avatar_zap

Как работает синхронный бесщёточный двигатель

Автор zap, 20 Март 2012 в 11:41

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

Babylon4

Цитата: VladimirA от 06 Апр. 2012 в 00:54

Думаю БЛДС ближе к "шаговым", чем к "синхронным".Поэтому их нельзя называть "синхронными".
И то и другое является синхронным двигателем.
Цитировать
В свое время "i" очень хороше рассмотрел работу "серого" МК.
Там на 18(пар полюсов) x 2 = 36 (катушек) приходится 20(пар полюсов) x 2 = 40 магнитов.
Т.е. в упрощении: на 9 катушек - 10 магнитов.
При соотношении 9 к 10-ти (и в других МК, где число магнитов больше чем катушек),
ротор вращается синхронно с магнитным потоком (пусть даже и по ломанной - трапециедальной кривой) статора.
Но на некоторых МК (Мини-МК) Соотношение 9 к 8-и. (в Мини-Мк 18 катушек и 16 магнитов).

Удачи!
Все приведенные примеры относятся к двигателям с так называемой магнитной редукцией( кроме шаговых! там другая история) тоесть вращение магнитного поля больше вращения ротора. Класический 3фазник на 3 обмотки два полюса.

nikvic

Цитата: Babylon4 от 06 Апр. 2012 в 13:48
Все приведенные примеры относятся к двигателям с так называемой магнитной редукцией( кроме шаговых! там другая история) тоесть вращение магнитного поля больше вращения ротора.
Гм, это - как считать. Магнитное поле имеет вид велозвёздочки, РПМ которой нет нужды умножать на число зубьев. Так что  РПМ магнитного поля равно РПМ ротора.

av-master

#56
с редукцией пока полные не понятки. опять таки кроме шаговых там все предельно ясно.
ЗЫ. Мой SRMR как раз таки гибрид шагового гибридного и ... хотел написать синхронника, но что-то не получается назвать его синхронником. синхронно реактивный. о . как. а БЛДС хороше симулируются в MotorSolve BLDC software
2 полюса и 4. может кто разберется Introduction to MotorSolve IM and BLDC Part 1
Introduction to MotorSolve IM and BLDC Part 2

zap

MotorSolve не поддерживает датчики Холла, и неверно симулирует обмотку LRK (по крайней мере, у меня сложилось такое впечатление). И вообще, для понимания процессов не самый лучший инструмент, предполагается наоборот, что клиент знает что ему надо :)
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

tony16

Цитата: i от 05 Апр. 2012 в 12:05
.. Пара магнитов образуют более короткий и мощный поток.
а если магнитов четыре и между ними магнитопровод то магнитный поток еще мощнее?

i

А фиг его знает... Надо конкретную систему рассматривать.
Магнитопровод уменьшает магнитное сопротивление, стало быть поток будет больше, чем без него.
Увеличение количества магнитов не приводить к такому же увеличению потока, там какая-то нелинейная зависимость, больше некоторого порога никак не прыгнешь.


tony16

Цитата: av-master от 09 Апр. 2012 в 13:25
магнитная передача это совсем круто. мои мозги почти ничего не поняли из вращающихся красно-синих полосочек.
кстати как вариант электрической передачи намотать на мотор шести фазный мотор и соединять попарно уменьшая количество полюсов

как-то так

av-master

Вспомнил. может кому поможет понять принцип.


и обмотки

zap

Странно, мотор-колёс 48/44 и 48/52 я не знаю.
Знаю 46/48 (старое серое) и 46/51 (Yamasaki, MXUS, v7 и так далее - китайцы эту разновидность называют "модель 205").
Насколько я понимаю, выше приведён момент вращения, когда "+" на фазу A, "-" на фазу C.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

av-master

конешно невспомните. этож индивидуальный расчет от Abos - uehe в электродвигателях.

zap

#65
Фух, вроде почти со всем, что меня интересовало, разобрался.
Напишу здесь, для памяти. Через месяц забуду, чтобы опять не изобретать велосипед, зайду сюда - ага! отож оно как!  o_O
Текст ниже не претендует на точность, скорее это объяснение "на пальцах", может кому-то кроме меня будет интересно.

Итак, рассматриваем стандартный двигатель с синусоидальной формой ЭДС.
Чтоб не загромождать картинку, рисуем ЭДС только двух фаз, по горизонтали - угол поворота ротора:

Итак, напряжение в фазе A начинается с нуля, это значит что обмотка находится напротив одного из двух полюсов ротора. Предположим, напротив северного. Далее ротор начинает крутиться, по мере приближения к средней точке между полюсами ЭДС растёт до 90o, потом после прохождения этой точки и по мере приближения к южному полюсу ЭДС опять падает до нуля (электрический угол 180o), далее пролетаем полюс и опять начинаем двигаться к второй средней точке, напряжение опять растёт но в другую сторону и так до средней точки (270o), дальше опять приближаемся к северному полюсу и, наконец, настигаем его (360o).

На фазе B происходит то же самое, только со сдвигом 120o.

При соединении фаз A и B в звезду, ЭДС фаз вычитаются, потому что концы фазных обмоток соединяются вместе, а начала фазных обмоток используются для подачи энергии сразу в две катушки в противофазе (т.е. зубцы обмотки "A" станут, к примеру, "северами", а зубцы обмотки "B" станут "югами", третья же фаза в этот момент никуда не подключена - в любой момент времени работают две обмотки из трёх). Нарисуем граффик суммарного напряжения A-B:

Сумма или разница двух синусов с одинаковым периодом, но сдвинутых по фазе друг относительно друга, всегда даёт тоже синус. Амплитуда данной синусоиды говорит о силе суммарного ЭДС на двух фазных обмотках; если подать на фазные выводы A и B напряжение, совпадающшее по полярности с ЭДС, мы заставим двигаться ротор в нужную нам сторону. В идеале, контроллер должен прикладывать к фазным концам A и B разницу напряжений, чей график представляет синусоиду, совпадающую по фазе с графиком A-B, приведённым выше, но больше его по амплитуде (и чем больше разница амплитуда, тем больше будет создаваемый момент вращения).

Давайте теперь нарисуем ещё раз, но уже все три фазы (верхний график), а также все три разности фаз (A-B, B-C, C-A - нижний график).

На среднем графике нарисуем показания датчиков Холла, установленных в середину зубцов каждой из фаз (иллюстрация здесь). Стандартные униполярные датчики Холла срабатывают на "южный" полюс, поэтому каждый из датчиков будет показывать "единицу" на интервале между двумя "пиками" противо-ЭДС той фазы, в которую они вмонтированы, потому что "пики", напоминаю, возникают в средней точке между полюсами. В нашем случае ниспадающая ЭДС соответствует движению вдоль южного полюса, поэтому на протяжении этого участка графики соответствующих датчиков нарисованы как "единицы".

Итак, давайте сначала разберёмся с трапецеидальным управлением, которое использует большинство китайских контроллеров. Смотрим внимательно на три графика A-B, B-C, C-A. По сути, амплитуда синусоид при определённом угле вращения ротора нам как бы говорит о том, насколько большой момент мы можем "выжать" из данных обмоток. Например, посмотрим на позицию 60o. В этой точке, подав напряжение на концы фаз A-B (A - "+", B - "-") мы получим наибольший момент. А подав в этой точке, к примеру, "+" на B а "-" на "C" мы наоборот, получим усилие в противоположную сторону, да ещё и не очень большое по амплитуде.

А в позиции 120o наибольший момент даст прикладывание напряжения к фазным выводам C-A, причём в обратной полярности - C "-" и A "+". В позиции 180o "рулят" фазные выводы B "+" и C "-" и так далее.

Если посмотреть на промежуточные позиции, например 75o. В этом положении ротора по-прежнему наиболее выгодным предложением является A-B, хотя оно уже не такое "выгодное" как в точке 60o. А вот в точке 90o происходит переключение "фаворита" - если до этой точки наибОльшую амплитуду даёт A-B, то после неё - C-A.

Итак, если подытожить, на протяжении одного полного оборота мы получаем 6 секторов, на протяжении каждого из них наиболее выгодным является прикладывание напряжения к определённым двум фазам. Давайте выпишем эти сектора в столбик:









Диапазон угловВыгодные фазыПолярность первой фазыПолярность второй фазы
330o...30o
(или -30o...+30o)
B-C-+
30o...90oA-B+-
90o...150oC-A-+
150o...210oB-C+-
210o...270oA-B-+
270o...330oC-A+-

Отлично, осталось привязать данный расклад к показаниям датчиков. Обратите внимание, что переключение показаний датчиков происходит как раз 6 раз за период, и как раз на границах кратным 30 градусам. Ровно то, что нам надо. Составляем таблицу декодирования "показания датчиков Холла" -> "напряжение, прикладываемое к концам обмоток":


Таким образом, мы научились составлять "волшебные" таблицы, которые (иногда с ошибками :laugh:) списываются из даташита в даташит.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

av-master

осталось найти практический смысл всему выше описанному )
а также учесть .... как бы ее назвать .... индуктивную составляющую. задержку наростания тока. и учесть ее вызвав регулируемое опережение на в зависимости от скорости вращения.

zap

#67
Практический смысл пригодится как минимум
а) при разработке собственного контроллера
б) при разработке обмотки
в) при чтении даташитов
да и вообще, люблю иметь полное понимание процессов, которые эксплуатирую.

Потом допишу ещё про синусное управление и, возможно, про соединение в треугольник.
Про опережение фазы тема была раскрыта в теме "треугольник или звезда?" (тут поясняющий рисунок, а тут готовая формула - подставляй только параметры и получай сдвиг фазы), а тут готовая электронная таблица - подставляй данные и получай готовые графики.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

tony16

#68
Может меня кто просвятит неграмотного, почему все производители МК делают трехфазные моторы?
Может двух фаз вполне достаточно для равномерного вращения колеса.
Работат ведь куча оборудования на шаговых моторах с двумя фазами. Вроде коэффициент использования обмоток такой же как и у трехфазного половину времени работают две обмотки и половину одна.
Вроде на форуме уже выяснили что МК это тот же синхронный шаговый мотор - только отличается управление.

UPS... просчитался у трехфазного получается 2/3=0.66 а у двухфазного 1/2+1/4=0.75

i

Всё проще. Для руления тремя фазами нужно 6 транзисторов, а для двух фаз - 8.

av-master

Транзмсторы не показатель. 6 или 8 транзисторов это просто копейки. больше склоняюсь к пульсации момента и к пусковому моменту ( как к причиене)

А транзисторы мелочь. сейчас уже модно 3 обмотки комутировать тремя H мостами. сегодня как раз смотрел у себя в лифте ))

tony16

Допускаю что именно дороговизна мощных мосфетов и была в свое время сдерживающим фактором.
Ведь именно поэтому и придумали соединение треугольником и звездой,  по хорошему ведь нужно управлять каждой обмоткой по отдельности тогда уже получим что необходимо 12 мосфетов для управления 3-мя фазами.
Версия av-mastera правдоподобна но не убедила. Допускаю что если нет синусного или даже элементарного ШИМ управления, то а тупо подаются напряжение на фазы мотора в нужный момент, то тут согласен возможны проблемы, например при не завершении завершении шага и подачи контроллерам следующего мотор начнет вращатся в обратную сторону. Но думаю что современные технологию эту проблему запросто могут решить.
Итак главный вопрос почему у меня остался.
Ведь получается что при равном количестве меди двухфазный выигрывает у трехфазного по удельной мощности на/кг.