avatar_Abos

Коллекторный электрический двигатель с сосредоточенной обмоткой якоря

Автор Abos, 11 Янв. 2015 в 19:03

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

TOM

[user]Abos[/user], а извинения-то зачем? Сроки ведь не оговаривались. :-)
Интересно будет посмотреть, подождем.

NUBITO


Abos

Цитата: NUBITO от 28 Авг. 2015 в 11:00
Извиняюсь, не удержался))
[user]NUBITO[/user], спасибо! Но, ролик получился под скрытым текстом, поэтому - продублирую, чтобы смогли посмотреть все интересующиеся.
https://youtu.be/oRry8kqFkTQ


mr.Dream

Не понимаю, в чем преимущество перед распределенной обмоткой. Меньше искрение от чего? Физические процессы те же - искра в момент разрыва щетки и соответствующей ламели коллектора под нагрузкой - ЭДС самоиндукции. Компенсируется дополнительным "противо-полюсом". Работает одна секция, а не несколько. Не полное заполнение. Уменьшение числа полюсов - увеличение "плавания" тока и ЭДС двигателя. Я не видел промышенные намотки такие.

TOM

Мотать обмотки можно и на каждый зуб. Если увеличить количество полюсов статора, получится низкооборотистый двигатель с большим моментом.

Abos

Цитата: mr.Dream от 28 Авг. 2015 в 13:40
Не понимаю, в чем преимущество перед распределенной обмоткой. Меньше искрение от чего? Физические процессы те же - искра в момент разрыва щетки и соответствующей ламели коллектора под нагрузкой - ЭДС самоиндукции. Компенсируется дополнительным "противо-полюсом". Работает одна секция, а не несколько. Не полное заполнение. Уменьшение числа полюсов - увеличение "плавания" тока и ЭДС двигателя. Я не видел промышенные намотки такие.

Преимущество перед распределенной обмоткой - в надежности (надеюсь, объяснять это не нужно, т.к. наиболее частые замыкания в распределенной обмотке бывают именно в лобовых частях, где секции обмотки накладываются друг на друга) и в технологичности обмотки, т.к. обмотка выполняется катушечной.
Работают все секции, кроме 2-х, в которых происходит коммутация.
По поводу заполнения паза. Он выше, чем при распределенной обмотки. Это макет. Предполагается, что пустых пазов не будет, а будет полюс с катушечной обмоткой. Показана работоспособность образца, а не то, как нужно правильно проектировать и изготавливать двигатель.
Показана на макете нормальная коммутация даже у двигателей с большими напряжениями, а не такая как у двигателей с разомкнутыми обмотками. Т.е. этот вопрос решен.
Ток - не плавает. Наилучшее соотношение полюсов возбуждения и якоря - на 1 или 2 - в зависимости от показателей, которые необходимо получить - момент, вибрация и пр.
Промышленных образцов нет, здесь Вы правы.

Abos

Цитата: TOM от 28 Авг. 2015 в 13:58
Мотать обмотки можно и на каждый зуб. Если увеличить количество полюсов статора, получится низкооборотистый двигатель с большим моментом.

Но при этом нужно увеличить и число щеточных болтов (контактов) на траверсе до числа полюсов возбуждения. Да и по поводу низкооборотистости не стал бы горячится. При последовательном соединении обмоток и без нагрузки двигатель легко уходит " в разнос".
А вот по поводу увеличения момента - это да!

Abos

Цитата: [user]mr.Dream[/user] от 28 Авг. 2015 в 13:40
Не понимаю, в чем преимущество перед распределенной обмоткой. Меньше искрение от чего? Физические процессы те же - искра в момент разрыва щетки и соответствующей ламели коллектора под нагрузкой - ЭДС самоиндукции. Компенсируется дополнительным "противо-полюсом".

P.S. [user]mr.Dream[/user]. Не все так просто. "Противо-полюсов" в данной конструкции нет и не предполагается (дополнительные полюса здесь не нужны, они даже вредны) Их роль выполняют сами главные полюса, расстояние между краями которых должно быть минимально возможным для получения бОльшего момента.

mr.Dream

Цитата: Abos от 28 Авг. 2015 в 14:28
P.S. [user]mr.Dream[/user]. Не все так просто. "Противо-полюсов" в данной конструкции нет и не предполагается (дополнительные полюса здесь не нужны, они даже вредны) Их роль выполняют сами главные полюса, расстояние между краями которых должно быть минимально возможным для получения бОльшего момента.
Дополнительные полюса ставят для уравнивания напряжений на щеточном узле и паре ламелей коллектора, чтобы разница этих напряжений была минимально возможная, они включаются последовательно якорю. Если есть только главные полюса, искрение неизбежно не зависимо от типа намотки. На промышленных машинах искрение убирается еще и дополнительными "узкими" щетками с "демпферами".
Тут говорили, что комутация производится в момент максимальной ЭДС. Но это не правильно. ВО первых, под нагрузкой  (низших оборотах) разница в напряжении все таки никуда не денется. А во вторых, зачем коммутировать "на пику" ЭДС, если в этот момент наилучшая эффективность?
Да, я ошибся. Работают все обмотки, но только часть обмоток работает эффективно под нужным углом к главным  полюсам. Остальные полюса ротора тупо греют якорь. (мое имхо)

Abos

Цитата: mr.Dream от 28 Авг. 2015 в 16:01
Дополнительные полюса ставят для уравнивания напряжений на щеточном узле и паре ламелей коллектора, чтобы разница этих напряжений была минимально возможная, они включаются последовательно якорю. Если есть только главные полюса, искрение неизбежно не зависимо от типа намотки. На промышленных машинах искрение убирается еще и дополнительными "узкими" щетками с "демпферами".
Тут говорили, что комутация производится в момент максимальной ЭДС. Но это не правильно. ВО первых, под нагрузкой  (низших оборотах) разница в напряжении все таки никуда не денется. А во вторых, зачем коммутировать "на пику" ЭДС, если в этот момент наилучшая эффективность?
Да, я ошибся. Работают все обмотки, но только часть обмоток работает эффективно под нужным углом к главным  полюсам. Остальные полюса ротора тупо греют якорь. (мое имхо)

Что-то я не припоминаю, где говорил, что коммутация происходит в момент МАКСИМАЛЬНОЙ ЭДС. Коммутация здесь и в классических двигателях происходит в момент МИНИМАЛЬНОЙ ЭДС в коммутируемой секции. В данной конструкции (двигатель СЛ-621) не работает постоянно только 1 полюс, который находится под главным полюсом возбуждения в момент коммутации. Остальные все работают и ничто ничего не греет. Но, что при соотношении 2 полюса возбуждения и 5 полюсов якоря они работают не так эффективно, как могли бы работать, с этим я согласен. Наилучшее соотношение для 2-полюсной машины - это 3 полюса якоря, а не 5. Но, так как макет выполнялся на промышленном двигателе с уже готовой конфигурацией ротора, уже готовым числом пазов (да еще и со скосом) и коллекторных пластин , то такое соотношение 2:3 выдержать не удается по условию коммутации.

Abos

Нашел исходные данные промышленного двигателя СЛ-621, данные перемотки обмотки якоря и результаты испытаний опытного образца (что на видео). Фото испытательной установки где-то тоже есть. Если найду - кину.
Исходные данные промышленного эл. двигателя типа СЛ-621 (двигатель постоянного тока).

Н.П. Ермолин. Расчет коллекторных машин малой мощности. ЛО «Энергия». Ленинград. Стр. 209.

Система возбуждения – параллельное возбуждение.
Тип двигателя – СЛ-621.

Номинальные данные:
напряжение – 110 В;
мощность на валу – 172 Вт;
скорость вращения – 2400 об/мин.;
вращающий момент – 7,00 кг•см;
ток возбуждения – 0,16 А;
ток якоря – 2,3 А;
IP 22, S1, класс B.
Момент инерции якоря – 6,75 кг•см2.

Габариты:
длина корпуса с концом вала – 188 мм;
наружный диаметр корпуса – 130 мм;
длина конца вала – 16 мм;
диаметр конца вала – 10 мм.
Масса – 7,5 кг.

Измеренные данные:
Rв = 568 Ом при t = 20°С;
Rя = 3,7 Ом при t = 20°C;
Rщ = 0,35 Ом при t = 20°C.
Расчетные данные по обмотке возбйждения:
число витков в катушке обмотки возбуждения – 2800;
число катушек – 2, соединение – последовательное;
dпр. из.= 0,3 мм;
dпр. медн. = 0,25 мм;
Sпр. = 0,0440 мм2;
Jв = 3,64 А/мм2.

Конструктивные данные:
p = 1;
Lа = 60 мм – длина пакета якоря;
число пазов якоря – 15;
общее число проводников якоря – N = 1380;
число проводников паза – 92;
число катушек якоря – 15;
число витков в катушке – 46 (в 2 провода);
число секций – 2;
число витков в секции – 23;
dпр. из.= 0,62 мм;
dпр. медн. = 0,57 мм;
Sпр. = 0,2552 мм2;
dкол. = 41 мм;
число коллекторных пластин – 30;
lк. п. = 16 мм;
bк.п. = 3,3 мм;
bмиканита = 1 мм.
Скос зубцов якоря – на один зубец.
Корпусная сталь 10.
Листовая электротехническая сталь Э11 (в расчете) или Э12.
Jя = 4,5 А/мм2 при Iня = 2,3 А.
Данные после перемотки обмотки якоря двигателя:
Намотано:
dпр. из.= 0,41 мм;
dпр. медн. = 0,355 мм;
Sпр. = 0,0962 мм2;
число катушек – 5;
число витков в катушке – 150;
число секций – 1.


Добавлено 21 Сен. 2015 в 21:56

Данные испытаний, если кому будет интересно.
Испытания эл. двигателя СЛ-621 №105538; − 110 В; 172 Вт; 2,3 А;
2400 об/мин. Сделано в СССР.

Тип двигателя – СЛ-621 (после перемотки обмотки якоря).
Система возбуждения – независимое возбуждение.

Номинальные данные:
вращающий момент – 7,00 кг•см;
ток возбуждения – 0,16 А;
IP 22, S1, класс B.
Момент инерции якоря – 6,75 кг•см2.

Габариты:
длина корпуса с концом вала – 188 мм;
наружный диаметр корпуса – 130 мм;
длина конца вала – 16 мм;
диаметр конца вала – 10 мм.

Измеренные данные:
Rв = 568 Ом при t = 20°С;
Rя + 2•Rщ = 9,5 Ом при t = 20°C;
Rщ = 0,35 Ом при t = 20°C.

Конструктивные данные:
p = 1;
Lа = 60 мм – длина пакета якоря;
общее число пазов якоря – 15;
число рабочих пазов якоря – 5;
общее число проводников якоря – N = 1500;
число проводников паза – 300;
число катушек якоря – 5;
число витков в катушке – 150;
число секций – 1;
число витков в секции – 150;
марка провода – ПЭТВ;
dпр. из.= 0,395 мм;
dпр. медн. = 0,355 мм;
Sпр. = 0,099 мм2;
dкол. = 41 мм;
число коллекторных пластин – 30;
lк. п. = 16 мм, bк.п. = 3,3 мм;
bмиканита = 1 мм.
Скос зубцов якоря – на один зубец.
Таблица 1
=Uв, В   110   110   110   110   110   110         
=Iв, А   0,16   0,16   0,16   0,16   0,16   0,16         
=Uя, В   95   95   95   95   95   95         
=Iя, А   0,8   1,55   2,2   3   3,45   4,05         
Pв, Вт   17,6   17,6   17,6   17,6   17,6   17,6         
Pя, Вт   76   147,3   209   285   327,8   384,8         
P1, Вт   93,6   164,9   226,6   302,6   345,4   402,4         
n, об/мин.   3295   3000   2750   2400   2130   1920         
Ω, с-1   344,9   314   287,8   251,2   222,9   201         
CМ, Н•м/д.   4   4   4   4   4   4         
m, дел.   0   0,035   0,065   0,105   0,13   0,16         
M, Н•м   0   0,14   0,26   0,42   0,52   0,64         
P2, Вт   0   44   74,8   105,5   115,9   128,6         
η, %   0   26,7   33   34,9   33,6   32         
Jя, А/мм2   4,04   7,83   11,11   15,15   17,4   20,45         

zap

Цитата: Abos от 28 Авг. 2015 в 14:16
При последовательном соединении обмоток и без нагрузки двигатель легко уходит " в разнос".
А почему сериесник уходит в разнос даже без реостата? Там же противо-ЭДС в какой-то момент должна начать препятствовать дальнейшему увеличению скорости вращения?
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

zap

Цитата: Abos от 21 Сен. 2015 в 21:54
η, %   0   26,7   33   34,9   33,6   32         
А чего КПД такой тухлый? У оригинала такой же был, смотрю макс. мех. мощность такая же как у оригинала.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

DIVAS

Цитата: zap от 24 Сен. 2015 в 00:20
Цитата: Abos от 28 Авг. 2015 в 14:16
При последовательном соединении обмоток и без нагрузки двигатель легко уходит " в разнос".
А почему сериесник уходит в разнос даже без реостата? Там же противо-ЭДС в какой-то момент должна начать препятствовать дальнейшему увеличению скорости вращения?
Он же сериесник. При последовательном включении обмоток там противоЭДС никогда не достигнет питания, т.к. при приближении противоЭДС к питанию снижается ток возбуждения статора, ослабевает его магнитное поле и за счёт этого снижается противоЭДС ротора.
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

Abos

Цитата: zap от 24 Сен. 2015 в 00:25

А чего КПД такой тухлый? У оригинала такой же был, смотрю макс. мех. мощность такая же как у оригинала.
А чего бы ему не быть тухлым, если меди в пазах ротора в 3 раза меньше, чем у оригинала? Это же макет, выполненный в той конфигурации полюсно-пазовой системы, которая уже заложена в промышленном двигателе, а не вновь рассчитанный мотор с правильными размерами полюсов возбуждения, полюсов якоря, коллекторных пластин и ширины щеток. Все эти параметры связаны жестко между собой. Тем более мне было нелегко уложится при такой конфигурации и подобрать параметры, чтобы коммутация была нормальной. Лучше бы обратили внимание на надежность двигателя. Максимальная плотность тока в обмотке якоря составила более 20 А/мм кв., а у промышленного двигателя 3 с небольшим. Перегрузка относительно исходного составила почти в пять раз больше. А это показывает о высокой надежности сосредоточенной обмотки якоря по сравнению с распределенной. При правильной разработке двигателя параметры его будут не хуже промышленного исполнения, но надежность будет выше.

Alex75

Вот для ознакомления форумчан интересный двигатель:









"От руин к обсерватории, от олимпа до низин ересь - двигатель истории, а еретики - бензин."

Andrey0479


Alex75

Согласен. Только в упомянутом двигателе в якоре присутствует железный сердечник, а здесь - нет, только пластик.
"От руин к обсерватории, от олимпа до низин ересь - двигатель истории, а еретики - бензин."