Aklaypart.ru

Авто Журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Bldc двигатель что это такое

КПД бесколлекторного электродвигателя

Принцип работы бесколлекторного электродвигателя постоянного тока (альтернативные названия – вентильный, бесщеточный, BLDCM или PMSM мотор) был известен еще на этапе открытия электричества. Но серийное производство таких электромоторов началось с 1962 года – благодаря развитию технологий, возникновению силовых транзисторных ключей бюджетной категории и сильных неодимовых магнитов.

Все электродвигатели постоянного тока – синхронные с самостоятельной синхронизацией. Схема их работы отличается от особенностей действия синхронных моторов переменного тока, поскольку у них нет самосинхронизации. В таблице приведены основные преимущества и недостатки бесколлекторных электромоторов.

Более высокая стоимость – из-за необходимости использования дорогостоящего регулятора.

Невозможность применения без регулятора, даже для кратковременного включения.

Возможность применения в пожароопасных условиях – благодаря отсутствию искр.

Сложность ремонта, особенно при необходимости перемотки.

Незначительный нагрев при работе.

Быстрое достижение предельных оборотов.

Три основные топологии двигателя

Три часто используемые конфигурации маломощных DC-двигателей – коллекторные, бесколлекторные (BLDC) и шаговые. Каждый из них работает благодаря взаимодействию между токами в катушках (или обмотках) и постоянными магнитами (в большинстве конструкций), что приводит к притяжению/отталкиванию магнитного поля, вызывающему вращение. Все три вида двигателей имеют некоторые сходства, но отличаются методом управления переключением тока, протекающего через обмотки ротора и статора.

Они также отличаются возможностью выполнения определенных задач, качеством этого выполнения и гибкостью управления.

  • Исторически первым был двигатель коллекторного типа. По мере вращения ротора контактные щетки, представляющие собой сплошные контакты, состоящие, как правило, из графита, касаются соответствующих областей на роторе (рисунок 1). По мере вращения ротора изменение точек контакта щетки вызывает изменение направления потока тока и, следовательно, магнитного поля. Затем взаимодействие магнитного поля между ротором и статором меняется на противоположное, что вынуждает ротор продолжать движение.

Рис. 1. Коллекторный двигатель постоянного тока

Данная механическая схема концептуально проста. Однако ее недостаток в том, что щетки изнашиваются и нуждаются в замене, реализация интеллектуального управления сложна, потому что переключить данный двигатель довольно трудно, к тому же, щетки создают электромагнитные помехи (EMI), также известные как радиочастотные помехи (RFI).

В простейшем варианте коллекторный двигатель не нуждается в электронном управлении – он просто работает в зависимости от токовой и механической нагрузок. В других вариантах силовая шина двигателя включается и выключается при помощи транзисторной схемы, что является простейшим вариантом управления. Также возможно использование микросхемы-драйвера для повышения производительности и обеспечения контроля над скоростью и вращательным моментом.

  • В двигателе BLDC механическая коммутация заменена электрической с использованием транзисторов. Чаще всего используются МОП-транзисторы (MOSFET), которые управляются драйвером затвора (в некоторых конструкциях используются биполярные транзисторы с изолированным затвором – IGBT). Отдельный контроллер управляет точным переключением катушки в момент, необходимый для поддержания вращения двигателя на желаемой скорости (рисунок 2).

Рис. 2. Бесколлекторный двигатель постоянного тока

Примечание: двигатели BLDC иногда называют электронно-коммутируемыми (EC) двигателями, что является более точным определением.

В BLDC магнитное поле ротора присутствует всегда, оно генерируется постоянными магнитами. Когда ток направляется от одной фазы двигателя к другой, магнитные поля объединяются, генерируя изменяющееся поле статора.

Управление двигателем производится не только при помощи электроники. Вместо этого переключение может быть сформировано в драйвере затвора с контролируемым временем нарастания и спада для уменьшения EMI/RFI. Основная проблема заключается в том, что более мягкое переключение приводит к потере мощности и снижению КПД двигателя, и в этой ситуации разработчику необходимо найти максимально компромиссное решение. Некоторые новые драйверы затвора используют множество сложных и тонких трюков, чтобы облегчить эту задачу.

  • Шаговый двигатель использует концепцию двигателя BLDC, включая в себя большое количество катушек (или полюсов), расположенных по периферии двигателя (рисунок 3). Путем поочередного включения и выключения этих полюсов индуцируется шаг и вращение ротора в прямом или обратном направлении.

Рис. 3. Шаговый двигатель

Полюсов может быть и 16, и 128 (или более), в зависимости от требуемой точности вращения, прямо пропорциональной их количеству. Шаговые двигатели доступны в однополярных двухфазных и биполярных двух-, трех- и пятифазных конфигурациях. Самый распространенный из них – биполярный двухфазный двигатель.

В шаговом двигателе магнитное поле ротора генерируется постоянным магнитом, а магнитное поле статора – током, протекающим в определенной фазе. В результате ротор будет выравниваться в соответствии с магнитным полем статора, чтобы достичь заданного положения.

Шаговый двигатель хорошо подходит для задач, где необходимы быстрые остановка/запуск, позиционирование или движение назад/вперед, однако он не подойдет для долговременной непрерывной работы. Он часто используется в принтерах и приборах с поэтапным позиционированием (это только два из его многочисленных применений). Несмотря на то, что точность позиционирования зависит от числа полюсов, использование усовершенствованного метода, в котором смежные полюсы включаются частично (так называемый «микрошаг»), позволяет более точно управлять переключением и позиционированием.

Плюсы и минусы бесщеточного шуруповерта

Производители пишут, что основная изюминка бесщеточного шуруповерта — не нужно менять щетки, которых нет. Это на самом деле так, но так ли сложно поменять щетки?

За этим «жирным» плюсом притаился довольно коварный минус. Дело в том, что более-менее нагруженный шуруповерт потребует замены щеток на второй, а то и третий год работы. Проводя их замену, бережливый владелец наверняка заглянет и в другие узлы инструмента. Обратит внимание на состояние подшипников, очистит внутренности от пыли, заложит порцию свежей смазки — в общем, проведет полное техобслуживание инструмента. В случае с бесколлекторным инструментом, о необходимости сервисного обслуживания можно просто забыть и вспомнить о нем, когда шуруповерт начнет конкретно барахлить.

Вот по-настоящему значимые преимущества бесщеточного инструмента:

  • Высокий КПД. У бесщеточного двигателя он составляет порядка 90 %, в то время как у коллекторного мотора — на уровне 60 %. Это обусловлено отсутствием потерь на трение и искрообразование, и, как следствие, повышением температуры коллекторного узла якоря мотора.
  • Быстрый выход на номинальную скорость вращения двигателя. В этом опять же заслуга высокого КПД BLDC мотора.
  • При тех же массогабаритных показателях, с вала бесщеточного электродвигателя снимается большая мощность, а это влечет получение большего крутящего момента.
  • Лучшая энергоэффективность. Благодаря отсутствию потерь в коллекторе и щеточном узле и более высокому КПД бесщеточный шуруповерт сделает больше полезной работы на одном заряде аккумулятора. Это важно профессионалам, для которых время — деньги. Эффективность бесщеточного шуруповерта в среднем выше на 25–40 % в сравнении с его коллекторным аналогом.
  • Возможность использования во взрыво- и пожароопасных средах ввиду отсутствия искр на щеточном узле.
  • Грамотная защита от перегрузки. Плата управления электродвигателем просто не позволит нагрузить инструмент сверх меры, а вот коллекторный шуруповерт при должном старании можно перегреть и получить дымок из вентиляционных отверстий.

Но бесщеточным инструментам присущи и некоторые недостатки:

  • Высокая цена. Наличие в конструкции дорогой силовой платы управления BLDC мотором ощутимо увеличивает стоимость шуруповерта.
  • Плохая ремонтопригодность. В бесщеточном шуруповерте плата управления, кнопка включения инструмента и статор электродвигателя обычно идут единым блоком. Стоимость запчасти — от 2/3 до 3/4 стоимости нового инструмента. Если поломка произойдет по истечении гарантийного срока, то ремонтировать такой шуруповерт вряд ли целесообразно. В отличие от коллекторных экземпляров, где можно заменить кнопку или электродвигатель отдельно, и стоить это будет на порядок дешевле.
Читать еще:  Caterpillar c32 характеристика двигателя

Достоинства и недостатки [ править | править код ]

Вентильные двигатели призваны объединить в себе лучшие качества двигателей переменного тока и двигателей постоянного тока. Это обусловливает их достоинства.

  • Широкий диапазон изменения частоты вращения
  • Бесконтактность и отсутствие узлов, требующих частого обслуживания (коллектора)
  • Возможность использования во взрывоопасной и агрессивной среде
  • Большая перегрузочная способность по моменту
  • Высокие энергетические показатели (КПД выше 90 %)
  • Большой срок службы и высокая надёжность за счёт отсутствия скользящих электрических контактов.

Вентильные двигатели характеризуются и некоторыми недостатками, главный из которых — высокая стоимость. Однако, говоря о высокой стоимости, следует учитывать и тот факт, что вентильные двигатели обычно используются в дорогостоящих системах с повышенными требованиями по точности и надёжности.

  • Высокая стоимость двигателя, обусловленная частым использованием дорогостоящих постоянных магнитов в конструкции ротора. Стоимость электропривода с ВД, однако, сопоставима со стоимостью аналогичного электропривода на основе ДПТ с независимым возбуждением (регулировочные характеристики такого двигателя и ВД сопоставимы). Вообще говоря, в вентильном двигателе может быть использован и ротор с электромагнитным возбуждением, однако это сопряжено с комплексом практических неудобств. В ряде случаев предпочтительным оказывается применение асинхронного двигателя с преобразователем частоты.
  • Относительно сложная структура двигателя и управление им.

Блок BLDC моделирует постоянный магнит синхронная машина с трехфазным статором раны Уая. Блок имеет четыре опции для определения распределения потока постоянного магнита в зависимости от угла ротора. Две опции допускают простую параметризацию путем принятия совершенного трапецоида для коэффициента противо-ЭДС. Для простой параметризации вы задаете или потокосцепление или вызванный ротором коэффициент противо-ЭДС. Другие две опции дают более точные результаты с помощью табличных данных, которые вы задаете. Для более точных результатов вы задаете или частную производную потокосцепления или измеренный коэффициент противо-ЭДС, постоянную для данной скорости ротора.

Рисунок показывает эквивалентную электрическую схему для обмоток статора.

Моторная конструкция

Этот рисунок показывает моторную конструкцию с однополюсно-парным на роторе.

Для соглашения осей на предыдущем рисунке a — выравниваются фаза и потоки постоянного магнита, когда угол ротора θr является нулем. Блок поддерживает второе определение оси ротора. Для второго определения угол ротора является углом между a — фазой магнитная ось и ротором q — ось.

Трапециевидная скорость изменения потока

Магнитное поле ротора из-за постоянных магнитов создает трапециевидную скорость изменения потока с углом ротора. Рисунок показывает эту скорость изменения потока.

Коэффициент противо-ЭДС является скоростью изменения потока, заданного

d Φ d t = ∂ Φ ∂ θ d θ d t = ∂ Φ ∂ θ ω ,

Φ является потокосцеплением постоянного магнита.

θ является углом ротора.

ω является скоростью вращательного механического устройства.

Высота h из трапециевидной скорости изменения потока профиль выведен из потока пика постоянного магнита.

Интеграция ∂ Φ ∂ θ в области значений 0 к π/2,

Φ m a x = h 2 ( θ F + θ W ) ,

Φmax является потокосцеплением постоянного магнита.

h является скоростью изменения высоты профиля потока.

θF является углом ротора, передвигаются, по которому, коэффициент противо-ЭДС что поток постоянного магнита вызывает в статоре, является постоянным.

θW является углом ротора, передвигаются, по которым увеличениям коэффициента противо-ЭДС или уменьшается линейно, когда ротор перемещается в постоянную скорость.

Реорганизация предыдущего уравнения,

h = 2 Φ m a x / ( θ F + θ W ) .

Электрические уравнения определения

Напряжения через обмотки статора заданы

[ v a v b v c ] = [ R s 0 0 0 R s 0 0 0 R s ] [ i a i b i c ] + [ d ψ a d t d ψ b d t d ψ c d t ] ,

va, vb и vc являются внешними напряжениями, применился к трем моторным электрическим соединениям.

Rs является эквивалентным сопротивлением каждой обмотки статора.

ia, ib и ic являются токами, текущими в обмотках статора.

d ψ a d t , d ψ b d t , и d ψ c d t

скорости изменения магнитного потока в каждой обмотке статора.

Постоянный магнит и эти три обмотки способствуют общему потоку, соединяющему каждую обмотку. Общий поток задан

[ ψ a ψ b ψ c ] = [ L a a L a b L a c L b a L b b L b c L c a L c b L c c ] [ i a i b i c ] + [ ψ a m ψ b m ψ c m ] ,

ψa, ψb и ψc являются общими потоками, соединяющими каждую обмотку статора.

Laa, Lbb и Lcc являются самоиндукциями обмоток статора.

Lab, Lac, Lba, и т.д. является взаимной индуктивностью обмоток статора.

ψam, ψbm и ψcm являются потоками постоянного магнита, соединяющими обмотки статора.

Индуктивность в обмотках статора является функциями угла ротора, заданного

L a a = L s + L m cos ( 2 θ r ) ,

L b b = L s + L m cos ( 2 ( θ r − 2 π / 3 ) ) ,

L c c = L s + L m cos ( 2 ( θ r + 2 π / 3 ) ) ,

L a b = L b a = − M s − L m cos ( 2 ( θ r + π / 6 ) ) ,

L b c = L c b = − M s − L m cos ( 2 ( θ r + π / 6 − 2 π / 3 ) ) ,

L c a = L a c = − M s − L m cos ( 2 ( θ r + π / 6 + 2 π / 3 ) ) ,

Ls является самоиндукцией статора на фазу — средняя самоиндукция каждой из обмоток статора.

Lm является колебанием индуктивности статора — колебание самоиндукции и взаимной индуктивности с изменяющимся углом ротора.

Ms является статором взаимная индуктивность — средняя взаимная индуктивность между обмотками статора.

Поток постоянного магнита, соединяющий каждую обмотку статора, следует за трапециевидным показанным на рисунке профилем. Блок реализует трапециевидный профиль с помощью интерполяционных таблиц, чтобы вычислить значения потока постоянного магнита.

Упрощенные уравнения

Напряжение определения и уравнения крутящего момента для блока

[ v d v q v 0 ] = P ( [ v a v b v c ] − N ω [ ∂ ψ a m ∂ θ r ∂ ψ b m ∂ θ r ∂ ψ c m ∂ θ r ] ) ,

v d = R s i d + L d d i d d t − N ω i q L q ,

v q = R s i q + L q d i q d t + N ω i d L d ,

v 0 = R s i 0 + L 0 d i 0 d t ,

T = 3 2 N ( i q i d L d − i d i q L q ) + [ i a i b i c ] [ ∂ ψ a m ∂ θ r ∂ ψ b m ∂ θ r ∂ ψ c m ∂ θ r ] ,

vd, vq и v0 является d — ось, q — ось и напряжения нулевой последовательности.

P является Преобразованием Парка, заданным

P = 2 / 3 [ cos θ e cos ( θ e − 2 π / 3 ) cos ( θ e + 2 π / 3 ) − sin θ e − sin ( θ e − 2 π / 3 ) − sin ( θ e + 2 π / 3 ) 0.5 0.5 0.5 ]

N является количеством пар полюса постоянного магнита ротора.

ω является скоростью вращательного механического устройства ротора.

∂ ψ a m ∂ θ r , ∂ ψ b m ∂ θ r , и ∂ ψ c m ∂ θ r

частные производные мгновенного потока постоянного магнита, соединяющего каждую обмотку фазы.

id, iq и i0 является d — ось, q — ось и токи нулевой последовательности, заданные

[ i d i q i 0 ] = P [ i a i b i c ] .

L0 = Ls – 2 Ms. L0 является индуктивностью нулевой последовательности статора.

T является крутящим моментом ротора. Крутящий момент течет из моторного случая (блокируйте физический порт C) к моторному ротору (блокируют физический порт R).

Вычисление потерь в железе

Потери в железе разделены на два условия, одно представление основного пути к намагничиванию и другое представление перекрестного зубного пути к совету, который становится активным во время ослабленной операции поля. Модель потерь в железе, которая основана на работе Меллора [3].

Термин, представляющий основной путь к намагничиванию, зависит от вызванного напряжения статора RMS, V m r m s :

P O C ( V m r m s ) = a h k V m r m s + a j k 2 V m r m s 2 + a e x k 1.5 V m r m s 1.5

Это — доминирующий термин в течение операции без загрузок. k является коэффициентом противо-ЭДС, постоянной, связывающим вольты RMS на Гц. Это задано как k = V m r m s / f , где f является электрической частотой. Первый срок на правой стороне является магнитной гистерезисной потерей, второй является потеря токов Фуко, и третьей является избыточная потеря. Эти три коэффициента, появляющиеся на числителях, выведены из значений, что вы предусматриваете гистерезис разомкнутой цепи, вихрь и избыточные потери.

Читать еще:  Двигатель lfb479q технические характеристики

Термин, представляющий перекрестный зубной путь к совету, становится важным, когда поле размагничивания создано и может быть определено из теста короткой схемы анализа конечных элементов. Это зависит от эдс RMS, сопоставленной с перекрестным зубным потоком совета, V d r m s * :

P S C ( V d r m s * ) = b h k V d r m s * + b j k 2 V d r m s * 2 + b e x k 1.5 V d r m s * 1.5

Три условия числителя выведены из значений, вы предусматриваете гистерезис короткой схемы, вихрь и избыточные потери.

Тепловые порты

Блок имеет четыре дополнительных тепловых порта, один для каждой из этих трех обмоток и один для ротора. Эти порты скрыты по умолчанию. Чтобы осушить тепловые порты, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, выберите Simscape> Block choices, и затем выберите желаемый вариант блока с тепловыми портами: Composite three-phase ports | Show thermal port или Expanded three-phase ports | Show thermal port. Это действие отображает тепловые порты на значке блока и отсоединяет параметры Thermal Port и Temperature Dependence. Эти параметры описаны далее на этой странице с описанием.

Используйте тепловые порты, чтобы симулировать эффекты медного сопротивления и потерь в железе, которые преобразовывают электроэнергию в теплоту. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов в блоках привода смотрите Термальные эффекты Симуляции во Вращательных и Поступательных Приводах.

Переменные

Используйте настройки Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках.

7 ответов

Моментный выход электродвигателя прямо пропорционален току двигателя (не напряжение!), а ток (I) примерно равен

Где V — напряжение питания двигателя, R — сопротивление обмотки, а Îμ — обратная электродвижущая сила (обратная ЭДС).

KV и обратная EMF

Задняя ЭДС — это напряжение, которое будет присутствовать на клеммах двигателя, поскольку двигатель вращается без каких-либо подключений к нему. Это напряжение создается двигателем, действующим как генератор переменного тока, если вы это сделаете, и оно прямо пропорционально скорости вращения. Оценка KV — не что иное, как другой способ изложить соотношение между скоростью вращения и обратной EMF (KV â RPM /Îμ). Он ограничивает максимальную скорость двигателя при любом заданном напряжении батареи, потому что при некоторой KV-зависимой скорости обратная ЭДС будет «отменить» напряжение батареи. Это предотвращает протекание тока от двигателя и, таким образом, снижает крутящий момент до нуля.

Когда вы впервые включите двигатель, скорость будет равна нулю. Это означает, что обратная ЭДС также равна нулю, поэтому единственными факторами, ограничивающими ток двигателя, являются сопротивление обмотки и напряжение питания. Если контроллер двигателя (ESC) должен был вывести полное напряжение батареи на двигатель при низких скоростях, двигатель и /или ESC просто расплавились бы.

Напряжение, частота, дроссель и скорость

В схемах управления бесщеточным двигателем с замкнутым контуром скорость двигателя (с которой зависит выходная частота) не контролируется напрямую. Дроссель вместо этого управляет выходным напряжением, и ESC непрерывно регулирует выходную частоту в ответ на фазовый сдвиг между углом поворота ротора и формой возбуждения. Фаза обратной ЭДС сообщает бессенсорным ESCs непосредственно текущему углу ротора, в то время как сенсорные ESC используют датчики эффекта Холла для той же цели.

Ведение дел наоборот (установка частоты непосредственно и управление напряжением в ответ на измеренный сдвиг фазы) станет тонким балансирующим действием:

Установка слишком низкого напряжения может привести к слишком малым токам, ограничивающим крутящий момент. Если крутящий момент падает, но нагрузка остается постоянной, двигатель должен замедляться, что приводит к немедленной потере синхронизации.

Слишком большое напряжение может привести к чрезмерному протеканию тока, истощению энергии и неоправданному нагреву двигателя и ESC.

Таким образом, оптимальная точка эффективности нестабильна с контролем частоты. Контур управления может поддерживать его закрытие, но если ESC не может достаточно быстро реагировать на потерю нагрузки, то произойдет переход от синхронизации. Это неверно для управления «первым напряжением», когда переходный процесс нагрузки просто вызывает мгновенное снижение скорости без каких-либо негативных последствий.

ESC, используемые в вертолетах с коллективным шагом, часто имеют функцию «регулятора», которая поддерживает фиксированную скорость двигателя, пропорциональную настройке дроссельной заслонки. Даже эти ESC не фактически управляют частотой напрямую, вместо этого реализуя ПИД-регулятор, который устанавливает напряжение в ответ на разницу между желаемой и фактической частотой.

Время синхронизации ESC

Настройка синхронизации двигателя ESCs регулирует заданное значение этого механически-электрического фазового сдвига: высокая синхронизация означает, что выход ESC выводит измеренное положение ротора, например. 25 градусов, а при низком временном сдвиге этот фазовый сдвиг поддерживается намного ближе к нулю. Высокая установка времени дает больше мощности менее эффективно.

Крутящий момент

Нормальные RC ESC не могут выполнять постоянный контроль крутящего момента или ограничение крутящего момента, так как они не имеют схемы измерения тока в качестве меры экономии и экономии веса. Выход вращающего момента никоим образом не регулируется; двигатель просто производит столько крутящего момента (и потребляет пропорционально столько же тока), сколько требует нагрузка при заданной скорости. Чтобы предотвратить быстрые удары дроссельной заслонки от перегрузки ESC, аккумулятора и /или двигателя (поскольку преодоление инерции создает потенциально неограниченный крутящий момент), ESC обычно имеют ограничения наускорение и напряжение на заданной частоте.

Торможение

Если двигатель продолжает вращаться по внешним средствам, пока напряжение уменьшается, в конечном итоге задняя ЭДС будет больше, чем уровень, который ESC пытается проехать. Это вызывает ток negative и тормозит двигатель. Произведенное таким образом электричество либо рассеивается в моторных катушках, либо подается обратно в источник питания /аккумулятор, в зависимости от используемого режима PWM .

Почему у бесщеточных двигателей есть рейтинг kv?

«kv Rating» не имеет ничего общего с ожидаемым моментом, текущим, мощностью, тягой, подъемом или перетаскиванием

  • Исключением является относительный крутящий момент, который может изменяться с количеством магнитов и количеством обмоток статора на оборот, так как шестерни могут быть изменены. Таким образом, в некотором смысле, двигатели того же размера с относительно большими значениями kv сделаны для большей скорости и меньшего подъема.

Он основан на количестве магнитов, числе обмоток статора на оборот, количестве фаз на полюс и не имеет указаний на мощность.

Это чисто скорость вращения, которая генерирует обратное электромагнитное напряжение в соответствии с приложенным напряжением. Это соотношение происходит только при отсутствии нагрузки, а сопротивление уменьшает это отношение до 10% с увеличением к номинальному напряжению в зависимости от присущих потерь. (например, вихревой ток, трение, как правило, малый по сравнению с потребляемой мощностью. Изменение рисунка статора обмотки или изменение количества магнитов изменит количество RPM-коэффициента на один вольт для того же материала, который используется как передаточное число на велосипеде.

Примеры расчетов с различными магнитами. Определение вращения поля.

    суммарные магниты /2 = коэффициент вращения поля

Коэффициент поворота поля * кВ = магнитный цикл /V

Итак, с 14 магнитами коэффициент поворота поля = 7, таким образом, вращение поля = 7609 циклов /v

  • 14 магнит — 2200 * 7 = 154000 циклов /V
  • 10 магнит — 2200 * 5 = 11000 циклов /V
  • 8 магнит — 2200 * 4 = 8800 циклов /V
Читать еще:  Человек как тепловой двигатель

Мощность — это функция тока и нагрузки , с номинальной нагрузкой или нелинейной нагрузкой аэродинамической опоры. или инкрементной линейной нагрузкой в терминах gm /W или gm /A , где gm — опорная тяга.

Фоновая миниатюра по теории (над упрощенной)

  • Он основан на законах физики, определенных Максвелом и более подробно Хевисайдом, и Лоренцем, который доказал, что эта Сила на заряде q является произведением суммы поля E и скорости поля B.

Итак, векторные уравнения говорят. F = Q (Е + VXB)

сила Лоренца , F, действующая на частицу электрического заряда q с мгновенной скоростью v из-за внешнего электрического поля E и магнитного поля B. Эта сила — это то, что мы называем Электромагнитной Силой и соответствует обратной ЭДС без нагрузки.

Угловая скорость на вольт является более сложной с количеством полюсов статора и полюсов ротора, дающих коэффициент пропорциональности, и коммутация тока двигателя автоматически меняется на обратное просто достаточное количество секунд дуги после нулевого магнитного поля, чтобы обеспечить нет мертвой остановки. (ошибка проектирования /процесса)

Таким образом, скорость магнитного заряда пропорциональна напряженности поля, которая обусловлена ​​напряжением, а также называется напряженностью поля обратной ЭДС

Рейтинг KV относится к максимальному RPM /вольт, который может быть достигнут с помощью двигателя, поэтому двигатель мощностью 2300 KV на 1 В будет работать со скоростью до 2300 RPM, независимо от частоты. Чем ниже напряжение, тем ниже максимальный крутящий момент, который может произвести двигатель. Если бы вы увеличили частоту и попытались запустить ее с более высокой скоростью, у двигателя не было бы достаточного крутящего момента, чтобы преодолеть трение на этой скорости и остановке.

ESC генерирует 3-фазный переменный ток. И из того, что я понимаю частота сигнала переменного тока полностью определяет скорость двигателя и амплитуда (пиковое напряжение минус пробивное напряжение) формы волны более или менее постоянными. Мне кажется, что на самом деле напряжение не имеет никакого отношения к определению скорости бесщеточного двигателя.

Извините, но это все неправильно. Двигателями, используемыми в квадроциклах, являются бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC), которые эквивалентны мостовому двигателю постоянного тока, но с электронной коммутацией.

Скорость двигателя определяется напряжением («назад-emf»), который двигатель генерирует по мере его вращения, not частоту коммутации (которая должна следовать на этапе блокировки с вращением двигателя или не будет вращаться). Двигатели BLDC имеют постоянные магниты, поэтому задняя эдс прямо пропорциональна об /мин. Back-emf равно приложенному напряжению минус падение напряжения по сопротивлению обмотки и индуктивности, и двигатель будет ускоряться или замедляться по мере того, как он потребляет ток, необходимый для создания крутящего момента, поглощаемого нагрузкой — точно так же, как двигатель с мотором постоянного тока.

ESC управляет скоростью двигателя, изменяя приложенное к нему напряжение. Обычно это выполняется с помощью PWM, поэтому максимальное напряжение всегда равно напряжению батареи, но напряжение среднее (которое реагирует двигатель) изменяется в соответствии с коэффициентом включения /выключения PWM. ESC генерирует любую частоту коммутации, которую требует двигатель, аналогично тому, как якорь в щетковом двигателе вызывает коммутацию на требуемой частоте.

Таким образом, приложенное напряжение имеет все для скорости двигателя. Вот почему эти двигатели имеют рейтинг Kv — это важный параметр для определения того, какие частоты вращения могут быть достигнуты с определенным напряжением. Поскольку мощность, поглощаемая пропеллером, пропорциональна третьей степени оборотов в минуту и ​​4-й степени диаметра опоры, Kv является критическим параметром при согласовании компонентов квадроцикла.

Указанное значение Kv должно быть теоретическим числом оборотов в минуту при 1 В, когда двигатель не проводит никакого тока. Однако он обычно рассчитывается путем простого деления измеренных оборотов без нагрузки приложенным напряжением, что дает немного более низкое (неправильное) значение. И так же, как скорость щеткой двигателя может быть увеличена путем продвижения кистей, поэтому бесщеточный ESC может увеличить эффективный Kv двигателя BLDC, продвигая время коммутации. Добавьте в производственные допуски и плохой контроль качества, и для обычных двигателей не обязательно иметь фактический Kv на 20% выше или ниже его спецификации.

Двигатели, предназначенные для других целей, часто не имеют рейтинга Kv, потому что это не считается столь важным. Тем не менее, как правило, обеспечивается номинальная частота холостого хода при номинальном напряжении, из которого может быть получен Kv. Также может быть указана постоянная момента вращения двигателя (Kt). Kv является обратным к Kt.

Для машины BLDC есть две ключевые константы

$ K_t $ с единицами Nm /A

$ K_e $ с единицами V / $ omega $ (пиковое линейное напряжение)

Для идеальной машины BLDC $ K_t equiv K_e $, но из-за специфики того, где эти две константы определены ( $ K_e $ как открытое напряжение & $ K_t $, являющееся производством крутящего момента при номинальный ток) $ K_t $ имеет тенденцию быть ниже из-за насыщения статора

Что это значит для двигателей BLDC для квадротронов и усилителей? $ K_v $

Ну $ K_v $ является просто обратной величиной $ K_e $ ONCE, преобразованной в rpm.

Поскольку квадроторы и такие RC-устройства, как правило, ограничены напряжением питания, эта постоянная частота вращения укажет вам скорость вращения ротора, которая может быть достигнута (разгружена) для данной батареи. Аналогичным образом вы можете оценить крутящий момент, который может быть получен из-за взаимосвязи между этими константами.

Роль ESC заключается в том, чтобы поддерживать поток статора на 90 градусов относительно потока ротора. Это делается с использованием датчика положения, такого как элемент зала, или с помощью обратного электромагнитного датчика — бессенсорного управления.
Кроме того, ESC может вывести синусоидальный трехфазный выход, так называемый FOC (полевое управление) или квадратное напряжение, где одновременно подключены только две катушки, а третий — плавающий.
Дело не в том, что ротор следит за полем статора, а наоборот — это статор, который следует за положением ротора. При FOC амплитуда напряжения вектора статора постоянна и вращается относительно положения ротора. Напряжение должно быть выше, чем обратное генерируемое ЭДС напряжение, чтобы вращать двигатель. Здесь роль Kv играет роль.

Не знаю, почему это пропущено в этом контексте.

Он должен быть V /krpm. или вольт /1000 оборотов в минуту. Я мог бы понять короткую руку V /k, но kv — киловольт.
Возможно, вольт между ногами на двигателе или ноге и нейтральной может быть неоднозначным, но соглашение находится между двумя ногами отводов двигателя. Я предполагаю, что это потому, что легче, если нейтральный провод не существует.

Области применения бесколлекторных двигателей

С силу своих достоинств бесколлекторные двигатели получили широкое распространение во многих отраслях промышленности. Незаменимыми оказываются они в медицинской технике — низкий уровень электромагнитных излучений, низкий уровень шума и высокий ресурс определили лидирующую роль бесколлекторного привода во многих узлах медицинской аппаратуры. Также бесколлекторные электродвигатели традиционно используются для работы в опасных средах. Отсутствие трущихся частей, способных вызвать искру, позволяет применять бесколлекторные двигатели в нефтегазовой промышленности, например, в качестве трубозапорных приводов для нефте- и газопроводов.

Тел: +7 (812) 716-28-88
Факс: +7 (812) 622-05-40

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector