Бесколлекторный двигатель на низких оборотах

Минимальные обороты бесколлекторных двигателей

Тема раздела Бортовая электроника в категории Cамолёты — Общий; Здравствуйте, форумчане! Не серчайте пожалуйста. Это сообщение написано после долгого и муторного гугления этих вопросов. Мой вопрос похож на вот .

Опции темы

Минимальные обороты бесколлекторных двигателей

Не серчайте пожалуйста. Это сообщение написано после долгого и муторного гугления этих вопросов.

Мой вопрос похож на вот этот. Но я так и не понял (не увидел) ответа.

1) Можно ли как-то вычислить минимальные обороты (минимальная скорость вращения выходного вала) бесколлекторного двигателя по его характеристикам, если да, то как?

2) Можно ли получить скорость вращения выходного вала двигателя от 1 до 60 об/мин без применения редуктора? Нагрузка на вал небольшая, недалеко от нуля. Если есть такой двигатель, то подскажите модель.

3) Можно ли при малых оборотах пользоваться обычным блоком питания для компьютера (смущает сила тока питания двигателей, которая большевата)? И как я понимаю отсюда блок питания компьютерный, то максимально из него можно выжать это 24В (+12 и -12) и 18А или 12В (+12 и земля) и 18А.

4) Какой все-таки сигнал необходимо подавать на регулятор оборотов?
На одном видео я видел как человек регулировал обороты ШИМским способом, но сигнал менялся от (соотношение сигнал/пауза %) 50/50 до 100/0. То есть при 50/50 двигатель не работал. Почему не от 0/100 до 100/0? Почему так происходит?

Выбор пал на бесколлекторный двигатель из-за необходимости работы почти 24/7 и из-за плавного перехода между скоростями (если что, можно будет и охлаждение к нему припилить).

Собираюсь собрать схему: бесколлекторный двигатель + регулятор + STM32 dicovery / Arduino + блок питания.

Или данная идея не имеет право на жизнь?

Или мне на другой форум обратиться?

Источник

Использование бесколлекторного двигателя на малых оборотах

Тема раздела Электродвигатели, регуляторы, мотоустановки в категории Cамолёты — Электролеты; Добрый день! Имеется бесколлекторник 2200 kv. Напряжение: 3

7.4V Собираюсь подключать к 3,7 в, получится 8140 оборотов максимально. Но .

Опции темы

Использование бесколлекторного двигателя на малых оборотах

Имеется бесколлекторник 2200 kv. Напряжение: 3

7.4V
Собираюсь подключать к 3,7 в, получится 8140 оборотов максимально.
Но мне необходимо 4000 оборотов на максимальном газе. Соответственно можно отрегулировать расходом на аппаратуре.

Количество оборотов примерное, точности не требуется. Имеется ввиду холостой ход.

Будет ли двигатель так нормально работать, какие могут быть проблемы?

— Для оборотов ХХ 4000 от 3,7В надобно использовать движок с 1080КВ. Либо использовать понижающий редуктор. Иначе сказал бы как это называецца, но не буду.
— От 3,7В (если оно ЛиПо) не запитываются. Когда 3,7 — ставят на зарядку. Логичней считать на среднее напряжение 4В.
///ЛиПо или не ЛиПо? На металгидридах такого напряжения не получить. Свинец тоже отпадает. Предположение правильное — ЛиПо. ((( ///

Не хотелось бы сваливаться на обсуждение питания. пусть будет 3,6 металлогидрид или 4,8. Смысл вопроса — будет ли работать в таком режиме относительно плавно. С 1000 kv или меньше в таком маленьком формфакторе и с таким диапазоном напряжений не найти. А как называется — это уже к лингвистам.

Источник

Читайте также:  Двигатель 406 инжектор стук в двигателе

«Бесколлекторные двигатели» ЛикБез и проектирование

Принцип работы электрического двигателя:
В основу работы любой электрической машины положено явление электромагнитной индукции. Поэтому если в магнитное поле поместить рамку с током, то на неё подействует сила Ампера, которая создаст вращательный момент. Рамка начнет поворачиваться и остановится в положении отсутствия момента, создаваемого силой Ампера.

Устройство электрического двигателя:
Любой электрический двигатель состоит из неподвижной части — Статора и подвижной части — Ротора. Для того чтобы началось вращение, нужно по очереди менять направление тока. Эту функцию и выполняет Коллектор (щетки).

Бесколлекторный двигатель — это двигатель ПОСТОЯННОГО ТОКА без коллектора, в котором функции коллектора выполняет электроника. (Если у двигателя три провода, это не значит что он работает от трехфазного переменного тока! А работает он от «порций» коротких импульсов постоянного тока, и не хочу вас шокировать, но те же двигатели которые используются в кулерах, тоже бесколлекторные, хоть они и имеют всего два провода питания постоянного тока)

Устройство бесколлекторного двигателя:
Inrunner
(произносится как «инраннер»). Двигатель имеет расположенные по внутренней поверхности корпуса обмотки, и вращающийся внутри магнитный ротор.

Outrunner
(произносится как «аутраннер»). Двигатель имеет неподвижные обмотки (внутри) вокруг которых вращается корпус с помещенным на его внутреннюю стенку постоянными магнитами.

Принцип работы:
Для того чтобы бесколлекторный двигатель начал вращаться, напряжение на обмотки двигателя надо подавать синхронно. Синхронизация может быть организованна с использованием внешних датчиков (оптические или датчики холла), так и на основе противоЭДС (бездатчиковый), которая возникает в двигателе при его вращении.

Бездатчиковое управление:
Существуют бесколлекторные двигатели без каких либо датчиков положения. В таких двигателях определение положения ротора выполняется путем измерения ЭДС на свободной фазе. Мы помним, что в каждый момент времени к одной из фаз (А) подключен «+» к другой (В) «-» питания, одна из фаз остается свободной. Вращаясь, двигатель наводит ЭДС (т.е. в следствии закона электромагнитной индукции в катушке образуется индукционный ток) в свободной обмотке. По мере вращения напряжение на свободной фазе (С) изменяется. Измеряя напряжение на свободной фазе, можно определить момент переключения к следующему положению ротора.

Что бы измерить это напряжение изпользуется метод «виртуальной точки». Суть заключается в том, что, зная сопротивление всех обмоток и начальное напряжение, можно виртуально «переложить провод» в место соединения всех обмоток:

Читайте также:  Температура двигателя поднимается до 120 градусов

Регулятор скорости бесколлекторного двигателя:
Бесколлекторный двигатель без электроники — просто железка, т.к. при отсутствии регулятора, мы не можем просто подключить напряжение на него, чтоб он просто начал нормальное вращение. Регулятор скорости — это довольно сложная система радиокомпонентов, т.к. она должна:
1) Определять начальное положение ротора для запуска электродвигателя
2) Управлять электродвигателем на низких скоростях
3) Разгонять электродвигатель до номинальной (заданной) скорости вращения
4) Поддерживать максимальный момент вращения

Принципиальная схема регулятора скорости (вентильная):

Бесколлекторные двигатели были придуманы на заре появления электричества, однако систему управления к ним никто не мог сделать. И только с развитием электроники: с появлением мощных полупроводниковых транзисторов и микроконтроллеров, бесколлекторные двигатели стали применятся в быту (первое промышленное использование в 60-х годах).

Достоинства и недостатки бесколлекторных двигателей:

Достоинства:
-Частота вращения изменяется в широком диапазоне
-Возможность использования во взрывоопасной и агрессивной среде
-Большая перегрузочная способность по моменту
-Высокие энергетические показатели (КПД более 90 %)
-Большой срок службы, высокая надёжность и повышенный ресурс работы за счёт отсутствия скользящих электрических контактов

Недостатки:
-Относительно сложная система управления двигателем
-Высокая стоимость двигателя, обусловленная использованием дорогостоящих материалов в конструкции ротора (магниты, подшипники, валы)
Разобравшись с теорией, перейдем к практике: спроектируем и сделаем двигатель для пилотажной модели МХ-2.

Список материалов и оборудования:
1) Проволока (взятая из старых трансформаторов)
2) Магниты (купленные в интернете)
3) Статор (барашек)
4) Вал
5) Подшипники
6) Дюралюминий
7) Термоусадка
8) Доспуп к неограниченному техническому хламу
9) Доступ к инструментам
10) Прямые руки 🙂

Ход работы:
1) С самого начала решаем:

Для чего делаем двигатель?
На что он должен быть рассчитан?
В чем мы ограничены?

В моем случае: я делаю двигатель для самолета, значит пускай он будет внешнего вращения; рассчитан он должен на то, что он должен выдать 1400 грамм тяги при трех-баночном аккумуляторе; ограничен я в весе и в размере. Однако с чего же начать? Ответ на этот вопрос прост: с самой трудной детали, т.е. с такой детали, которую легче просто найти, а все остальное подгонять под неё. Я так и поступил. После многих неудачных попыток сделать статор из листовой мягкой стали, мне стало понятно, что лучше найти её. Нашел я её в старой видеоголовке от видеорекоудора.

Читайте также:  Как влияет аккумулятор на запуск двигателя

2) Обмотка трехфазного бесколлекторного двигателя выполняется изолированным медным проводом, от сечения которого зависит значение силы тока, а значит и мощность двигателя. Незабываем что, чем толще проволока, тем больше оборотов, но слабее крутящий момент. Подбор сечения:

1А — 0.05мм; 15А — 0.33мм; 40А — 0.7мм

3А — 0.11мм; 20А — 0.4мм; 50А — 0.8мм

10А — 0.25мм; 30А — 0.55мм; 60А — 0.95мм

3) Начинаем наматывать на полюса проволоку. Чем больше витков (13) намотано на зуб, тем большее магнитное поле. Чем сильнее поле, тем больший крутящий момент и меньшее количество оборотов. Для получения высоких оборотов, необходимо мотать меньшее количество витков. Но вместе с этим падает и крутящий момент. Для компенсации момента, обычно на мотор подают более высокое напряжение.

4) Дальше выбираем способ соединения обмотки: звездой или треугольником. Соединение звездой дает больший крутящий момент, но меньшее количество оборотов, чем соединение треугольником в 1.73 раз. (впоследствии было выбрано соединение треугольник)

5) Выбираем магниты. Количество полюсов на роторе должно быть четным (14). Форма применяемых магнитов обычно прямоугольная. Размер магнитов зависит от геометрии двигателя и характеристик мотора. Чем сильнее применяемые магниты, тем выше момент силы, развиваемый двигателем на валу. Также чем больше количество полюсов, тем больше момент, но меньше оборотов. Магниты на роторе закрепляются с помощью специального термоклея.

Испытания данного двигателя я проводил на созданной мной витномоторной установке, которая позволяет измерить тягу, мощность и обороты двигателя.

Чтобы увидеть отличия соединений «звезда» и «треугольник» я соединял по разному обмотки:

В итоге получился двигатель соответствующий характеристикам самолета, масса которого 1400 грамм.

Характеристики полученного двигателя:
Потребляемый ток: 34.1А
Ток холостого хода: 2.1А
Сопротивление обмоток: 0.02 Ом
Количество полюсов: 14
Обороты: 8400 об/мин

Видеоотчет испытания двигателя на самолете. Мягкой посадки 😀

Расчет КПД двигателя:

Очень хороший показатель. Хотя можно было еще выше добиться.

Выводы:
1) У бесколлекторных двигателей высокая эффективность и КПД
2) Бесколлекторные двигатели компактны
3) Бесколлекторные двигатели можно использовать во взрывоопасных средах
4) Соединение звездой дает больший крутящий момент, но меньшее количество оборотов в 1.73 раза, чем соединение треугольником.

Таким образом, изготовить собственный бесколлекторный мотор для пилотажной модели самолета- задача выполнимая

Если у вас есть вопросы или вам что-то не понятно, задавайте мне вопросы в комметариях этой статьи. Удачи всем)

Источник

Adblock
detector