Comments 18
На мой взгляд наличие коллектора это минус такого двигателя. Он изнашивается, создает помехи. В том числе по этому от них отказываются.
Даже в объектах, где выходная координата исполнительного механизма скорость, а не положение.
Как то пробовал реализовать стабилизацию оборотов коллекторного двигателя по его ЭДС. Особой точности не получил, но как то стабилизировать можно.
Когда-то развлекался со стабилизацией частоты вращения такого двигателя.
Лучший результат получился при использовании источника с отрицательным выходным сопротивлением, чья абсолютная величина состовляла примерно половину от сопротивления обмоток. Если величины сопротивлений были примерно одинаковы, система становилась неустойчивой.
Спасибо за отзыв. Например, дешевые коптеры используют ДПТ, в них ОС не реализовано, ребенок просто перестал играть. Снабдить даже такие игрушки обратными связями, думаю ниша... Хотя, мне ли готоврить о маркетинге) Попытаюсь. Из китая едут двигатели с высокими оборотами и пропеллерами. Попробую.
Знание значения параметра индуктивности обмотки приблизило бы к истине еще больше
предполагаю, что при вращении без нагрузки энергия магнитного поля, закачиваемая и выкачиваемая из катушки, не переходит в механическую энергию, и влиянием магнитного поля статора на катушки можно пренебречь. тогда расчеты довольно элементарные:
Uнв = 8,7,
Iбн=44,4 мА,
R = 22,3Ом,
ωбп=783 1/с
R.бн.полное = 8,7/0,0444= 195 Ом = sqrt(22.3^2 + (2*pi*ωбп*L)^2)
L*=sqrt(195^2-22.3^2)/(2*pi*ωбп) = 194.7/(6,28*783) = 40мГн. Однако, у нас в моторе обычно три катушки, и коммутируются они попеременно, поэтому эффективная частота переключения каждой катушки по отдельности- в три раза выше, чем частота вращения, и индуктивность одной обмотки получается еще в три раза ниже,
L=L*/3=17 мГн.
Если ошибся- поправьте.
А схема соединения катушек не вносит искажения на расчеты? Там же получается не чистая одна катушка в магнитном поле, а еще параллельный довесок из 2х остальных.
Суммарная проводимость: 1/R1 + 1/(R2+R3)
так параллельные отключены в тот момент, когда включена рабочая.
искажения должно вносить то, что катушки коммутируются, считай, в ключевом режиме, то есть, на каждую из рабочих катушек подается фактически прямоугольный сигнал со скважностью 33%. а в таком сигнале спектр содержит кроме первой гармоники еще и высшие частоты, которые тоже создают свой ток, только из-за того, что частота у них выше, а амплитуда- меньше, величина этого тока на старших гармониках на много меньше тока первой гармоники, и потому в действующее значение тока они вклад наверно дают очень слабый.
Есть еще потери на перемагничивание сердечника.
частота переключения каждой катушки по отдельности- в три раза выше
это почему?
обмотки работают на той же частоте со сдвигом по фазе. но вот угол и схема включения - всё индивидуально.
но у коллектора как правило есть некоторый сдвиг фазы относительно обмоток (аналог УОЗ в ДВС), как раз для компенсации задержки вызванной индуктивностью.
По этому как лабораторная работа студента - сойдёт, а практического применения у данной статьи нет.
это почему?
Если бы у нас была одна катушка- то половину времени она подключена в прямой полярности, а половину- в обратной. Однако, в моторе у нас их три, и они постоянно переключаются. значит, одну шестую часть времени у нас подключена первая катушка в прямой полярности, одну шестую- первая в обратной, одну шестую- вторая прямо и одну шестую- вторая обратно и так далее. вот и получается, что на каждую катушку прилетает по две полуволны прямоугольной формы с длительностью в 1/6периода. то есть, утроенной частоты и с пульсациями на основной частоте- вот такого вида: +00-00+00-00+00-00+00-. вот и получается, что на этой повышенной частоте у этих катушек большее сопротивление.
обмотки работают на той же частоте со сдвигом по фазе. но вот угол и схема включения - всё индивидуально.
Угол и схема включения у моторов постоянного тока? у нас же постоянный ток на вход мотора, какой там угол? там есть физический угол между скоммутированной катушкой и магнитным полем, но этот угол не имеет отношения к фазе тока через катушку. Но расчеты грубые, согласен- на каждую катушку поступает прямоугольный сигнал с широким спектром, поэтому нельзя вот просто так взять ее сопротивление- сигнал не гармонический, однако, среднее значение тока через катушку посчитать можно, и оно примерно будет равно действующему значению, которое, в свою очередь, всего лишь процентов на 10 отличается от действующего значения первой гармоники. поэтому для грубого расчета, кмк, вполне пойдет. Правда, я мог ошибься разика в 2, так как катушка размыкается у меня принудительно, и потому в момент размыкания я мог потерять половину импульса тока (или найти лишнюю).
значит, одну шестую часть времени у нас подключена первая катушка в прямой полярности, одну шестую- первая в обратной, одну шестую- вторая прямо и одну шестую- вторая обратно и так далее.
Это было бы слишком расточительно. Обмотки работают с перекрытием. Посмотрите схему реального коллектора.
И включаются чуть заранее с поправкой на индуктивность.
я разбирал коллекторные двигатели от игрушек неоднократно. В большей части таких моторов я видел щетки, выполненные в виде простых прямых лепестков и три обомотки, выходящих на три простых медных контакта под щетки без всяких перекрытий. В больших коллектрониках да- там обмотки с перекрытием, но там и обмоток не три, а больше, и катушки не только на роторе, но и на статоре и щетки угольные и притертые, там есть перекрытие и там все будет не так, как в рассматриваемом в статье моторчике за 5 копеек.
Спасибо за мнение. Прошу принять работу, хотябы как самое начало). Я продолжу и обязательно поделюсь с результатами.
Здорово. Спасибо. Буду вникать и подумаю об описанных Вами эфектах. Возможно в переключениях обмоток лежит плохая управляемость ДПТ, как пишет уважаемый Jury_78. И система должны быть рассмотрена как импульсная. 3 имульса на оборот. При этом частота имульсов зависит от частоты оборотов. Кстати, управление этим объектом, точнее моделью, тоже готова, скоро опубликую. И за новую задачу, спасибо! Имульсная модель ДПТ. Это что то новое, как понимаю.
Их удел теперь – это работа в игрушках с нерегулируемыми параметрами?
Деструктивное утверждение. В области больших мощностей (от 500кВт) с регулированием скорости/ момента альтернативы ДПТ нет. Решения на базе асинхронного электропривода с векторным управлением чаще дороже и не всегда возможны.
Рекуперация. Привод постоянного тока работает в четырех квадрантах. Для асинхронного привода с инвертором рекуператор ставится отдельно. Соответсвенно стоимость такого решения дороже в два раза.
Торможение. Привод постоянного тока имеет тормозит на номинале. Асинхронный привод без рекуператора имеет ограничения по динамике и длительности торможения.
Свыше мегавата. Выше такой мощности полупроводников уже нет. Надо паралелить. Тиристорные преобразователи постоянного тока соеденяются в паралель. Как тиристорные блоки так и комплектные электропривода. Типовых каталожных решений запаралелить инвертор нет.
«Спасет ли ТАУ DC моторы»
ТАУ - теория автоматического управления. Автоматическое управление DC мотором осуществляется через тиристорный преобразователь. Структурная схема регулирования которого, подразумевает наличие регулятора тока якоря, предуправления, регулятора скорости, регуляторов возбуждения и ЭДС.
Об этом в статье ни слова, только яркий желтый заголовок)
По "жилтезне" прям в корень). Но так рекомендует среда). Сейчас бы переименовал статью - "Спасет ли системный анализ DC моторы". Еще "желтее", но уже ближе к целям. Но на уровне, как было подмечено ранее, студенческой курсовой, система регулирования оборотами уже готова, скоро опубликую. Едут двигатели с пропеллерами... . Я продолжу. Спасибо.
1) Модель нагрузки у Вас неверная. Вентиляторная характеристика - момент находится в квадратичной зависимости от скорости. Если взять другой установившийся режим, например, уменьшить входное напряжение в два раза, то Kv - будет другое.
Для идентификации параметров динамического объекта как минимум несколько точек взять надо.
На хабре были статьи на эту тему, как пример:
https://habr.com/ru/post/345198/
2) Про верификацию модели объекта имеет смысл говорить, если сравнивать динамику: хотя бы время переходного процесса - время выхода на установившийся режим. А так в статье показан статический расчет номинального режима и его экспериментальное подтверждение.
Возможно, системный анализ совместно с ДПТ еще дадут бой!
Ох, как бы это бой не оказался последним)
Переименовал
«Спасет ли системный анализ DC моторы» или «Системный анализ и верификация привода пропеллера на DC моторе в SimInTech»