Асинхронник с фазным ротором в колесо велосипеда

[mikhail-bar]

Я понимаю что вы хотите сказать, но могу согласиться с такими выводами. Вращается поле или стоит, по моему особой разницы нет. Впрочем и синхронный двиг с обмоткой возбуждения это почти тоже самое, что и двиг с фазным ротором. Разница лишь в том, что обмотка возбуждения в первом случае питается постоянным, а во втором переменным током. Так что если я сделаю классический синхронник, то всегда будет возможность проверить Ваше утверждение, подав на обмотку возбуждения переменный ток. Ведь и в сельсине, например, не обязательно наличие двух 3-фазных обмоток, одна может быть 1-фазной. 

[бурелом]

Вращающееся поле взникает только при наличии не менее трех фаз. А сельсины с одной фазой вращаются на какой то угол, а не на полный оборот, на сколько я помню.

[mikhail-bar]

Насчет сельсина я согласен, не совсем то. Хорошо, рассмотрим одно из классических применений двигателя с фазным ротором. Есть промышленная сеть 380В/50Гц и требуется регулируемый привод 1 МВт.  Делается трехфазный статор 1 МВт и нему подключается сеть. Далее обмотка возбуждения 50 кВт в виде фазного ротора подключается через инвертор к той же сети. В итоге регулируя U, f обмотки возбуждения заставляем ротор вращаться с любой скоростью (в некоторых пределах), при том что скорее всего 95% потребляемой из сети мощности будет иметь косинус Фи=1 + ток будет синусоидальным. Это очень важно для электросети. Если работать в "разностном" режиме, КПД начинает падать, этот режим используется как пусковой.

Переходим к тяговому двигателю электротранспорта. Если всё питается от аккумулятора, то какой смысл применять выше упомянутую схему, ведь все переменные напряжения будут получены из постоянного?

[бурелом]

Я не понимаю фразу " Если работать в "разностном" режиме, КПД начинает падать, этот режим используется как пусковой.". Объясните мне почему КПД в этом режиме должен падать. Вы вообще представляете двигатель на 1 Мвт мощности. Это же монстр размером с пятиэтажный дом. И в классическом применении на асинхронный двигатель с фазным ротором возбуждение не подается. Обычно к обмоткам ротора подключают пусковые реостаты или сопротивления, для смягчения тяговой х-ки двигателя и максимального приближения х-ки к х-ке сериесного двигателя, т.к. она наиболее подходит для ТС. Иногда на ротор подают сетевое 3х фазное напряжение, но включеное встречно, и получают удвоеную частоту вращения. Из-за сложности получения 3х фазного синусоидального напряжения переменной частоты этот способ включения никогда не применяли для плавной регулировки частоты. Мощность подаваемая на статор и ротор пропорциональна частотам подаваемым на статор и ротор, т.е. если частоты одинаковы, то имощности должны быть одинаковы. Да этот метод значительно сложнее в реализации чем постоянный ток, но он позволяет очень сильно снизить вес ЭД, и я не вижу непреодолимых принципиальных препятствий для снижения веса ЭД в десятки раз. В то-же время ЭД постоянного тока находятся в тупике и не имеют возможности кардинально уменьшить свой вес.

[mikhail-bar]

В "разностном режиме " я имел ввиду случай, когда ротор вращается с разностной частотой обмоток.
В десятки раз скорее всего ничего не облегчится, не вижу теоретических предпосылок и не знаю практических примеров. Судя по тому что у меня пока получается в эскизном варианте - это синхронный двигатель с 3-фазным статором 2р=1 и 4-фазным ротором 2р=1. Вес статора примерно в 1,5-2 раза меньше веса ротора. Эту вещь можно будет запустить и на разности частот и просто как синхронный двигатель. Я рассчитываю в основном либо на ротор вращающийся с суммарной частотой либо с частотой питания статора при постоянном напряжении на роторе. 

[mikhail-bar]

когда я говорил "возбуждение", я имел ввиду что обмотка ротора является обмоткой возбуждения. Метод пусковых реостатов это уж совсем устарело по-моему, так же как и встречное включение такой же частоты. То, что я описал это вполне современное применение такого типа двигателя. Кстати 1 МВт совсем не страшно, к примеру мощность некоторых спорткаров в районе 1000 л.с., то есть где-то 700 кВт. Пиковая конечно, но всё же.

[бурелом]

В принципе эл. двигатели ничем не отличаются от трансформаторов, методы расчета их схожи. Есть формула для расчета мощности P=Sст*Sок*2,22*f*j*kм*kст/100. В этой формуле Sст и Sок определяют размеры магнитопровода, f частота, j плотность тока в проводниках, k это коофициенты в меди и стали, и еще все это нужно умножить на КПД. Из этой формуды видно, что без изменения габаритов двигателя, увеличив частоту, мы пропорционально можем увеличить мощность. Измениться могут только коофициенты и то не факт.

[mikhail-bar]

Из этой формуды видно, что без изменения габаритов двигателя, увеличив частоту, мы пропорционально можем увеличить мощность.

Для трансформатора да, согласен. Но соль в том, что применяя эту формулу для двигателя частота приобретает смысл частоты вращения ротора двигателя. Наращивая частоту питания одной из обмоток мы просто превращаем двигатель в транформатор, такое применение движка с ФР тоже известно. Например где-то я вычитал, что один дядька подключал к статору 3*380, а с ротора снимал 1*220, и так как двигатель при этом вращался, то можно было его еще и в качестве собственно двигателя параллельно использовать.

[бурелом]

В чем вся соль идеи и заключается, что подавая высокие частоты на статор и ротор, мы получаем на валу вращение с частотой разницы частот. Т. е. подавая на статор 500 гц, а на ротор 499 гц на валу получаем 1 об/сек.

[mikhail-bar]

Да, он действительно будет вращаться 1 об/с, но мощность потерь останется той же, что и при 100 об/с. То есть двигатель будет грется как при 100 об/с, но почти стоять на месте. Если поля ротора и статора  синхронно вращаются с большой частотой, это не приводит к увеличению мощности или момента, это приводит лишь к вращению точки приложения силы.

Пример. Представвьте себе железнодорожные рельсы замкнуты к круг и на них стоит поезд. Вы толкаете поезд рукой, и он едет по кругу. Поезд может стоять неподвижно, только начать движение или скорость уже максимально возможная - это ротор. Вы можете встать рядом и токнуть поезд с определенным усилием, а можете бежать рядом с ним, подталкивая его таким же усилием, или бежать даже быстее его, периодически цепляясь за него и в итоге опять же тоже самое усилие. Важна только сила, с которой толкаете поезд, а то с какой скоростью вы бегаете вокруг поезда не имеет никакого значения. 

[бурелом]

Вы не правы. Чтобы понять что происходит в двигателе нужно разобраться в уравнении эл. равновесия в эл. машине и тогда все станет понятно.

[METAL]

Все равно что в коллекторнике добавить полюсов и подключить их последовательно(скорость упадет,момент останется,потребление тока упадет). Типа такого, просто представить вращение магнитного поля якоря и статора...

[mikhail-bar]

я честно говоря не очень понимаю, какой смысл пытаться глубоко погружаться в уравнения равновесия и прочие формулы. Мы же не собираемся что-то очень точно рассчитывть, достаточно просто прикидочного расчета на пальцах.  Я пытаюсь донести до вас принцип работы этого усторойства насколько я понял его и утверждаю, что обсуждаемый тип привода не актуален в электротранспорте. По крайней мере он ни чем конкретным не лучше того же обычного сериесного мотора. Я уже не зная что еще сказать, предлагаю вам в качестве явного доказательства взять серийный 5 кВт движок и обе его обмотки подключить к сети. Скорость вращения будет 0, возможных результата я вижу два: либо не будет момента и не будет активной мощности, либо будет ном. момент  и будет потребляемая ном. активная мощность.

[бурелом]

Я могу вам ответить, что будет при этом подключении. Есть два варианта, если обмотки включены встречно, то частота вращения ротора=2*n ном., если обмотки включены последовательно, то частота вращения будет равна 0. При этом ток в обмотка будет равен току холостого хода, а момент на валу будет ну очень большим, т. е. вы вал не сможете провернуть ни какими силами. В момент попытки провернуть вал ток в двигателе будет возрастать пропорционально приложеному усилию. Чтобы это понять как раз и нужно это уравнение, а совсем не для каких либо расчетов двигателя.

[METAL]

Чем то напоминает планетарный редуктор...

[mikhail-bar]

Чем то напоминает планетарный редуктор...

Да, интересная тема, те же вёдра, вид сбоку.

Вобщем когда обмотки включены последовательно, момент должен зависеть от того, в каком конкретно положении ротор находится отн. статора. Если просто включить и не удерживать ротор, то он дернется и займет положение в котором момент и ток стремятся к нулю. Повернув его на 120 электрических градусов мы получим максимально возможный момент. Хорошо, 5 кВт и 380 В слишком масштабно, предлагаю альтернативную опытную установку для проверки: берется небольшой дифференциальный сельсин и через аудио-усилители поключается к компьютеру на 6 выходов звуковой карты. По непроверенным данным (надо посмотреть еще раз, может я не те сельсины смотрел) момент у некого сельсина в несколько раз меньше момента аналогичного по массе коллекторного мотора. 

[бурелом]

Есть сельсины датчики, а есть исполнительные механизмы. Я гдето видел исполнительный при 50 вт паспортной мощности моментна валу более 600 н*м