Двигатели бесколлекторные число оборотов

Коллекторный и бесколлекторный двигатели. Недостатки и преимущества каждого.

В ассортименте продукции Greenworks есть инструменты с коллекторным (щёточным) и бесколлекторным (бесщёточным) двигателями. Но везде делается акцент только на бесколлекторном электродвигателе. Почему только на нём, и для чего тогда устройства с щёточным? Расскажем в данной статье преимущества и недостатки каждого электродвигателя и ответим на эти два вопроса.

Коллекторный двигатель

Начнём с того, что двигатель — это устройство, которое преобразует какой-либо вид энергии в механический и наоборот. Эффективность данного процесса зависит от внутренней конструкции двигателя, которая в свою очередь зависит от источника тока (постоянного или переменного).

Устройство коллекторного двигателя

Якорь. Стержнем всей конструкции является якорь, он же металлический вал. Вал является движущимся элементом, от которого зависит крутящий момент. На нём также располагается ротор.

Ротор. Связан с ведущим валом. Его внешняя конструкция напоминает барабан, который вращается внутри статора. Задача ротора получать или отдавать напряжение рабочему телу.

Подшипники. Они расположены на противоположных концах якоря для его сбалансированного вращения.

Щётки. Выполнены обычно из графита. Их задача предавать напряжение через коллектор в обмотки.

Коллектор (коммутатор). Он выполнен в виде соединенных между собой медных контактов. Во время процесса вращения он принимает на себя энергию с щёток и направляет её в обмотки.

Обмотки. Расположены на роторе и статоре разных полярностей. Их функция в генерировании собственного магнитного поля под воздействием разных полярностей, за счёт чего якорь приходит в действие.

Сердечник статора. Выполнен из металлических пластин. Может иметь катушку возбуждения с полярным напряжением обмотки ротора. Или — постоянные магниты. Данная конструкция зависит от источника напряжения. Является статичным элементом всего механизма.

  • Стоимость меньше, чем у бесколлекторных двигателей (БД).
  • Конструкция относительно проще конструкции БД.
  • В виду этого, техническое обслуживание проще.

На высоких оборотах увеличивается трение щёток. Отсюда вытекает:

  • Быстрый износ щёток.
  • Снижение мощности инструмента.
  • Появление искр.
  • Задымление инструмента.
  • Выход из строя инструмента раньше его «жизненного цикла».

Вывод: Если рассматривать бытовую сферу применения, то коллекторный двигатель является традиционным и бюджетным вариантом эксплуатации (и самым часто используемым). Инструменты на данном типе двигателя преданно и верно справятся с любой повседневной задачей в пределах своих возможностей. Т.к. такие инструменты по стоимости значительно дешевле инструментов на бесколлекторном двигателе, их рассматривает категория потребителей, которая придерживается мнения: «ничто не вечно». Зачем переплачивать, если любой агрегат в может выйти из строя? Мы же считаем, что при надлежащих условиях эксплуатации любой инструмент может прослужить верой и правдой довольно долгий срок. Но выбор за Вами.

Бесколлекторный двигатель

Если в коллекторном двигателе всё приходит в действие за счёт механики, то в бесщёточном — чистая электроника. Также позиции некоторых элементов в конструкции меняются местами. В коллекторном двигателе обмотки находились на роторе, а постоянные магниты — на статоре. У бесколлекторного — постоянные магниты переносятся на ротор, а катушки с обмоткой располагаются на статоре. Также ротор и статор могут менять свои позиции: есть модели двигателей с внешним ротором. Здесь отсутствуют щётки и коллектор, вместо них добавлен микропроцессор (контроллер) и кулер для охлаждения системы. Микропроцессор контролирует положение ротора, скорость вращения, равномерное распределение напряжения по катушкам обмотки.

Основные типы бесщёточного двигателя :

  • Асинхронный — это двигатель, который преобразовывает электроэнергию переменного тока в механическую. Название происходит от разной скорости вращения магнитного поля и ротора. Частота вращения ротора меньше, чем у магнитного поля, создаваемого обмотками статора (Например, двигатель DigiPro, который используется в продукции Greenworks).
  • Синхронный — это двигатель переменного тока, у которого частота вращений ротора равна частоте вращений магнитного поля.
  • Из-за отсутствия щёток меньше трения.
  • Меньше подвержены износу.
  • Отсутствие искр и возможного возгорания.
  • Упрощенная регулировка крутящего момента в больших пределах.
  • Экономия расходуемой энергии.
  • У инструментов с реверсом одинаковая мощность в обоих направлениях вращения.
  • Быстрый запуск с больших скоростей.
  • Могут разгоняться до предельных показателей.
  • Некоторые модели при сильной нагрузке оснащены системой защиты двигателя.
  • Значительно дороже в цене, чем коллекторные двигатели.
  • Техническое обслуживание более узкоспециализированное.

Вывод: Несомненно бесколлекторные двигатели ориентированы на профессиональные работы с приличной нагрузкой. Несмотря на высокие показатели усовершенствованного типа двигателя, его единственный недостаток бьёт по кошельку. И перед тем, как приобретать инструмент на том или ином двигателе, прежде всего надо поставить перед собой вопрос: для каких целей он нужен. Уже исходя из ответа делать свой выбор.

Читайте также:  Чем отличается двигатель умз 417 и умз 421

Сколько людей — столько и мнений. Компания Greenworks старается делать качественную продукцию на разных типах двигателя, чтобы каждый мог подобрать себе инструмент по предпочтениям, функционалу и необходимой мощности под конкретные задачи, которые у каждого клиента свои. Какой лучше? Выбор за Вами!

Источник

kinshas

Расчет основных параметров бесколлекторного мотора.

1. Постоянная оборотов (Kv)
2. Постоянная тока без нагрузки (Io)
3. Сопротивление обмоток (Rm), или Ri
4. Вес мотора
Используя эти четыре постоянные мы можем рассчитать эффективность нашего мотора с помощью e-calc.
Насколько точно определены эти четыре параметра, настолько точно калькулятор посчитает эффективность мотора.

Постоянная оборотов мотора-Kv
Kv это RPM/volt, где Kv будет равно RPM при приложении одного вольта к мотору.
Kv = RPM / Volts.
Три метода определения Kv мотора:
1.► Метод сверлильного станка
Kv = RPM / (Volts × 1.414 × 0.95)
1. Зажимаем мотор в дрель и крутим его на известных постоянных оборотах.
2. Измеряем переменное напряжение на двух проводах мотора.
Для большей точности измерение проводим на всех трех фазах и осредняем.
3. Считаем Kv по формуле Kv = RPM / (Volts × 1.414 × 0.95)
2.► Другой метод основан на определении максимального RPM без нагрузки, с одновременным измерением тока и напряжения и известным сопротивлением обмоток мотора,
Kv = RPM / (Volts − Amps × Rm)
3.► Третий метод это использование всевозможных измерителей RPM, Kv мотора. Хобби Кинг продает «K1 KV/RPM Meter», я использую E-Meter от Hyperion который по моему мнению имеет все необходимое для измерения параметров мотора.

Если Kv известно то новое Kv можно подсчитать таким образом.
1. Мотор с kV=1450 при 6 витках, то К = 1450*6= 8700.
2. Например 7 витков , то получим kV = K/N = 8700/7 = 1243 об/вольт.

Ток без нагрузки, ток холостого хода Io
Io no-load current или ток мотора на максимальных оборотах (Max RPM) без нагрузки (без винта).
После того как мотор был намотан это первый параметр который мы хотим знать, он показывает правильно ли намотан мотор или были допущены какие то ошибки.
Измеряется любым тестером так как ток холостого не должен превышать 3А, самый плохонький тестер измеряет до 5А.
Rm Сопротивление обмотки мотора.
Rm (or Ri) это сопротивление одной фазы мотора в состоянии покоя. Другими словами это сопротивление измеренное между любыми двумя проводами мотора.
К сожалению обычным тестером замерить сопротивление мотора невозможно из-за его нечувствительности к таким низким сопротивлениям.
Но есть способ измерения, вариант так называемого Келвин метода или четыре провода.
Необходимое оборудование:
Амперметр-обычный тестер
Вольтметр-обычный тестер
Резистор- 10-20 Ом (10Watt)
Аккумулятор около 12 вольт, 3-4S 2200 35-40C будет самый раз.
Rm = Volts / Amps

4-Wire method for measuring Rm

Typical setup using Hyperion e-Meter

Калькуляторы
С помощью подобных калькуляторов мы можем симулировать параметры, эффективность, поведение мотора по вводимым данным. Любой уважающий себя моделист должен освоить по крайней мере один из этих калькуляторов.
► Christian Persson’s Drive Calculator
Drive Calc (D-Calc) Бесплатна, датабаза обновляется постоянно автором.
► Louis Fourdan’s Motor Calc Software
Бесплатна. Scorpion Motors (Scorpion_Calc) & HiMax Motors (HiMax Calculator).
►e-calc платный, но цена 5.5$ в год. Я пользуюсь этой программой, практически все бренды и моторы в датабазе.
Также есть возможность при помощи этих калькуляторов посчитать свой мотор по введенным известным данным.
►А этот калькулятор позволит узнать реальный Си рейтинг аккумулятора.
Еще один способ узнать сопротивление мотора.
Намотав необходимое количество витков на один зуб статора мотора и умножив это дело на количество зубов статора получим длину провода для намотки.
Так как большинство моторов мотаются медным проводом то и будем его только рассматривать.
Удельное сопротивление, обозначается греческой буквой ρ и представляющего собой сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2.
Сопротивление рассчитывается по формуле:

где R — сопротивление, Ом; ρ — удельное сопротивление, (Ом•мм2)/м; l — длина провода, м; s — площадь сечения провода, мм2.
Удельное сопротивление Меди- 0.017
Если известен диаметр провода d, то площадь его сечения равна:

Измерить диаметр провода лучше всего с помощью микрометра, но если его нет, то используем дедовский метод, следует намотать плотно 10 или 20 витков провода на карандаш и измерить линейкой длину намотки. Разделив длину намотки на число витков, найдем диаметр провода.
Если провод многожильный, то площадь его сечения будет произведение площади одной жилы на количество жил в проводе.
Для определения длины провода известного диаметра, необходимой для получения нужного сопротивления, пользуются формулой

Читайте также:  Как правильно измерить компрессию инжекторного двигателя

Таблица 1.

Пример 1. Найти сопротивление 30 м медного провода диаметром 0,1 мм.

Решение. Определяем по табл. 1 сопротивление 1 м медного провода, оно равно 2,2 Ом. Следовательно, сопротивление 30 м провода будет R = 30•2,2 = 66 Ом.

Расчет по формулам дает следующие результаты: площадь сечения провода: s= 0,78•0,12 = 0,0078 мм2. Так как удельное сопротивление меди ρ = 0,017 (Ом•мм2)/м, то получим R = 0,017•30/0,0078 = 65,50м.

Далее используя eCalk можно посчитать все необходимые данные будущего мотора.

Расчет веса провода необходимого для обмотки.

В ряде случаев, помимо диаметра или сечения бывает необходимо знать также и вес провода, который нужен для изготовления того или иного прибора. Если известен диаметр, провода (медного), то вес одного метра в граммах можно определить с большой точностью. по простой формуле:
Р = 7 d2. (d в квадрате)
Если же известно сечение, то вес одного метра составит:
Р = 8,9 q.
В этих формулах диаметр в mm, а сечение в mm2.

Ниже приводится таблица диаметров, сечений и веcа, наиболее употребительных в любительской практике проводов.

Механическая и электрическая мощность мотора.

Эксплуатация мотора ограничена, электрической мощностью и механической мощностью. Максимальная электрическая мощность зависит от тока и напряжения, максимальный ток зависит от сечения проводов. А вот обороты мотора напрямую зависят от напряжение.
Обороты ограничены максимальными оборотами мотора, при превышении которых мотор просто начнет рассыпаться, те в итоге максимальное рабочее напряжение ограничено максимальными оборотами мотора или максимальной механической мощностью.

Что делать если мотор ограничен по спеку 10S но нам необходимо запитать его 12S, чем это грозит, теоретически ничем, практически — мотор на 12S будет работать на пределе механической и электрической мощности, если предел эл. мощности определить просто то предел мех. мощности определить довольно сложно, в основном только опытным путем, но в принципе если мотор работает в пределах эл. мощности то он в пределах мех. мощности тоже.
А60-7s с 20х10 и 5000 12S, этот сетап перегружен электрически 4100W при разрешенных 2100W, мотор должен был сгореть, но скорее всего полный газ не использовался. А вот мех. перегруз выразился через игру юбки ротора которая при этом цепляла статор и сделала эти риски.

Обычно же мех. перегруз выражается в виде срыва синхронизации, когда добавляешь газ и в какой то момент мотор издает скрежещущий звук и почти останавливается, если не уменьшить диаметр пропа то могут полететь магниты.

Вот ответы ведущих производителей по этому вопросу:
AXI ModelMotors, Technical Dir.Ales Pelikan

Ну и что касается Haсker Motor, не выдерживают они 3D маневров на максимальных режимах, таких как блендер и тд. A30-12XL, четыре банки, винт APC 14х7

A50-14XS V3, проп VOX 16×7

Тут по мотору данных нет, rcgroups.

On this one the mounting plate broke away from the tube that holds the stator and bearings, the metal just sheared right through. the prop shaft bust when the motor and prop flew out of the plane and hit the deck 100 yds away!

I think the cause was one KE spin with full throttle too many causing metal fatigue to the aluminium, but it also could concevably also have been a failed motor box that started it all, much like I think may have been the case with the OP’s motor. Either way I dont blame the motor, just me dealing out too much abuse.

PS.. Hacker have fantastic customer support, they have agreed to replace this motor under warantee which is more than any other manufacturer I know would have done.

Плотность тока является измерение электрического тока (заряда потока в амперах) на единицу площади поперечного сечения (м2).
J = I / A
J = плотность тока в амперах /м2
I = ток через проводник, в амперах
A = площадь поперечного сечения проводника в m2
1) Ток 10А протекает через медный провод площадью п/c 0.5176 мм2 (AWG20 0.8118mm) , Какова плотность тока? Ответ:
Ток через проводника I = 10А
Площадь провода А = 0.5176 mm2
J = I / A =10/0.5176= 19.31 A/mm2
В электротехнике максимально продолжительная плотность тока для медного одножильного провода равена 10А/mm2 при T+15C в неподвижном воздухе.

Расчет максимального тока медного проводника для плотности тока 10A/mm2.
I=JxA=10×0.5176=5.17A максимум для D=0,8118mm
AWG to mm conversion chart

Срыв синхронизации мотора.
Срыв синхронизации довольно частое явление, когда мы ставим винтик который по нашему мнению более соответствует нашему самолету и в процессе резкой дачи газа а иногда и просто плавная дача газа приводит к визгу мотора с его полной или частичной остановкой. Что это значит, это значит что мотор не успевает за переключением фаз контроллера, казалось бы и контроллер всегда знает положение фаз мотора но вот как это решено на уровне программы, от этого и зависит как хорошо контроллер понимает мотор, Castle, Jeti контроллеры в отличие от Turnigy и подобных имеют хорошее программное обеспечение и поэтому срывы синхронизации на них происходят только при явном перегрузе системы. Тут естественно напрашивается вывод, что необходимо замедлить скорость переключения фаз контроллера, это мы можем сделать с помощью уменьшения тайминга или облегчить мотор(уменьшить диаметр или шаг а может и то и другое) тем самым дать ему возможность поспевать за переключением фаз контроллера.
ВЫВОД-Срыв синхронизации можно убрать:
1. Уменьшением тайминга, действует автотайминг а уже к нему мы применяем ручной тайминг в + или — *
2. Облегчением пропеллера, уменьшаем диаметр или шаг, диаметр грузит больше.
3. Замена контроллера, иногда контроллер и мотор несовместимы, особенно c 28 полюсных моторов.
* Бывают исключения когда для прекращения срыва синхронизации необходимо сдвинуть тайминг в положительную сторону.
Тайминг
Чтобы понять тайминг и его работу, поставте 0* и замерьте холостые обороты мотора, затем поставьте МАХ и замерьте холостые обороты. То есть тайминг в конечном итоге просто меняет обороты, Т 0* обороты равны KV, Т МАХ добавляется где-то 100об/м к KV. То есть нужна максимальная мощность ставим Т МАХ, поймали срыв синхронизации на максимуме, потихонечку уменьшаем тайминг пока срыв перестанет появляться.
Понять тайминг проще на примере зажигания жигулей,
При резкой даче газа клапана начинают тарахтеть, мотор греется, живо откликается на газ но с треском клапанов, машина с трудом разгоняется или вообще не разгоняется, мотор явно перегружен.
Действия: убрать пару мешков картошки из багажника (уменьшить диаметр винта) или сдвинуть опережение зажигания назад(в сторону минимума), после этого мотор не так охотно откликается на газ, но работает без цокота клапанов и машина уверенно разгоняется, правда не так быстро как если бы разгрузили машину сбросив пару мешков картошки.
Эксперимент проведен с Park450-1050 и YEP30, при тайминге 0, обороты мотора соответствуют заявленным 1050, при тайминге 30 кв мотора стало 1188, те тайминг просто добавляет обороты мотору.
«Tips of Battery from Gens Ace Team»
emphasize that destroying the battery is
— Recurrent discharge under 3V/cell
— Storing the full state (4.2V/cell) for more than 24 hours
— Emptying a cold battery (below 15 ° C) with high flow (at maximum continuous label C or more)
Tips for maximum battery power:
— Battery stand in the full state minimum time (say up to 1 hour, not one day that does not increase IR)
— Battery temperature around 25-30 ° C, no problem charging 3C, and 5C, if there is rush
— Battery temperature around 40-50 ° C let cool to 25-30 ° C before charging
— Put the battery to storage voltage as soon as possible after the day of running — 3.8V/cell
— Battery should never be discharged below 3.6V/cell measured at at rest! «Optimum» max. discharge at about 3.7 — or 3.75V/cell or wherever possible to observe the rule of 80% of rated capacity and maximum discharge (battery with a capacity of 5000 mAh emptied to the maximum capacity of 4000mAh)
— For best battery performance before the start of warm above 30 ° C (optimum 40 ° C, max 50 ° C or for extremely short periods of time for discharge up to 60 ° C). In preparation are the graphs of IR(T) for each battery
If you allow the charger (like Gens IMars ACE) perform measurements of the internal resistance (IR) and you record say every 10 cycles at the same temperature. Once IR starts to rise, its highest current carrying capacity of the package decrease. You can still reduce the IR if you let the battery heat up before discharge, but please also closely monitor the real capacity with the occasional cycling.
Regards
Gens Ace Team
Полезные линки:
И опять перемотка двигателя.

Читайте также:  Как найти номер двигателя на хендай санта фе дизель

Обновлено 15.01.2018 в 07:55 [ARG:5 UNDEFINED]

Источник

Adblock
detector