avatar_SolarRay

Двойные однофазные бесколлекторные электрические машины

Автор SolarRay, 22 Фев. 2015 в 10:43

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

DIVAS

#18
[user]SolarRay[/user],
Если взять два однофазных двигателя, жёстко закреплённых на одном валу со смещением фазы, то это будет уже двухфазный двигатель. А если три - то трёхфазный.
То есть, однофазный двигатель - это одна треть трёхфазного. Просто в трёхфазном двигателе конструкция продумана таким образом, что все три элементарных однофазных двигателя имеют общий ротор, статор и корпус.
Но суть при этом не меняется - каждый элементарный однофазный двигатель в идеальном случае питается непрерывной синусоидой и график крутящего момента этого однофазного элементарного двигателя также имеет форму синусоиды.

Продолжаем рассматривать один трёхфазный двигатель как объединённую систему из трёх элементарных однофазных.

Вы утверждаете, что у однофазного и двухфазного двигателя обмотки работают непрерывно, но если взять три таких двигателя, то почему-то вдруг одна обмотка из трёх обязательно начинает отдыхать два раза по 60 градусов за один магнитный оборот. Почему же, одна и две обмотки работают непрерывно, а при добавлении третьей всё меняется? Что-то тут нелогично.

Впрочем, я понимаю, что именно. Вы исходите из трапецеидального управления, при котором, действительно, в случае соединения звездой одна фаза всегда отключена.

Давайте теперь разберёмся, что можно выиграть, если подать на эту отдыхающую фазу ток и не давать ей отдыхать. Это не сложно, нужно только изменить алгоритм работы контроллера.
Как Вы сами уже заметили, мертвые зоны в любой однофазной магнитной системе есть - это зоны расположения полюсов ротора, когда рассматриваемая обмотка статора не способна создать в них крутящий момент.
Но так ли малы эти зоны, как Вы их представляете?
Допустим, мы подаём в обмотку ток и он создаёт магнитное поле некоторой силы, которое взаимодействует с ближайшими магнитами, стремясь к точке равновесия. Точка равновесия - это когда центр магнита находится строго над центром зуба. Между ними есть некоторое расстояние (магнитный зазор), поэтому мы можем соединить эти две точки отрезком. Это и будет вектор взаимодействия магнитных сил. В точке равновесия он совпадает с радиусом. Крутящий момент создают тангенциальные силы, которые в данный момент равны нулю.
Если слегка отклонить систему от равновесия, то эти линии (радиус, вектор сил магнитного взаимодействия и тангенциальная сила) образуют треугольник, и зависимость тангенциальной силы от угла можно посчитать. Тангенциальная составляющая вектора сил магнитного взаимодействия с увеличением угла увеличивается и при некотором значении угла начинает превышать радиальную составляющую. И вот именно тогда, когда тангенциальная составляющая сил магнитного взаимодействия превышает радиальную - вот именно тогда и нужно подавать в обмотки ток, чтобы получить хорошую эффективность двигателя.

А если подавать ток в обмотку в те моменты, когда тангенциальная составляющая сил близка к нулю, то это приводит лишь к тупому разогреву обмотки, но почти не даёт крутящего момента. Так что, несмотря на то что "мёртвые зоны" на самом деле настолько малы, что они на самом деле "мёртвые точки", но это не значит что рядом с ними из двигателя можно выжать что-то полезное. Соотношение ток/момент в этих мертвых зонах до ужаса неинтересное, поэтому проще в эти периоды одну обмотку тупо отключать, чем тратить ток на её бессмысленный разогрев.


Можно, впрочем, всё тоже самое объяснить через форму ЭДС - в этих мёртвых зонах ЭДС близка к нулю и соответственно в эти моменты обмотка не способна выдать заметную механическую мощность, т.к. мех. мощность равна (ток*ЭДС*КПД) - что ни умножай на ноль, оно нулём и останется. И нет смысла запихивать в обмотку ток - это не приведёт к получению заметной механической мощности, но зато приведёт к большим активным потерям. Именно поэтому трапецеидальные алгоритмы управления БДПТ позволяют одной из обмоток треть времени отдыхать - уж лучше отдыхать совсем, чем жрать энергию в тепло и ничего не делать.
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

SolarRay

[user]Abos[/user], у каждой катушки свои силовые провода и ключи в контроллере.
Положение ротора определяется с помощью датчиков.
Да, 4 силовых провода, и 8 ключей.
Да, это похоже на четырёхфазник.

DIVAS

Цитата: SolarRay от 27 Фев. 2015 в 00:06
[user]Abos[/user], у каждой катушки свои силовые провода и ключи в контроллере.
Положение ротора определяется с помощью датчиков.
Да, 4 силовых провода, и 8 ключей.
Да, это похоже на четырёхфазник.
Но зачем...? Ведь уже есть трёхфазник, и он отлично работает.
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)

Abos

Цитата: DIVAS от 27 Фев. 2015 в 01:02

Но зачем...? Ведь уже есть трёхфазник, и он отлично работает.

Чтобы контроллер был посложнее.  :-D

SolarRay

[user]DIVAS[/user], у обычного трёхфазного бесколлекторника одна фаза висит в воздухе не из-за мертвых точек (или не только из-за них), а из-за того, что часть (или все) катушек этой фазы будут работать неправильно, например так же как показано вот тут: https://electrotransport.ru/index.php?topic=152.msg740#msg740
Это происходит потому, что количество магнитов и количество пазов, не совпадают, всегда останется кто-то лишний.

Добавлено 27 Фев. 2015 в 01:07

Цитата: DIVAS от 27 Фев. 2015 в 01:02
и он отлично работает.
Можно сделать лучше.

Abos

Цитата: SolarRay от 27 Фев. 2015 в 00:06
[user]Abos[/user], у каждой катушки свои силовые провода и ключи в контроллере.
Положение ротора определяется с помощью датчиков.
Да, 4 силовых провода, и 8 ключей.
Да, это похоже на четырёхфазник.

Трудно... Трудно ловить черную кошку в темной комнате, особенно, если ее там нет...
Конечно, четырехфазник или двухфазник (в зависимости от управления).

Abos

Кидаю чертежики однофазного генератора. Может быть они что-то прояснят?






10 - это кольцеобразные магниты (типа, как у динамика).

mr.Dream

Цитата: SolarRay от 26 Фев. 2015 в 22:29
Если количество пазов равно количеству магнитов, то мертвые зоны сужаются до минимума, практически превращаясь в мёртвые "точки".
В мертвой "точке" КПД будет равен нулю. А в некоторой мертвой зоне, которая будет наверное больше половины периода полуволны, КПД будет меньшим 50%. Общий КПД системы сильно снижается, да еще и движение "рывками".
Посчитайте сами. Если за 0 градусов электрического оборота мы возьмем пик ЭДС мотора, то при повороте на 45° ЭДС будет уже 0,707 от пика, а при 60° уже половина. В столько раз уменьшается тяга в том участке при одинаковом токе. Дальше использование участка этого уже не эффективно очень, можно считатьь метвой зоной. В трехфазном же бесщеточном двигателе за один оборот фазы коммутируются 6 раз. То есть, каждые 60 градусов, по 30 грудусов "вокруг" пика ЭДС, где ЭДС меняется от 1 до 0,866, как и коэфициент тяги в этой точке.
Вот если взять десять однофазных моторов, соединить на одном валу со сдвигом в 36 градусов каждый, то пульсации ЭДС будут всего то 0,987 от пика и КПД такой системы будет превыше всего! Как и вес с ценой  :-D
Кстати, вот по этому сильно многофазные промышленные двигатели со щетками имеют высокий КПД, хотя и не все обмотки используются.

DIVAS

#26
Цитата: SolarRay от 27 Фев. 2015 в 01:05
Это происходит потому, что количество магнитов и количество пазов, не совпадают, всегда останется кто-то лишний.
А если рассматривать два однофазника, то там не треть, а аж половина катушек будет отдыхать.

И я, и [user]mr.Dream[/user] уже пояснили, почему. Есть такие угловые интервалы положения ротора, когда запихивание тока в обмотки не приносит пользы. Хоть килоАмпер туда запихай, обмотка раскалится как утюг, а крутящего момента почти не выдаст. Эти интервалы есть у любого двигателя, и у любого двигателя функция момента, создаваемого одной магнитной фазой, имеет примерно синусоидальную зависимость от магнитного угла. Чтобы повысить КПД системы, приходится отключать обмотки, потому что работа обмоток в этих интервалах неэффективна.
И хоть сколько однофазных элементарных двигателей возьмите, всё равно каждый из них будет в течение какого-то времени отдыхать, и в сумме примерно одна треть..половина обмоткочасов будет незадействована.
То есть, задействовать-то их конечно можно, но Вы получите +30...+100% к нагреву и +1% крутящего момента, т.е. КПД системы от этого только сильно ухудшится. Зачем ухудшать КПД системы?

В трёхфазных БДПТ, кстати, магнитных фаз далеко не всегда три. Их может быть любое количество. Например, у меня есть двигатели с 9 магнитными фазами (56/63) и с 51 магнитной фазой (46/51). При таком соотношении магнитных/электрических фаз эти двигатели имеют трапецеидальную форму ЭДС и хорошо подходят для работы с обычными контроллерами, которые выдают трапецию.

В общем, [user]SolarRay[/user], Вы гонитесь за каким-то ненужным призраком - за полным использованием железа, но при этом хотите принести в жертву КПД. А зачем?
Kugoo M4 Pro 18Ah (2020)