.е. U2*I2 больше U1*I1.
При увеличении U1 до U2 , I1 тоже должен подняться до некоторого значения I2,
разве нет?

Ты тогда расписывай все значения формул. Нечитабельно совершенно. Я не могу лазить по форуму в поисках что такое Pc1.

Pc чуть выше, рассеиваемая мощность на трение и т.п.

Dmitry__ писал(а):

Но кажется я понимаю где у тебя затык. Ты рассматриваешь двигатель как резистор. Тогда да, при поднятии напряжения - поднимается ток. А в двигателе ток зависит только от момента. Поэтому потери i^2*r всегда константа при константе тока (ака момента двигателя). А вот развиваемая мощность двигателя равна момент * на обороты.

Да, опять в точку.
Ну я бы предположил что с увеличением числа оборотов потери на что нибудь да возрастут,т.е. момент сопротивления (допустим из за трения), поэтому ток немного поднимется а с ним и тепловые потери. Но не значительно.

Цитата:

Я не всегда тебе отвечаю, т.к. надо напрягать мозг. А у нас тут попкорн

Ну я когда то давно тоже учил электропривод, да и учил то не очень хорошо, а потом ещё и забыл :oops:

.
А сейчас вот плаваю как ...

В общем спасибо за ликбез. :beer:

Dmitry__

Ты чо? сотри все что относится к "я плаваю". Я тебя ставил в пример как "куда как лучший специалист чем сами знаете кто". Прикинь что щаз будет. Вы все тут пид%%%сы, а я Д'артаньян, и рад что вы начали разбираться в вопросе

linvinus писал(а):

Ну я когда то давно тоже учил электропривод

Прикинь, я не проходил электропривод

Все сама...

dccharacter

Dmitry__ писал(а):

А вот развиваемая мощность двигателя равна момент * на обороты.

Так, а если двигатель на удержание работает, то развитая мощность у нас 0 ???

Добавлено спустя 2 минуты 59 секунд:
Дима, ну-ка выдай нам эквивалентную схему двигателя! Чтобы не рассматривали движки как резистор.

Народ, а как теперь все это в шапку-то собирать? :-)

))

Dmitry__

dccharacter писал(а):

Так, а если двигатель на удержание работает, то развитая мощность у нас 0 ???

Отдаваемая мощность - 0, тепловая - вагон.

roboforum.ru

Разборки с брушлесами - обобщаем инфу по BLDC-двигателям

Кто сейчас на конференции