Мотор-колесо. Как работает.

VladimirA · 04 Март 2011 в 13:54

Как видете, есть еще на форуме заблуждающиеся по поводу питания стандартного МК треугольником или синусойдой.
Ну, во первых при переключении на треугольник у нас сдвинится напряжение в обмотке на +/- 30 грд. (в зависимости как мы их переключим).
Контроллер этого не знает и подает ток вобмотки позже или раньше. Понятно, что такая работа не возможна.
Теперь, даже если мы переставим датчики на 30 грд., то в этом случае, как и в случае питания МК синусойдами,
всегда ( кроме точек перехода синусоиды тока с (+) на (-) ) во всех трех обмотках будет протекать ток!
Т.е. в каждом 9-м пазу токи в витках разных фаз будут теч навстречу.
Легко прикинуть на графике, что наилучшая форма напряжения - та, что заложена в контроллере, когда всегда одна из 3-х обмоток без питания.
Трехфазной синусойдой можно запитать двигатели с явновыраженными полюсами, как раннее МК Шкондина или полностью переделывать мотор,
но тут мы проиграем в весе и мощности.

nikvic · 04 Март 2011 в 14:06

Цитата: VladimirA от 04 Март 2011 в 13:54
Как видете, есть еще на форуме заблуждающиеся по поводу питания стандартного МК треугольником или синусойдой.
...
Т.е. в каждом 9-м пазу токи в витках разных фаз будут теч навстречу.
Легко прикинуть на графике, что наилучшая форма напряжения - та, что заложена в контроллере, когда всегда одна из 3-х обмоток без питания.
Трехфазной синусойдой можно запитать двигатели с явновыраженными полюсами, как раннее МК Шкондина или полностью переделывать мотор,
но тут мы проиграем в весе и мощности.

Да, этта сразу видно, когда говорят о каждом 9-м пазе для 21-венцового статора

Покопайтесь - здесь много чего есть про синус-контроллеры...

VladimirA · 04 Март 2011 в 15:20

[/quote ]
Покопайтесь - здесь много чего есть про синус-контроллеры...
[/quote]

Да, но рядом с одним пазом стоят два полюса на которых снижается намагничиваемость. Для того, чтобы исключить влияние проводов разных фаз, надо раздвигать зазор между полюсами обмоток разлличных фаз, т.е. делать машину явнополюснои.( вырезать каждый третьй полюс и перематывать МК.)

Как и говорилось раньше: Данная конструкция МК не предназначена для питания ее синусами.

nikvic · 04 Март 2011 в 15:33

Цитата: VladimirA от 04 Март 2011 в 15:20
ЦитироватьПокопайтесь - здесь много чего есть про синус-контроллеры...
Да, но рядом с одним пазом стоят два полюса на которых снижается намагничиваемость. Для того, чтобы исключить влияние проводов разных фаз, надо раздвигать зазор между полюсами обмоток разлличных фаз, т.е. делать машину явнополюснои.( вырезать каждый третьй полюс и перематывать МК.)
Как и говорилось раньше: Данная конструкция МК не предназначена для питания ее синусами.

Забавно насчёт вырезания каждого третьего полюса, если их 10 пар

VladimirA · 04 Март 2011 в 16:06

Количество полюсов всегда кратно 3-м!

nikvic · 04 Март 2011 в 16:34

Цитата: VladimirA от 04 Март 2011 в 16:06
Количество полюсов всегда кратно 3-м!

Возражать бесполезно

Но для читающей публики поясню, что в наших МК принято полюсами называть магниты (и говорить о количестве пар полюсов), а элементы статора называть венцами или зубами (в наших МК их число кратно трём).

Abos · 04 Март 2011 в 17:07

Количество зубцов кратно трем только у трехфазных, шестифазных, девятифазных и т.д. в том же духе машин. У двенадцатифазной машины, к примеру, количество зубцов якоря может быть кратно и 12, и 6, и 4, и 3, и 2. Это к сведению. Ну, и от обратного. На 15 зубцах можно выполнить и трехфазную, и пятифазную, и пятнадцатифазную машину, но ни в коем случае нельзя выполнить четырехфазную, шестифазную, семифазную и т.д. машину, и двигатель, работающий от однофазной сети.

nikvic · 04 Март 2011 в 17:10

Цитата: nikvic от 04 Март 2011 в 09:37
Цитировать"Почему нельзя переключать обмотки МК на треугольник"

1/Теперь про треугольник и звезду. Обмотки статора распределены по 3*М зубцам, каждый зуб можно обматывать двумя способами (если ток идёт от центра треугольника, зуб может оказаться северным либо южным полюсом). В соответствии с этим "разметку" обмоток обычно описывают словом в алфавите АаВвСс на зубъях статора.

Сама последовательность подбирается так, чтобы при любом повороте ротора (а там 2*Р магнитов) возникающие магнитные фазы "катушки" были бы хорошо согласованы друг с другом. Есть всякие таблицы предпочтений (и методы их составления, похожие на работу с нониусом).

2/То же справедливо и для треугольника, но разметка, которая годится для треугольника, может быть плохой для звезды и наоборот!

После размышлизмов решил поправиться. Пункт 1/ остаётся в силе, пункт 2/ нуждается в изменении.
Разметки и для треугольника, и для звезды делаются одинаковыми алгоритмами.
Если контроллер синусовый, то треугольник ничем не хуже звезды.

Иное дело - обычный "прямоугольный" контроллер, который каждые 60 градусов ("электрических") меняет пару из АВС, подключаемую к питанию.Подключив АВ, мы будем иметь ток и через АВ, и через АС-СВ. Это ещё ничего, но токи будут различаться. А вот это уже скверно для КПД, как я полагаю.

Abos · 04 Март 2011 в 17:32

Да для синхронной машины абсолютно все равно, как соединена обмотка якоря - в "звезду" или в "многоугольник" (для трехфазной машины - в "треугольник"). Она будет работать и так, и так. Разница будет только в напряжении питания. А ДПР Вы все-равно настраиваете. Разница лишь в том, что если в машине (по конструктивным делам) присутствуют высшие гармонические третьего порядка, достаточно высокие по амплитуде, то они замыкаются внутри обмотки, соединенной "треугольником" и дополнительно "греют" обмотку. В "звезде" этого нет. Если амплитуда их невелика, то и заморачиваться нечего.
А мотор-колесо, что здесь обсуждается, и есть синхронная машина, работающая в вентильном режиме, который предполагает два варианта управления, как в режиме синхронного двигателя, либо в режиме двигателя постоянного тока независимого возбуждения (если ротор с ПМ).

Abos · 04 Март 2011 в 17:50

Трехфазной синусойдой можно запитать двигатели с явновыраженными полюсами, как раннее МК Шкондина или полностью переделывать мотор,
но тут мы проиграем в весе и мощности.
[/quote]

Двигатель Шкондина для МК сам по себе не очень, так как в нем плохое использование полезного объема машины. Есть значительно лучшие варианты синхронных высокомоментных машин с постоянными магнитами с модуляцией магнитного потока, которые прекрасно работают как от трехфазной (можно выполнять и многофазными) сети, тек и от преобразователей (контроллеров) при наличии ДПР. Их выполняют уже более 20 лет, правда не серийно, а мелкими партиями. Одна из разработок - электроусилитель руля для ВАЗика.

ZxV · 04 Март 2011 в 17:52

звезда треугольник
как пишут в букварях не помню
как это я себе представляю
на пальцах
пусть у нас есть трех фазный генератор
как это ни банально звучит
генератор генерит
напряжение
если ампервитки обмоток фаз распределены вдоль окружности по синусоидальному закону то наш генератор генерит синусоидальное напряжение
но ничего идеально нет
даи есть типы электромашин с не синусоидальным распределением
значит генератор генерит не синусоидальное напряжение
раз форма не синусоидальная значит есть высшие гармоники
например третья
1 фазы в трехфазном двигателе сдвинуты на 120 электрических градусов
тоесть на одну треть периода
2 третья гармоника потому и третья что ее период составляет одну треть от периода основной гармоники
из 1 и 2 получаем что третьи гармоники всех фаз совпадают по фазе
при соединении звездой эдс третьих гармоник направлены друг против друга
и все путем
при соединении в треугольник эти эдс сонаправлены и создают круговой ток в треугольнике
толку от которого никакого только вред в виде лишнего разогрева обмоток
ну и раз электрическая машина у нас обратима то
раз третьи гармонике при треугольнике говняют генератор то двигатель говняют тоже

nikvic · 04 Март 2011 в 17:58

Цитата: Abos от 04 Март 2011 в 17:32
Разница лишь в том, что если в машине (по конструктивным делам) присутствуют высшие гармонические третьего порядка, достаточно высокие по амплитуде, то они замыкаются внутри обмотки, соединенной "треугольником" и дополнительно "греют" обмотку. В "звезде" этого нет. Если амплитуда их невелика, то и заморачиваться нечего.

Для прямоугольников гармоники третьего порядка практически отсутствуют. Там дело в другом: в двух ветвях одинаковая противоЭДС и разные сопротивления при одинаковом напряжении питания.

Abos · 04 Март 2011 в 18:04

1). ZxV, Вы абсолютно правы, только не забывайте, что там еще и другие гармоники, кратные трем (хотя их амплитуда как правило значительно ниже).

2). Nikvic, Вы разложите прямоугольник в ряд Фурье и увидите, ЧТО там творится с гармониками.

Abos · 04 Март 2011 в 18:20

Если народу интересно, могу выложить конструктив наилучших с точки зрения простоты конструкции и надежности, а также удельного момента (момент на единицу массы) магнитоэлектрических машин в рисунках и электрических схем к ним. Для "рукастых", имеющих возможность переделать асинхронник в машину с постоянными магнитами (нужны токарный и фрезерный станки) тоже могу предложить интересные конструкции (со схемами).

nikvic · 04 Март 2011 в 18:21

Цитата: Abos от 04 Март 2011 в 18:04
1). ZxV, Вы абсолютно правы, только не забывайте, что там еще и другие гармоники, кратные трем (хотя их амплитуда как правило значительно ниже).

2). Nikvic, Вы разложите прямоугольник в ряд Фурье и увидите, ЧТО там творится с гармониками.

Я посмотрел только 3-ю - она равна 0.

Abos · 04 Март 2011 в 18:42

Я посмотрел только 3-ю - она равна 0.
[/quote]

Значит смело можете питать и "звезду" и "треугольник". Только нужно иметь ввиду, что геометрия зубцово-пазовой зоны обычно выполняется на синусоиду, а не на прямоугольник. Поэтому при питании от прямоугольных импульсов гармоники высшего порядка будут влиять на работу машины и не лучшим образом (повышенная вибрация и электромагнитный шум, при изменении частоты будут образовываться резонансные "всплески" от высших гармонических). Тогда либо геометрию нужно выполнять таким образом, чтобы форма индукции в зазоре походила на форму тока, либо питать синусом.

nikvic · 04 Март 2011 в 18:53

Я посмотрел только 3-ю - она равна 0.

Цитата: Abos от 04 Март 2011 в 18:42
Значит смело можете питать и "звезду" и "треугольник". Только нужно иметь ввиду, что геометрия зубцово-пазовой зоны обычно выполняется на синусоиду, а не на прямоугольник.

Расчёт АВС-схемы от этого не зависит.
И треугольник плох под "прямоугольник" по причине, которую я уже описал - неразумная одновременная работа двух ветвей.
===========
Нет, оказывется, ничего страшного. Это как бы на одной оси стоят два мотора с одинаковыми моторными коэфф-ми и разными сопротивлениями обмоток, питаемые в параллель от одного источника. Те же, в идеале, 92% максимального КПД.

VladimirA · 04 Март 2011 в 19:33

Ребята! Главная ошибка то что мы путаем синхронную машину с безколлекторником!
Наше МК - это обычный коллекторный двигатель с постоянными магнитами, но роль коллектора выполняют сенсоры, контроллер (который подает питание на обмотку якоря (статора, ротора, ..в зависимости от исполнения...) и ограничивает ток, что бы не сжечь транзисторы, выдающие этот ток в обмотки )
и выходные транзисторы.
Синхронная машина - это трехфазная машина!
Внешне они очень похожи, поэтому и возникают ошибки.
Из практики: один из вспомогательных двигателей на подлодке (туристической) 7,5 кВт, 200 В, сделанный по нашей схеме (BLDC) работал от "нашего руского"
контроллера, конечно он занимал целый шкаф. Датчиком служила незапитанная в тот момент обмотка (sensorless system).
За много лет эксплуатации (я часто опскаля с ними под воду) клонтроллеры временами ломались (отдельные платы).
И вот, решили взять для пробы японский блок управления. (с табуретку, но очень дорогой).
Может все!: ( асинхронные, синхронные). Но для синхронника нужен датчик типа сельсина, который будет всегда показывать положение вала в любой момент.
Поставили его. Запустили (есть самоопредиление)... При тех же самых токах, мощность была 5 кВт!
Ошбка в том. что МК это не синхронная машина! (Хотя, в отдельных случаях - ранний двигатель Шкондина с явновыраженными полюсами - да!).