Так все же- звезда или треугольник

[VladimirA]

Привет.  Я кажется разобрался как работает мотор у alayf78 .
Я рассмотрел его работу, как безколлекторника, а не как синнхронника.
Если бы это был синхронник и питался бы синусойдой, тогда действительно надо либо программно, либо физически сдвигать датчики на 30 градусов.
Но рассмотрим его при одном рабочем такте, когда напряжение подается от контакта фазы1 к контакту фазы2, а фаза3 без питания.( этого хватит, т.к. остальные такты, когда напряжение подается к другим фазам, будут такими же). Ротор находится в соответствующем положении, когда обмотки фазы1 и фазы2 создают момент вращения. Рассмотрим два режима: 1- при малых оборотах, когда колесо начинает вращение и противо-ЭДС мало; и 2- на крейсерской скорости при значительном противо-ЭДС.
И (очень важно!) рассмотрим при питании от обычного контроллера, который имеет ограничение фазного тока и сечения фазных проводов и контроллера alayf78 у которого фазные провода заменены на толстенные, а модернизированный контроллер практически без ограничения тока, и ток ограничивается тлько сопротивлением фаз (r) и противо-ЭДС.

В варианте со ЗВЕЗДОЙ.
1. При малых оборотах и ограничении тока: Ток фазы1(I.1) равен току фазы2 (I.2) и ограничен контроллером. Каждая обмотка создает момент М1 пропорциональные току ограничения (I.lim).   Обмотка3 момента не создает. Общий момент 2*М1
2. При малых оборотах и без ограничения тока: Не будем рассматривать потери на толстенных проводах и на переходах транзисторов. Тогда ток ограничивается только сопротивлением двух фазных обмоток (1и2) и равен I'1 = I'2 = U/2r .  И две обмотки создают свои моменты М2.   Т.е. 2*М2.

В варианте с ТРЕУГОЛЬНИКОМ.
3. . При малых оборотах и ограничении тока: I.1 + I.2 = Iогр , Ток I.3 в обмотке3 в одной половине этого такта создает небольшой положительный момент, а во второй половине такта такой же противо-момент.  Поэтому его средний момент в такте = 0.  Ну а ток I.3 = I.1 = ½*I.2 = 1/3*I.lim. Легко подсчитать, что общий момент будет пропорционален I.1 + I.2 = Iогр, т.е в два раза меньше, только М1.
4. При малых оборотах и без ограничения тока: I'1 = I'3 = U/2r , т.е. создает один момент М2. Зато обмотка2 при токе I'2 = U/r создаст момент 2*М2. Общий момент 3*М2.
Как видим в ТРЕУГОЛЬНИКЕ на обычном контроллере(I.lim) при малых оборотах момент в два раза меньше, а на контроллере без ограничения тока в полтора раза больше, но ток при этом вырос в три раза. Плюс небольшие токовые потери в обмотке3.

Рассмотрим работу на скорости при противо-ЭДС (Е'):

В варианте со ЗВЕЗДОЙ.
5.  При ограничении тока: Все то же, что и в пункте 1. . Каждая обмотка создает момент М1 пропорциональные току ограничения (I.lim).   Обмотка3 момента не создает. Общий момент 2*М1 на всем диапазоне.
6. Без ограничения тока: Ток равен I'1 = I'2 = (U- 2*Е')/2r .  И две обмотки создают свои моменты М2'.   Т.е. 2*М2'.

В варианте с ТРЕУГОЛЬНИКОМ.
7. При ограничении тока: Т же, что и в пункте 3. Общий момент будет пропорционален I.1 + I.2 = Iогр, т.е в два раза меньше, только М1. (максимальные обороты будут больше)
8. Без ограничения тока: В обмотке3 средняя противо-ЭДС = 0. Тогда: Ток равен I'1 = I'3 = (U- Е')/2r , т.е. создает один момент М3'. Зато обмотка2 при токе I'2 = (U- Е')/r создаст момент 2*М3'. Общий момент 3*М3'. (этот момент будет меньше 3*М2(см. пункт 4.) но максимальные обороты будут больше).

При этом действительно, при  ТРЕУГОЛЬНИКЕ если разорвать внутри мотора одну фазу, то в случае контроллера без ограничения, мотор будет работать как и при нормальной ЗВЕЗДЕ, а при ограничении тока – на 1/3 мощность упадет.

ВЫВОД: только при мощном контроллере и замене фазных проводов мы добьемся эффекта alayf78, но при этом немного потеряем в КПД.

[nikvic]

И (очень важно!) рассмотрим при питании от обычного контроллера, который имеет ограничение фазного тока и сечения фазных проводов и контроллера alayf78 у которого фазные провода заменены на толстенные, а модернизированный контроллер практически без ограничения тока, и ток ограничивается тлько сопротивлением фаз (r) и противо-ЭДС.

1/ Обычный контроллер не имеет ограничения фазного тока - только батарейного (знаменитый шунт). Именно такие контроллеры рассматриваются в свежем варианте http://ebike.ca/simulator/. Так что до средних  оборотов в мотор "закачивается" постоянная мощность. На малых скоростях почти вся она уходит на нагрев.

2/ Нельзя считать момент (в т.ч. и средний) на обмотке без учёта электрической фазы - текущей ток нужно умножать на косинус  отклонения "оси" обмотки от направления поля. Например, обмотка АВ звезды подключеная к +- в рабочем такте, меняет угол от -30 до 30гр., и в это время обмотка АС (С "висит") меняет угол от -90 до -60, а последовательная ей СВ - от 30 до 90. Эти две обмотки можно объединить геометрически в одну с удвоенным сопротивлением...

[VladimirA]

1/ Обычный контроллер не имеет ограничения фазного тока - только батарейного (знаменитый шунт). Именно такие контроллеры рассматриваются в свежем варианте http://ebike.ca/simulator/. Так что до средних  оборотов в мотор "закачивается" постоянная мощность. На малых скоростях почти вся она уходит на нагрев.

2/ Нельзя считать момент (в т.ч. и средний) на обмотке без учёта электрической фазы - текущей ток нужно умножать на косинус  отклонения "оси" обмотки от направления поля. Например, обмотка АВ звезды подключеная к +- в рабочем такте, меняет угол от -30 до 30гр., и в это время обмотка АС (С "висит") меняет угол от -90 до -60, а последовательная ей СВ - от 30 до 90. Эти две обмотки можно объединить геометрически в одну с удвоенным сопротивлением...

1/ Да, нет имеют они ограничение фазного тока, только у одних его можно менять програмно в разной пропорции к батарейному, а у более простых (тут писалось) он в 2-2,5 раза больше батарейного.
2/ Я писал для простоты, но можно получить и средний момент за рабочий "такт", проинтегрировав от-30 до +30 гр. Ну а у 3-ей фазы в случае ТРЕУГОЛЬНИКА этот интеграл будет равен нулю.

Сейчас стало неудобно прикреплять графики.   Представте ЗВЕЗДУ - ABC (123), где по фазам А и В идет ток. Потом разорвите ее и, не меняя векторов тока, соедините их в ТРЕУГОЛЬНИК - это и будет картинка к моим рассуждениям.

Кстати, для "alayf78" я бы посоветовал располовинить обмотки и запараллелить каждую (сделап две маленьких параллельных ЗВЕЗДЫ). При этом момент на малых оборотах (теоретически) будет в два раза больше при токе большем в два раза, и макс. скорость поднимится не в1.7 а в 2 раза при очень небольшем паднии КПД

[nikvic]

1/ Обычный контроллер не имеет ограничения фазного тока - только батарейного (знаменитый шунт). Именно такие контроллеры рассматриваются в свежем варианте http://ebike.ca/simulator/. Так что до средних  оборотов в мотор "закачивается" постоянная мощность. На малых скоростях почти вся она уходит на нагрев.

2/ Нельзя считать момент (в т.ч. и средний) на обмотке без учёта электрической фазы - текущей ток нужно умножать на косинус  отклонения "оси" обмотки от направления поля. Например, обмотка АВ звезды подключеная к +- в рабочем такте, меняет угол от -30 до 30гр., и в это время обмотка АС (С "висит") меняет угол от -90 до -60, а последовательная ей СВ - от 30 до 90. Эти две обмотки можно объединить геометрически в одну с удвоенным сопротивлением...

1/ Да, нет имеют они ограничение фазного тока, только у одних его можно менять програмно в разной пропорции к батарейному, а у более простых (тут писалось) он в 2-2,5 раза больше батарейного.
2/ Я писал для простоты, но можно получить и средний момент за рабочий "такт", проинтегрировав от-30 до +30 гр. Ну а у 3-ей фазы в случае ТРЕУГОЛЬНИКА этот интеграл будет равен нулю.

Сейчас стало неудобно прикреплять графики.   Представте ЗВЕЗДУ - ABC (123), где по фазам А и В идет ток. Потом разорвите ее и, не меняя векторов тока, соедините их в ТРЕУГОЛЬНИК - это и будет картинка к моим рассуждениям.

1/ Может быть, может быть. Но на свежем варианте http://ebike.ca/simulator этого явно нет - иначе было бы две угловые точки.

2/ Аналитическое интегрирование затруднено из-за наличия 3-х режимов, и только в первом ток не меняется во время такта.
Ваша геометрия сомнительна. В звезде "стрелочки" тока через последовательные катушки (средняя точка "висит") - под углом 120гр., в трегольнике - под углом 60гр.

[TRO]

Кстати, для "alayf78" я бы посоветовал располовинить обмотки и запараллелить каждую (сделап две маленьких параллельных ЗВЕЗДЫ). При этом момент на малых оборотах (теоретически) будет в два раза больше при токе большем в два раза, и макс. скорость поднимится не в1.7 а в 2 раза при очень небольшем паднии КПД

Вы физически себе это представляете вообще? Как я буду резать обмотки пополам? Там же концов толком не будет, чтобы нормально их скомутировать на такие токи. А Если и получится (через одно место), то получившиеся сопли могут начать чиркать об крышку.
С моментом в два раза это вы тоже загнули, момент останется тем же в приведённом вами примере.

[VladimirA]

2/ Аналитическое интегрирование затруднено из-за наличия 3-х режимов, и только в первом ток не меняется во время такта.
Ваша геометрия сомнительна. В звезде "стрелочки" тока через последовательные катушки (средняя точка "висит") - под углом 120гр., в трегольнике - под углом 60гр.

Попробую все таки выложить через РАДИКАЛ.
http://i082.radikal.ru/1108/47/590df836cd6f.jpg

Как видите при таком соединении вектора токов фаз А и В остались такие же, и под 120гр.! Появился ток фазы С, но он в среднем(при интегрировании) за такт дает нулевой момент и является "потерей". И управляются фазы теми же датчиками Холла (не сдвинутыми на 30гр.).

А вот так можно запараллелить обмотки:
http://s006.radikal.ru/i213/1108/a6/2243cfdbb647.jpg
На самом деле на форуме уже писали об этом, здесь выкладывали схемы намоток разных МК.
Один американец засунул в свой МК 6 автомобильных релюшек и на ходу переключал в параллель. Получил превосходные результаты. Но не учел, что у авто-реле ток коммутации 30А, а фазные намного больше, поэтому реле проходили недолго.
К стати ранее на его сайте он на практике испытывал переключение ЗВЕЗДА-ТРЕУГОЛЬНИК и пришел к выводу, что это неудачный вариант.
Ссылки на него можете найти  на теме "Мотор-колесо, как оно работает".

[VladimirA]

Кстати, для "alayf78" я бы посоветовал располовинить обмотки и запараллелить каждую (сделап две маленьких параллельных ЗВЕЗДЫ). При этом момент на малых оборотах (теоретически) будет в два раза больше при токе большем в два раза, и макс. скорость поднимится не в1.7 а в 2 раза при очень небольшем паднии КПД

Вы физически себе это представляете вообще? Как я буду резать обмотки пополам? Там же концов толком не будет, чтобы нормально их скомутировать на такие токи. А Если и получится (через одно место), то получившиеся сопли могут начать чиркать об крышку.
С моментом в два раза это вы тоже загнули, момент останется тем же в приведённом вами примере.

Вот, нашел ссылку:
http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=2&t=9215&start=540#p295337

[nikvic]

2/ Аналитическое интегрирование затруднено из-за наличия 3-х режимов, и только в первом ток не меняется во время такта.
Ваша геометрия сомнительна. В звезде "стрелочки" тока через последовательные катушки (средняя точка "висит") - под углом 120гр., в трегольнике - под углом 60гр.

Попробую все таки выложить через РАДИКАЛ.
http://i082.radikal.ru/1108/47/590df836cd6f.jpg

Как видите при таком соединении вектора токов фаз А и В остались такие же, и под 120гр.! Появился ток фазы С, но он в среднем(при интегрировании) за такт дает нулевой момент и является "потерей". И управляются фазы теми же датчиками Холла (не сдвинутыми на 30гр.).

Кажется, понял, что у Вас получается. Вы включаете треугольник без надлежащего сдвига датчиков на 30 градусов и получаете "несимметричный" по косинусу рабочий такт. Изложение осложняется отсутвием эквивалентной замены двух последовательных катушек под углом друг к другу одной, соединяющей внешние концы пары. Такая пара возникает и в треугольнике (третья катушка в это время не у дел), и в звезде (третья катушка в это время тоже  вовсю работает и её направление совпадает с направлением катушки-эквивалента пары других).

Это безобразие (асимметрия такта) приводит к значительному падение максимального теоретического КПД - с 92% до, кажется, 67% (первое число помню точно, второе после подсчёта осталось где-то в Экселе...). На границе такта, когда косинус уполовинивает противоЭДС, ток поднимется, а использовать его для момента удаётся только наполовину.

[TRO]

....
Это безобразие (асимметрия такта) приводит к значительному падение максимального теоретического КПД - с 92% до, кажется, 67% (первое число помню точно, второе после подсчёта осталось где-то в Экселе...). На границе такта, когда косинус уполовинивает противоЭДС, ток поднимется, а использовать его для момента удаётся только наполовину.

Да, ток поднимается, но это фазный ток, от батареи ток остаётся прежний, и мощность на границе такта вливается та-же. КПД должен упасть совсем незначительно, и только за счёт активных потерь в фазных проводах и обмотке от увеличения тока. Хотелось бы узнать поподробней про ваши измышления по цифрам 92% и ~67%, чтобы понять как у вас они получились.

p/s Вы там в первом абзаце:

....Такая пара возникает и в треугольнике (третья катушка в это время не у дел), и в звезде (третья катушка в это время тоже  вовсю работает и её направление совпадает с направлением катушки-эквивалента пары других).
....

Походу в этом предложении вы местами звезду и треугольник попутали.

[alayf78]

сдвинул датчики на 30 градусов на другом моторе. результаты противоречивы. ток холостого хода упал с  2.15 до 1,7 а ,но и скорость на холостых упала с 77 до 73 км ч.
кто может что то сказать по поводу эксперимента? кпд помоему не меняется почти

[nikvic]

....
Это безобразие (асимметрия такта) приводит к значительному падение максимального теоретического КПД - с 92% до, кажется, 67% (первое число помню точно, второе после подсчёта осталось где-то в Экселе...). На границе такта, когда косинус уполовинивает противоЭДС, ток поднимется, а использовать его для момента удаётся только наполовину.

1/Да, ток поднимается, но это фазный ток, от батареи ток остаётся прежний, и мощность на границе такта вливается та-же. КПД должен упасть совсем незначительно, и только за счёт активных потерь в фазных проводах и обмотке от увеличения тока. Хотелось бы узнать поподробней про ваши измышления по цифрам 92% и ~67%, чтобы понять как у вас они получились.

p/s Вы там в первом абзаце:

....Такая пара возникает и в треугольнике (третья катушка в это время не у дел), и в звезде (третья катушка в это время тоже  вовсю работает и её направление совпадает с направлением катушки-эквивалента пары других).
....

2/Походу в этом предложении вы местами звезду и треугольник попутали.

1/Идеальная модель: никаких потерь кроме джоулева тепла, самоиндукция игнорируется, фазовое напряжение постоянно.  E=K*w*Cos(a), I*r=U-E,
мгновенная потребляемая мощность P=I*U, тепловая Q=I^2*r.  (К - полный поток через катушку.)
Интегрированием в выбранных пределах фазы (например, а = -30гр....30гр.) а находим средние мощности как функции w - и можно строить  диаграммы, весьма похожие на известные в их правой части, где фазное напряжение не "шимуется".

2/ Никой путаницы нет. Две одинаковые последовательные(!)  катушки, изображаемые боковыми сторонами  (равнобелренного) треугольника и вращающиеся как одно целое в магнитном поле, могут быть заменены одной катушкой, расположенной как основание этого треугольника. У этой катушки удвоенное сопротивление, а  коэфф. для ЭДС фактически считается по векторным правилам сложения.

Такая замена удобна  для звезды - там сразу получаем одну катушку вместо двух работающих.
Для треугольника такая замена делается для пары катушек с "висящей" общей точкой, а потом можно и "просуммировать" две параллельные катушки.

[TRO]

сдвинул датчики на 30 градусов на другом моторе. результаты противоречивы. ток холостого хода упал с  2.15 до 1,7 а ,но и скорость на холостых упала с 77 до 73 км ч.
кто может что то сказать по поводу эксперимента? кпд помоему не меняется почти

Всё правильно, при сдвиге датчиков (от оптимального положения) скорость растёт, причём вмесе с потерями. Так что всё ок, в данном случае оптимальное положение датчиков там где ток ХХ 1.7А(для максимальной скорости).

[alayf78]

получается если отбросить ограничения контроллера по току,то максимальную мощность из мотора можно выжать в треугольнике,а не в звезде

а при непереносе датчиков холла на 30 градусов потери составляют всего 7-10 процентов от вкачиваемой мощности, и впринципе можно и не двигать гемороя действительно много
а еще получается что в звезде на мощности близкой к предельной для мотора потери на нагрев гораздо больше чем в треугольнике

[GRAF20102011]

Получается если отбросить ограничения контроллера по току,то максимальную мощность из мотора можно выжать в треугольнике,а не в звезде
ага и еще ампераж пощитай  для треугольника

[alayf78]

ну правильно,если при токе 300 а в звезде мотор быстро перегреется и сгорит, то в треугольнике еще будет работать более менее сносно  при ускорении в гору например

[zap]

Из мотора можно выжать всë и в треугольнике, и в звезде. Главное правильно расчитать обмотку под заданный ТТХ. Китайцы считают с учëтом возможностей аккумулятора (обычно расчëт на 7 или 12 А*ч свинец), существующую толщину фазных проводов (экономия на меди), максимально возможный пробег (а значит, не форсируется мощность).

У Вас совсем другие требования, значит, нужны другие параметры намотки. Вы выяснили, что приблизиться к этому оптимуму с небольшой потерей КПД можно переключив схему соединения обмоток, без перемотки. В принципе, того же эффекта Вы могли добиться перемотав звезду с колвом витков в 1.73 раза меньше, но более толстым проводом.

[nikvic]

приблизиться к этому оптимуму с небольшой потерей КПД можно переключив схему соединения обмоток, без перемотки.

Я пересчитал кое-что заново. Для исходного треугольника макс. КПД - 92.7%, для звезды без поправки холлов - 69%.

Но оба случая весьма близки к ХХ (как и на реальных моделях), где мощность в разы меньше максимальной. Там особой разницы для КПД нет - около 50%.

[jeka]

Из мотора можно выжать все и в треугольнике и в звезде. Абсолютно верно, если мотор имеет синус на само-эдс, и управляется также синусом. Мой полярис на выходе имел небольшие отклонения от синуса, которыми можно принебречь.
Но управляется мотор блочным методом. Т.е. в треугольнике работает одна обмотка и две на четверть, а в звезде - две. При этом средний косинус угла, создающего тягу в треугольнике 0.92, а в звезде 0.82.
Т.е. палка о двух концах: при небольшом моменте более эффективен треугольник, но при большом моменте - звезда. Это в случае, когда углы точно настроены и пренебрегаем пренебрегаем dI/dt (индуктивностью) обмоток (кстати, на скорости 60 у поляриса как раз градусов на 20-30 нужно угол двигать из-за dI/dt).