RSS лента

Arhat109

FAQ: бес-коллекторные моторы

Рейтинг: 3.50. Голосов: 4.
20.11.2017 в 14:25 (1927 Показов)
В сети крайне мало внятных описаний работы, расчетов по перемотке и вообще по сему девайсу.
По мере понимания и возможности буду постепенно дополнять то, что дошло до самого, может кому-то будет полезно.

1. Бесколлекторник - это ДПТ или синхронный двигатель?

Ответ:
смотря с какой стороны смотреть. И в том и другом магнитный поток ротора - переменный и синхронный, но в первом он формируется и синхронизируется специальным изделием - коллектором, а во втором такой подается извне. В этом плане важно в какой части рассматриваем бесколлекорник: вместе с контроллером или отдельно. Вот если отдельно, то его можно считать синхронной машиной - с какой частотой подается ток, с такой частотой и вращается ротор. А вот если рассматривать вместе с контроллером - то это ДПТ и все формулы для расчета ДПТ верны и для бесколлекторного мотора.
Без уточнения "кочки зрения" - верны оба утверждения.

2. Каков максимальный крутящий момент бесколлекторника?

Ответ: если контроллер не вмешивается в процесс, то такой же как у ДПТ: M=2*N*b*Ф*I*r, где: N - "общее" число витков статора, b - длина рабочей части витка, Ф - магнитный поток ротора, I - "обмоточный" ток статора, r - рабочий радиус ротора (можно принимать за внутренний радиус магнитов ротора). Отсюда, поскольку ток в статоре зависит от скорости вращения ротора (противоЭДС), то максимальный ток будет в момент пуска или при остановленном роторе. Или тот, который ограничивается ESC-контроллером.

В формуле участвует "общее" число витков статора и "обмоточный" ток. В зависимости от схемы соединения и намотки они могут быть разными. Так, к примеру, соединение звездой в каждый момент участвует только 2 обмотки из 3-х, а при соединении треугольником хоть и работают все три обмотки, но 2 из них включены последовательно третьей и, соответственно, имеют вдвое меньший ток.

3. Можно ли повысить крутящий момент мотора его перемоткой?

Ответ: Практически нет.

Для одного и того же мотора Ф,b,r - константны и соответственно крутящий момент фактически зависит только от произведения I*N, которое измеряется в ампер-витках и часто принимается за магнито-движущую-силу мотора (МДС). Отсюда, повысить крутящий момент мотора его перемоткой практически нельзя, если не увеличивать МДС.
Увеличивать МДС, повышая ток мотора практически невозможно, поскольку при таком подходе растет плотность тока в обмотке, что неизбежно приводит к её повышенному нагреву, а на заводе этот параметр тщательно считан, иначе неизбежен перегрев мотора и выход из строя магнитной системы ротора.

То есть, по-просту: сколько меди влезло в паз - таков и крутящий момент.

"Практически" - связано с тем, что перемотка тщательно, "виток к витку" позволяет втиснуть до 10-12% больше меди чем "внавал" или "как получилось" (из моего опыта), а также перемотка одно-жильной обмотки на много-жильную более тонким проводом, при правильном подборе жил позволяет уменьшить зазоры между медью в пазу статора и тем самым втиснуть больше меди. Но это, как правило редко удается, поскольку опять же на заводе все уже учтено и посчитано "до нас". Как правило, при перемотке другим проводом мотор теряет до 10% от исходного крутящего момента. Это опять же, если исходно мотор был намотан до 100% заполнения паза. Часто "китайцы" экономят медь и мотают её внавал .. и вот тут появляется шанс.

4. Какой в цепи питания мотора ток и почему?
Ответ: смотря что считать "цепью питания". Непосредственно в обмотках статора течет переменный ток (и вовсе не обязательно "синусоидальный" как в розетке!), так же как и ток в обмотках ротора любого ДПТ или синхронного двигателя. На коллектор (контроллер бесколлекторника) подается постоянный ток, одинаково.
В ДПТ (коллекторный двигатель) преобразованием постоянного тока в переменный занимается спец. изделие - "коллектор". В бесколлекторном моторе эту функцию выполняет ESC-контроллер.
Почему переменный? А просто: чтобы двигатель мог вращаться, надо вовремя переключать направление тока. А уж чем мы это делаем - в общем-то в данном классе двигателей - не важно.

Дополнение: форма тока в обмотках мотора может существенным образом менять его механическую характеристику и основные параметры, в т.ч. к.п.д. и kV. Как правило, бесколлекторник питается "трапецевидным" или пульсирующим током, но он все равно является переменным, поскольку за оборот меняет свое направление на "туда" и "обратно" и может так делать даже и не один раз (редукция).

5. Что такое kV мотора?
Ответ: параметр мотора, отвечающий за его скорость вращения исключительно без нагрузки (холостом ходу). Расшифровывается как число оборотов мотора на каждый вольт напряжения питания. К примеру, kV=2000 означает, что если на мотор подать 1вольт, то без пропеллера или иной нагрузки он стабилизируется на скорости 2000 об/мин (rpm). И так на каждый вольт поданного напряжения. Но это, ещё раз, исключительно без нагрузки. Под нагрузкой будет меньшее количество оборотов пропорционально нагрузке и согласно механической характеристике мотора.

6. Что такое механическая характеристика мотора?
Ответ: это зависимость скорости вращения, потребляемого тока от нагрузки на мотор при заданном питающем напряжении. Для бесколлекторного двигателя, также как и для ДПТ эта зависимость (если не вмешивается контроллер) носит "практически" линейный характер. При чем для тока со знаком "+", а для скорости вращения со знаком "-". То есть, чем больше нагрузка на валу, тем больше потребляемый ток и тем меньше скорость вращения и эти зависимости - линейны.
Для построения механической характеристики требуется фактически знать(измерить, расчитать) только 2 точки: а) режим холостого хода, определяющий наибольшую скорость вращения и минимально потребляемый ток и б) режим полного торможения - максимальный момент на валу двигателя при котором он останавливается полностью. При этом, в режиме останова, ток через мотор определяется его омическим сопротивлением.

"практически" - только лишь потому, что остановить бесколлекторник с очень малым омическим сопротивлением = его сжечь за доли секунды.

Поэтому для них указывают максимально допустимый ток, который по-хорошему, должен ограничиваться принудительно ESC-контроллером (хороший контроллер) или оператор должен использовать мотор так, чтобы гарантировать и не выходить за означенный производителем предел. Например, не перегружать бесколлекторник пропеллером, винтом или колесами.

Фактически, бесколлекторник с малым омическим сопротивлением способен работать не на всей своей механической характеристике, а только лишь на её части.

Кстати, зависимость скорости, тока и макс. крутящего момента от напряжения .. тоже линейна. То есть, подавая вдвое меньшее напряжение (больше ограничивается производителем и указывается в ТТХ) получим вдвое меньшую скорость вращения при той же тяге или вдвое меньшую тягу на той же скорости вращения, на выбор. Только вот кому оно надо?

7. Если нельзя увеличить крутящий момент, то зачем перематывают моторы?
Ответ: перемотка мотора чаще применяется не для увеличения момента, а для изменения его kV. Хотя вот случаи с полупустыми пазами или намоткой "как попало" (внавал) позволяют поднять и крутящий момент тоже.

Дело в том, что нагрузка на мотор всегда требует определенных скоростей его вращения в рабочем режиме (меньше чем kV!) и часто мотор "не подходит" по скорости вращения. Тут вариантов два: или ставить редуктор или перемотать мотор. Каждый имеет как свои плюсы/минусы, так и диапазон применимых решений. по просту, иногда поставить редуктор проще/дешевле/полезней, а иногда проще/дешевле/полезней перемотать мотор на требуемое kV.

Важно: при изменении kV мотора также неизбежно изменяется его мощность (при том же питании!), причем как электрическая так и на валу (механическая). Перемотка мотора на меньшее kV с неизбежностью ведет к уменьшению потребляемых (допустимых) токов и падению мощности и это иногда даже является "благом" - может быть увеличена тяга винтомоторной группы (тяжелые низкооборотные пропеллеры вместо молочения воздуха винтом с мелким шагом) в целом при снижении потребляемой мощности, а следовательно меньших нагрузках на контроллер тоже.

Однако, kV мотора можно изменить и без перемотки..

8. Как изменить kV без перемотки и что такое "схема включения"?
Ответ: бесколлекторник, как правило имеет "многополюсный" вариант изготовления, в отличии от "коллекторных" моторов модельного ряда (детских игрушек). Многополюсные ДПТ конечно же встречаются в природе и достаточно часто, но как правило это "не наш случай". Типовое количество для outrunner-ов полюсов (пар обмоток) статора 6 (12 обмоток-катушек "зубьев") и количество магнитов в роторе - 14. Такая конструкция часто маркируется как 12N14P, но бывают и иные (пока более-менее наверное разобрался с этими). 6 пар полюсов дает 12 "зубьев" на статоре из которых собирается 3 обмотки ("фазы") питающего напряжения. На каждую из фаз приходится по 4 "зуба" и их можно соединить промеж себя (непременно соблюдая "полярность" катушек - "зубьев"!) .. тремя разными способами, а именно:
а) последовательно. В этом случае омическое сопротивление максимально и также максимальна индуктивность обмотки "фазы". Точнее Rобм = 4Rзуба, Lобм=4Lзуба;
б) параллельно. Имеем минимальные сопротивления и индуктивность "фазы" в целом. Практически в 16 раз меньше чем в "а";
в) упс .. их же 4! можно соединить "параллельно-последовательно". В результате общее омическое сопротивление И индуктивность "фазы" будут .. равны сопротивлению и индуктивности одного "зуба". Или такая обмотка будет занимать "среднее" положение по отношению к первым двум: разница в 4 раза с обоими вариантами "а" и "б".

Кроме этого, сами фазы промеж себя можно соединить ИЛИ треугольником (начало1 + конец2, .. рисунков в сети - полно) ИЛИ "звездой" (все концы вместе, ток подает на начала обмоток). В этом случае, итоговое сопротивление (и индуктивность!) всего мотора будет или удвоенным сопротивлением 1 обмотки ("звезда")) или составлять 2/3 от неё ("треугольник" или "дельта").

Надо заметить, что в треугольнике также в 1.5 раза возрастает суммарный требуемый/расчетный(!) ток. То есть, если в звезде ток течет последовательно по двум фазам (третья болтается в отключке), то в треугольнике ток течет по всем трем фазам, но по одной - такой же как в звезде, а по двум требуется(!) докинуть ещё половинку для достижения той же самой плотности тока (или ампер-витков - МДС). Соответственно, когда читаете что треугольник "жрет" больше тока - так оно и есть. Но при этом токовая нагрузка на медь будет одинаковой.

К чему это я? Ах да .. как изменить kV .. ну так вот, среди прочих многих параметров (которые для перемотки в общем-то опять константы!) индуктивность мотора в целом играет ключевую роль, а именно: чем больше индуктивность - тем меньше kV.

Отсюда, получить желаемое kV вполне можно и .. без перемотки мотора. Просто, разъединяем зубья и пересоединяем их как нам нравится/требуется/хочется. Замечу (недавно узнал) что соединение обмоток в звезду, зубья которых соединены промеж себя по типу "в" называется .. "двойная звезда" и обозначается (в т.ч. и на этом форуме) как "YY". Наверное аналогично бывает (не видел ишо) обозначение "DD" для схемы "треугольник" с вариантом соединения зубьев по типу "в" выше.

По мне, удобнее обозначение (с учетом жильности провода) как "1d4TY" -- намотка статора одним проводом, с последовательным соединеним зубьев в обмотку и подключение обмоток-фаз по схеме "Звезда". Аналогично: "3dT/4D" может означать: намотка в три параллельные жилы, параллельное соединение зубьев в фазу, которые соединены в треугольник, и т.д.

9.
Цитата Сообщение от Saire
Ну одна фаза может быть или нулем, или плюсом, наверное все таки постоянный ток?
Ответ: Нет. Обмотки попеременно подключаются то к плюсу то к минусу одним и тем же концом на каждом обороте и даже по нескольку раз. Смотрите схему в википедии про "рамку с током". Это и есть самая простая модель "бесколлекторного двигателя", только роль коллектора исполняет контроллер. Так что в самих обмотках течет ПЕРЕМЕННЫЙ ток "туда и обратно". В противном случае обмотка тупо "залипнет" на постоянном магните в одном положении. Чтобы мотор вращался, требуется создать вращающееся поле и это делается попеременным изменением тока в обмотках. Весь вопрос во всем разнообразии двигателей только в способах создания и возможностях регулирования этого процесса.

10. Не собираюсь ничего перематывать. Нафига мне всё это (знать)?
Ответ: Ну .. например для того, чтобы отличить "скаковую лошадь" (Звэр-мотор) от "ну не шмогла я!". Какие рекомендации и выводы можно сделать из выше сказанного?

а) из п.2 следует, что "моща" мотора определяется его радиусом (чем больше - тем лучше), потоком его магнитной системы ротора и тут есть разные "ниодимы" от 1.1 "теслы" до 1.3 и даже выше и допустимыми ампер-витками (число витков * макс. ток) с учетом схемы соединения проводов. Только из этого уже можно ограничить класс моторов для поиска нужной конфигурации: какой мотор Вам подойдет при таком-то весе планера? Уже можно отталкиваясь от веса оценить какую тягу надо иметь и какой диаметр мотора можно искать.

б) из п.3. следует, что "звэр" не может быть намотан "как попало" и его обмотки просто обязаны быть уложены виток к витку, как "в сказке". Это прирост до 10% мощи. Далее, оттуда же, мотор с "дырами" вместо меди на статоре (не 100% заполнение медью) - однозначно никак не "звэр" ни при каких заявленных параметрах (в том же объеме того же железа можно сделать круче, тупо заполнив медью дырки).

в) п.2, п.3, п.8 - суммарно указывают на то, что большой ток мотора - ещё не показатель. Он может быть большим из-за схемы намотки, а ток отдельного зуба .. до 8-и(!) раз меньше .. зачем искать то, что требует повышенных токов при той же моще?

г) п.5, п.6, п.7,п.8 - совместно позволяют ВЫБРАТЬ полезный мотор под конкретную винто-моторную группу (колесную, гребную и т.п.) не только с "заданным kV", но и с приемлемой схемой соединения и жильностью фаз, обеспечивающей минимальные требуемые токи от остальной электроники. То есть, по-просту: "250А" - ещё не повод "кипятком как два пальца об асфальт"..

д) В целом, глядя на мотор по его размеру (диаметру), проводу, схеме намотки, марки магнитов ротора и заявленным токам можно даже оценить рабочую температуру мотора и понять "как долго" производитель обещал ему "пахать без присяду" .. то есть сколько он сможет работать непрерывно на макс. тяге и сколько вообще он прослужит. Мои предварительные расчеты показали что ряд моторов заведомо считан на постепенное размагничивание ротора - рабочая температура находится непосредственно на допустимой температурной границе магнитной системы, практически "без запасу". Может ошибся, допускаю, но "напрягло"..

Ну и в целом, понимая "что к чему" можно понять КАКИЕ параметры важны для вашего выбора и "что умолчал" тот или иной производитель.
Надеюсь достаточно аргументов не выбрасывать "бабки не ветер" в прямом смысле.

11. Нужного мотора с требуемым kV и крутящим моментом нет. Как пересчитать на новое kV?
Ответ: достаточно просто зная полную схему намотки и измерив провод исходного мотора.

Под полной схемой намотки предлагаю понимать диаметр провода (наружный и по меди - "марку") + его жильность + схему соединения обмоток зубьев в обмотку фазы + схема соединения фаз "звезда"/"треугольник". В этом случае, можно через любой калькулятор индуктивностей, напр. Coil32 (не рекламирую) подобрать/посчитать индуктивность зуба и получить общую индуктивность исходного мотора БЕЗ магнитной проницаемости материала статора(она не меняется, соответственно ни на что не влияет!).

Произведение такой индуктивности на исходное kV (=Lисх*kVисх) - останется "константным" при любой перемотке или близким к нему. Собственно и "всё". Далее, зная нужное kV, из пропорции, получаем новую индуктивность мотора в целом, "разбираем" её на отдельные фазы согласно желаемой схеме (например по потребному току), разбираем на отдельные зубья и посредством того же калькулятора подбираем количество витков для обеспечения требуемой индуктивности зуба. Далее смотрим какая схема намотки (провод + жильность) дают искомый результат и вообще, влезет ли оно в слот статора.. собственно и всё. Окончательно проверяем результат по итоговой плотности тока и МДС (ампер-виткам). Плотность тока не должна превышать исходную, и ампер-витки желательно получить и "побольше". Последнее крайне сложно, но хотя бы не хуже 90-95% от исходных ампер-витков.

Как физически разобрать и перемотать мотор "виток к витку" - очень хорошо изложено много где, не вижу смысла повторяться.

12. Так как раз из формулы и вытекает, что при том же токе и разном количестве витков момент мотора меняется. По моим ощущениям это также подтверждается практикой - моторы с меньшим КВ (и соответственно большим количеством витков) но идентичные по конструкции при том же напряжении батареи упираются заметно сильнее при попытке остановить рукой. Но и вращаются при этом медленнее - то есть постоянной остается мощность.
Ответ:

Ощущение часто обманчиво. Дело в том, что с одной стороны - "да, Вы правы". При большем числе витков и ТОМ ЖЕ токе, конечно же МДС (ток*витков) становится больше и крутящий момент возрастает безусловно. Но: тут же неизбежно растет плотность тока в обмотке, поскольку больше витков - тоньше провод (паз заполнен на 100% как был так и остался), а следовательно неизбежно растет рабочая температура, которую и "без нас" уже выжали по максиуму.
Соответственно, при ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ ПЛОТНОСТИ ТОКА - МДС остается той же самой и изменяется в очень небольших пределах из-за разной процентовки заполнения паза проводом разного диаметра. И тут - чем толще провод, тем больше остается "дырок" (провод - круглый). Идеальное заполнение возможно на прямоугольном проводе, но таких практически нет.

Ну и при попытке остановить мотор рукой - Вы ощущаете не больший момент, а его крутизну наклона, которая конечно же больше у моторов с большим kV из-за их большей макс. скорости. То есть обороты мотора с бОльшим kV падают быстрее (и часто существенно!) при изменении нагрузки, что Вы и ощущаете. Ещё можно встретить название "мягкая характеристика мотора" (=большая крутизна).

Обновлено 21.11.2017 в 14:37 [ARG:5 UNDEFINED]

Метки: brushless
Категории
Без категории

Комментарии

  1. Аватар для Shuricus
    Можно четвертый вопрос - какой в цепи питания моторя ток, постоянный или переменный, и почему?
  2. Аватар для Панкратов Сергей
    Пульсирующий. Чем больше входной конденсатор- тем более постоянный ток.

    Отличные вопросы подняты. Самая суть.
  3. Аватар для Shuricus
    Как я понимаю там шим, т.е. ключ открылся - идет постоянный ток, пока он не закрылся. Правильно? Т.е. его назвать переменным никак нельзя?

    Выходной конденсатор, это что? У регулей стоит входной, а на выходе только ключи.
  4. Аватар для SAZ118
    Еще есть соединение обмоток комбинированное, треугольник/звезда, в народе известное, как "Славянка".
  5. Аватар для Arhat109
    Не знал, интересно. Расскажите каким способом? Надеюсь не "попарно" - 1/2 зубьев фаз треугольником, а вторая половина "звездой"?
  6. Аватар для ElectronUA
    Спасибо, хорошая статья.


  7. Аватар для Saire
    Цитата Сообщение от Shuricus
    Как я понимаю там шим, т.е. ключ открылся - идет постоянный ток, пока он не закрылся. Правильно? Т.е. его назвать переменным никак нельзя?

    Выходной конденсатор, это что? У регулей стоит входной, а на выходе только ключи.
    Ну одна фаза может быть или нулем, или плюсом, наверное все таки постоянный ток.
  8. Аватар для Shuricus
    Значит я правильно думаю.

    Вот ДЖИ постоянно прогоняют телегу, чо у них там регуляторы с плавной синусоидой есть, и они гораздо круче работают. А в этом случае получается, что это чистой воды переменный ток. Короче сплошной парадокс.
  9. Аватар для Arhat109
    <del>
    Обновлено 21.11.2017 в 06:56 [ARG:5 UNDEFINED] (дубль)
  10. Аватар для SergejK
    3. Можно ли повысить крутящий момент мотора его перемоткой?

    Ответ: Практически нет.

    Для одного и того же мотора Ф,b,r - константны и соответственно крутящий момент фактически зависит только от произведения I*N
    Так как раз из формулы и вытекает, что при том же токе и разном количестве витков момент мотора меняется. По моим ощущениям это также подтверждается практикой - моторы с меньшим КВ (и соответственно большим количеством витков) но идентичные по конструкции при том же напряжении батареи упираются заметно сильнее при попытке остановить рукой. Но и вращаются при этом медленнее - то есть постоянной остается мощность.
  11. Аватар для Arhat109
    Классно, спасибо. Перенес ваш коммент в виде вопроса.
  12. Аватар для Панкратов Сергей
    Цитата Сообщение от SergejK
    Так как раз из формулы и вытекает, что при том же токе и разном количестве витков момент мотора меняется.
    Больше витков- более тонкий провод- меньше ток можете подать.
    Для мотора амперы*на витки- есть величина постоянная, она определена окном для обмотки.
    И именно ампер*витки и определяют момент.
  13. Аватар для Панкратов Сергей
    Про природу тока холостого хода не затронуто. А параметр важный.
  14. Аватар для Arhat109
    Затронуто. Холостой ход определяется индуктивностью мотора в первом приближении. Собственно весь раздел про kV относится сюда.
  15. Аватар для SergejK
    Цитата Сообщение от Панкратов Сергей
    Для мотора амперы*на витки- есть величина постоянная
    Амперы в свою очередь зависят от других параметров. Но, возвращаясь к вопросу о моменте, при одном и том же токе через обмотки у мотора с большим количеством витков будет больше момент на валу. Это при любых токах, не обязательно запредельных.
  16. Аватар для Панкратов Сергей
    Еще раз- если говорить про максимальный момент, то вы в корне не правы.
    Потому как максимум ампрвитков- есть константа.
    Увеличили количество витков- придется уменьшить ток.
    Уменьшили количество витков- можете увеличить ток.
  17. Аватар для SergejK
    Ну и при попытке остановить мотор рукой - Вы ощущаете не больший момент, а его крутизну наклона, которая конечно же больше у моторов с большим kV из-за их большей макс. скорости. То есть обороты мотора с бОльшим kV падают быстрее (и часто существенно!) при изменении нагрузки, что Вы и ощущаете. Ещё можно встретить название "мягкая характеристика мотора" (=большая крутизна).
    Момент это вполне однозначная физическая величина, про "крутизну наклона" или "мягкость характеристики" пока не слышал Момент, если пытаться объяснять "на пальцах", можно сказать и показывает, насколько сильно упадут обороты при приложении некоторой механической нагрузки на мотор. Чем больше они упадут, тем меньше момент у мотора на данных оборотах. Собственно примерно это вы и описали, введя правда попутно некую новую характеристику
  18. Аватар для Панкратов Сергей
    Цитата Сообщение от Arhat109
    Затронуто. Холостой ход определяется индуктивностью мотора в первом приближении. Собственно весь раздел про kV относится сюда.
    Мне кажется это ошибка.
    Тогда холостой ход не должен греть мотор, точнее не должен греть более чем на потери в обмотках при этом токе. Но это по ощущениям совсем не так.
    Да, я про ток ХХ по потреблению от источника.
  19. Аватар для SergejK
    Цитата Сообщение от Панкратов Сергей
    Еще раз- если говорить про максимальный момент
    Так а я и не говорю про максимальный момент.
    Я говорю про момент при одном и том же токе. Так вот при том же токе у мотора с меньшим КВ момент на валу будет выше. И это в том числе при рабочих токах, от которых не плавятся и не греются (сильно) обмотки. Что в общем то и является стандартными вариантом использования мотора.
  20. Аватар для Панкратов Сергей
    Цитата Сообщение от SergejK
    Так а я и не говорю про максимальный момент.
    Я говорю про момент при одном и том же токе. Так вот при том же токе у мотора с меньшим КВ момент на валу будет выше. И это в том числе при рабочих токах, от которых не плавятся и не греются (сильно) обмотки. Что в общем то и является стандартными вариантом использования мотора.
    Опять же нет..
    При рабочих токах, когда нагрев у обмоток один- и момент будет один, хоть и ток разный.
    Простой пример:
    Количество витков отличается вдвое. Сопротивление обмоток будет отличаться вчетверо ( вдвое большая длина при вдвое меньшем сечении).
    Одинаковый момент будет при вдвое разном токе. Нагрев будет один, потому как мощность будет на обмотках одна и та же.
    I* I*R= 0.5I* 0.5I*4R
    Вы заблудились в двух соснах..
  21. Аватар для Arhat109
    Цитата Сообщение от SergejK
    Момент это вполне однозначная физическая величина, про "крутизну наклона" или "мягкость характеристики" пока не слышал Момент, если пытаться объяснять "на пальцах", можно сказать и показывает, насколько сильно упадут обороты при приложении некоторой механической нагрузки на мотор. Чем больше они упадут, тем меньше момент у мотора на данных оборотах. Собственно примерно это вы и описали, введя правда попутно некую новую характеристику
    Загуглите "крутизна механической характеристики", она же "жесткость ..". Это по сути наклон механической характеристики мотора, или отношение макс. оборотов к макс. крутящему моменту, потому что для ДПТ независимого (парараллельного) возбуждения (а именно это и есть "бесколлекторник") механическая характеристика скорость-момент есть прямая линия при постоянном питающем напряжении.

    Момент всегда жестко связан этой характеристиков с его скоростью. То есть знаете мех. характеристику и измерили скорость - можете посчитать момент. Верно и наоборот: знаете момент по мех. характеристике можете узнать скорость.

    Так вот. Берем 2 одинаковых геометрически мотора со 100% заполнением слотов статора, и одинаковыми роторами, но первый kV=3000kV, а второй kV=300. Каким будет максимально допустимый крутящий момент у обоих моторов?
    Ответ: одинаковый. Только первый мотор будет требовать для этого момента скажем 30А, а второй только .. 3А и больше ампер Вы в них не запихаете - сгорит. А вот количество витков будет разным, как и толщина провода и тоже примерно в те же самые 10 раз. Пусть макс. момент будет 1н*м..

    А теперь смотрим на их мех. характеристики: наклон (жесткость) первого = 3000/1 = 3000 rpm/(n*m), наклон второй составит только 300. При росте момента сопротивления вдвое, скажем с 0(ХХ) до 0.5н*м (зажимаем руками), первый мотор сбросит скорость с 3000 до 1500, а второй с 300 до 150. Разница в первом случае будет ощущаться сильней чем во втором и значительно.

    Это про "ощущения". Цифирьки от фонаря, но зависимости у них именно такие.
  22. Аватар для Arhat109
    Цитата Сообщение от SergejK
    Так а я и не говорю про максимальный момент.
    Я говорю про момент при одном и том же токе.
    Это не корректное сравнение, типа "теплого с мягким". У каждого мотора есть свой предельно допустимый ток. И у мотора с меньшим kV он будет соответственно меньше с учетом схемы намотки (тут есть таки "варианты", но небольшие).

    Сравнивать надо не в одинаковых токах, а в долях от максимально допустимого, в противном случае сравнение некорретно "в принципе" (теплое с мягким).
  23. Аватар для Arhat109
    Цитата Сообщение от Панкратов Сергей
    Мне кажется это ошибка.
    Тогда холостой ход не должен греть мотор, точнее не должен греть более чем на потери в обмотках при этом токе. Но это по ощущениям совсем не так.
    Да, я про ток ХХ по потреблению от источника.
    Не только. Кроме потерь в обмотках нагревом активно грешит процесс перемагничивания железа статора особенно на больших токах. Точнее на больших магнитных потоках. Далее - токи Фуко, борящиеся с процессом перемагничивания; далее трение в опорах, которое мало но тоже присутствует... и там достаточно этих "далее", которые хоть и малы, но их много. А самое главное что они плохо поддаются учету и зависят в т.ч. и от .. формы тока в обмотке.

    Поэтому у меня нет желания лезть в дебри "холостого тока", его проще замерить. Практика моих перемоток коллекторных моторов показывает что на подшипниках скольжения холостой ток можно получить примерно до 1/20 от максимально допустимого тока (очень качественная сборка мотора). 1/10 - средние значения для большинства коллекторников. Если отношение хуже, то такие моторы старался никогда не покупать.

    Для бесколлекторников этот критерий не совсем верен, потому что максимально допустимый ток редко кто указывает в даташитах. Чаще указывают ток максимального К.П.Д (ток на пропеллере 8А, кпд 80% .. вот часто так и находил вместе), что нам не помогает ни разу в этом вопросе "большой ли ток ХХ у этого мотора?"..
  24. Аватар для Arhat109
    Цитата Сообщение от SergejK
    Амперы в свою очередь зависят от других параметров. ...
    Категорически нет для моторов в целом. Ампер-витки - это "тяговая лошадь" любого мотора. Даже микромотор свернет вам горы, если сумеете загнать в него пару кило лошадей-амперов.

    Когда идет разговор за амперы в моторах, то всегда имеются ввиду "требуемые" амперы для момента. А уж какое Вам для их подачи потребно напряжение .. извините, но это - "Ваша забота".

    .. очень условно, "на пальцах".
  25. Аватар для Панкратов Сергей
    Цитата Сообщение от Arhat109
    Не только. Кроме потерь в обмотках нагревом активно грешит процесс перемагничивания железа статора особенно на больших токах. Точнее на больших магнитных потоках. Далее - токи Фуко, борящиеся с процессом перемагничивания; далее трение в опорах, которое мало но тоже присутствует... и там достаточно этих "далее", которые хоть и малы, но их много. А самое главное что они плохо поддаются учету и зависят в т.ч. и от .. формы тока в обмотке.
    Вот-вот. Всегда считал это и причиной.
    Почему созрел вопрос:
    При выборе мотора не для авиа-коптеро применения ток ХХ встает как один из основных параметров.
    Потому как без использования обдува рабочие токи по отношению к максимальным совсем невелики и ток ХХ оказывает главное влияние на КПД. Потери на обмотках переходят на второй план.
    Задача: если продавец не указывает этот ток то как косвенно можно его оценить и по чему? Какие рычаги по его уменьшению?
  26. Аватар для SergejK
    Цитата Сообщение от Arhat109
    Это не корректное сравнение, типа "теплого с мягким". У каждого мотора есть свой предельно допустимый ток. И у мотора с меньшим kV он будет соответственно меньше с учетом схемы намотки (тут есть таки "варианты", но небольшие).
    Я говорю о моменте при одном и том же токе, а вы мне с наездом про предельно допустимый ток. Вот именно, что это разговор про теплое с мягким. Успокойтесь и почитайте еще раз, о чем я пишу.

    Цитата Сообщение от Arhat109
    Категорически нет для моторов в целом.
    Как минимум при прочих равных амперы зависят от вольтов. Так что предлагаю остыть и еще раз почитать, о чем я пишу.

    В конце концов мои слова фактически не противоречат вашим, просто я несколько конкретизирую для случая общего применения, например в сфере хобби. Писать, что:
    3. Можно ли повысить крутящий момент мотора его перемоткой?

    Ответ: Практически нет.
    в общем случае не совсем корректно. Создается ощущение, что нафиг они нужны эти моторы с низким КВ, ставь больше КВ и будет счастье, не важно, какого размера, например, используя при этом пропеллеры. Запас мо мощности то никогда не повредит.
    Обновлено 21.11.2017 в 20:04 [ARG:5 UNDEFINED]
  27. Аватар для SergejK
    Цитата Сообщение от Панкратов Сергей
    Задача: если продавец не указывает этот ток то как косвенно можно его оценить и по чему? Какие рычаги по его уменьшению?
    Как минимум ток холостого хода будет зависеть от фактических оборотов холостого хода. Чем выше обороты, тем больше потери на трение. Соотвественно моторы с меньшим КВ будут иметь меньшие токи ХХ. Это даже не учитывая того, что на преодоление одинакового трения (читай одинаковый момент на валу) мотору с меньшим КВ будет нужен меньший ток (здрасте сравнение моментов на одинаковых токах и токов на одинаковых моментах ).
  28. Аватар для Arhat109
    Цитата Сообщение от SergejK
    Я говорю о моменте при одном и том же токе, а вы мне с наездом про предельно допустимый ток. Вот именно, что это разговор про теплое с мягким. Успокойтесь и почитайте еще раз, о чем я пишу.
    Я абсолютно спокоен, и если чем-то задел Вас, то приношу свои извинения.
    Но, Вы действительно пытаетесь сравнивать несравнимые явления, особенно в приложении к вопросу "какой мотор лучше": с высоким kV или с низким. Моторы что коллекторники, что бес-коллекторники вообще сравнивают исключительно по предельным режимам работы.

    Смотрите (тот же отфонарный пример):
    мотор с kV=3000 и предельным током 30А выдает момент в 1н*м. Согласно его мех. характеристике, на "том же токе" в 3А он выдаст .. 0.1 н*м или в ДЕСЯТЬ РАЗ меньше максимального момента. Своего же!

    Какой смысл сравнивать в таком режиме? Просто возьмите мотор в те же 10 раз меньшим железом, ещё и сэкономите на весе, контроллере, аккумуляторах и т.п. Благо сейчас типоразмеры выпускаются "от мала до велика", от "граммовых" моторов до вполне себе серьезных конструкций на киловатты.

    Это и есть причина почему сравнивают моторы только в одинаковых (предельных для каждого) условиях.

    Цитата Сообщение от SergejK
    В конце концов мои слова фактически не противоречат вашим, просто я несколько конкретизирую для случая общего применения, например в сфере хобби.
    Так как раз, для кого как не "хоббиста" (ограниченного в средствах - всегда, ибо не "госконтора") важен вопрос правильного выбора моторов? Зачем переплачивать за лишние ньютоны на метры, которые неизбежно тянут за собой килограммы железа и десятки ампер, вместо того чтобы точно выбрать требуемый мотор? А неизбежный рост веса силовой рамы, аккумуляторов .. тоже ведь тянет за собой деньги из кармана хоббиста, разве нет?

    Цитата Сообщение от SergejK
    ... Создается ощущение, что нафиг они нужны эти моторы с низким КВ, ставь больше КВ и будет счастье, не важно, какого размера, например, используя при этом пропеллеры. Запас мо мощности то никогда не повредит.
    Ну собственно частично ответил выше.

    Вторая причина выбора моторов с низким kV (и главная!) это требования к мотору со стороны движителя модели, как-то пропеллера, гребного винта, колеса и желаемых параметров движения модели. Они, как правило, как раз наоборот требуют пониженного kV и моделист не имея такового часто вынужден(!) дополнять моторно-движительную группу редуктором, а то ещё и с переключателями скоростей, ибо сложно обеспечить одним передаточным отношением весь требуемый диапазон.

    Увы, но "больший тяговый момент при одинаковом токе" тут совсем ни при чем.
  29. Аватар для Saire
    Цитата Сообщение от Shuricus
    Значит я правильно думаю.

    Вот ДЖИ постоянно прогоняют телегу, чо у них там регуляторы с плавной синусоидой есть, и они гораздо круче работают. А в этом случае получается, что это чистой воды переменный ток. Короче сплошной парадокс.
    В переменном токе синусоида рисуется в обе стороны от нуля, а у нас от нуля до максимального напряжения аккума. Ну они вроде больше в то упирают, что у них более сглаженная кривая шим сигнала и она ближе к ровной синусоиде, чем у простых регулей (у которых ступенчатые квадраты или трапеции). Я думаю на BLheli_S похожий эффект (высокая частота шим).
  30. Аватар для Arhat109
    Цитата Сообщение от Панкратов Сергей
    .. ток ХХ встает как один из основных параметров.

    Задача: если продавец не указывает этот ток то как косвенно можно его оценить и по чему? Какие рычаги по его уменьшению?
    Если продавец не указывает ток ХХ в параметрах, как правило, делаю ему запрос на этот предмет и если ответ невнятен, то не могу считать его продавцом для себя. Но тут, "на вкус и цвет у каждого свои карандаши".

    Для тех коллекторников что перематывал и собирал сам, в т.ч. собирая из разных моторов или набирая ротор вручную заново а был и вообще свой собственный .. в общем-то средств "мало":
    1. Качественная центровка ротора. Это - "искусство", особенно когда нет приспособлений..
    2. Качественная ось ротора и притирка оси к подшипникам.
    3. Качественная сборка статора, в т.ч. "подбор" одинаковых магнитов, минимальность зазора между статором и ротором, которая сильно влияет на индукцию магнитного поля в зазоре и соответственно крутящий момент (максимальный конечно).
    4. Плотная намотка ротора коллекторного двигателя (тут - статора). Проклейка обмоток (тоже искусство, а не тупо "залил эпоксидкой" - лишний вес, лишний момент инерции, хуже переходная характеристика мотора - разгон/торможение, неравномерность заливки = разная среда = чутка разная индуктивность.. но при малом общем числе витков уже может сказываться)
    5. Одинаковость обмоток. Особенно важно для бесколлекторных двигателей, согласно формуле момента. Одно дело когда ошибка на 1 виток из 200 дает 0.5% разницы в тяге и иное дело когда 0.5 витка перемотано на выводе провода из паза "для удобства" при 10 витках - ошибка в тяге уже 5%.
    В целом, тщательность и аккуратность выполнения каждой операции.

    Специально не заостряю внимание на потерях и токе ХХ от чисто "электрических" проблем, типа "токи Фуко, перемагничивание железа и т.д. .. ибо при перемотке мотора оно, железо вот какое есть таким и останется. МДС все равно стараемся сохранить "не хуже", соответственно и перемагничивание железа особо не изменится.

    ток ХХ от формы тока .. в литературе читал, но на практике никогда не задавался этим вопросом.. что имеем, тем и кормим.
  31. Аватар для SergejK
    Цитата Сообщение от Arhat109
    Моторы что коллекторники, что бес-коллекторники вообще сравнивают исключительно по предельным режимам работы.
    Не в курсе про коллекторники, но бесколлекторники сравнивают в основром размером (массой железа) и числом КВ. Очень редко указываются максимальные токи, моменты и пр, потому как, например, в мультикоптерах бесколлекторники большую часть времени работают в режимах частичных нагрузок. Да и максимальные токи в прицнипе сложно определить, как минимум они будут зависеть от наружной температуры, а вообще для этого нужно изначально определить, при какой устойчивой температуре мотора режим работы будет считаться предельным.

    Цитата Сообщение от Arhat109
    Если продавец не указывает ток ХХ в параметрах, как правило, делаю ему запрос на этот предмет и если ответ невнятен, то не могу считать его продавцом для себя.
    Ток холостого хода как минимум зависит от напряжения холостого хода. Если вы не конкретизируете этот параметр, то невнятный ответ продавцов вполне оправдан. В любом случае продавец это не производитель. Если производитель не указывает этих параметров, то и продавец их знать тем более не обязан.

    Цитата Сообщение от Arhat109
    Просто возьмите мотор в те же 10 раз меньшим железом, ещё и сэкономите на весе, контроллере, аккумуляторах и т.п.
    Как то вы плавно перевели тему с моего сравнения моментов при одинаковом токе и разных КВ по вашим же формулам и корректности вашего же пункта на какие-то околотехнические измышления. В таком случае не думаю, что стоит вообще продолжать этот разговор.
    Обновлено 21.11.2017 в 20:39 [ARG:5 UNDEFINED]
  32. Аватар для Панкратов Сергей
    Цитата Сообщение от SergejK
    Ток холостого хода как минимум зависит от напряжения холостого хода. Если вы не конкретизируете этот параметр, то невнятный ответ продавцов вполне оправдан. В любом случае продавец это не производитель. Если производитель не указывает этих параметров, то и продавец их знать тем более не обязан.
    Влияние от оборотов у него слабое. По крайней мере у качественного двигателя.
    И так и должно быть по теории.
    Естественно имеется ввиду изменение оборотов от питающего напряжения регулятора, а не изменение оборотов регулятором.
  33. Аватар для Панкратов Сергей
    Автору- спасибо за изложение.
    Более грамотного и компактно изложенного не встречал.
    Хотя нового ничего не узнал, но и так доступно и просто сам изложить бы не смог.
  34. Аватар для SergejK
    Цитата Сообщение от Панкратов Сергей
    Естественно имеется ввиду изменение оборотов от питающего напряжения регулятора, а не изменение оборотов регулятором.
    Практически все современные регуляторы по умолчанию регулируют не обороты как таковые, а мощность подаваемую на обмотки. И на максимуме выдаваемой регулятором мощности напряжение на мотор будет подаваться очень близкое к напряжению батареи.
    А что вы в принципе подразумеваете под холостым ходом, ток которого так необходимо знать?
    Обновлено 21.11.2017 в 21:12 [ARG:5 UNDEFINED]
  35. Аватар для SergejK
    Цитата Сообщение от Панкратов Сергей
    Влияние от оборотов у него слабое. По крайней мере у качественного двигателя. И так и должно быть по теории.
    А в этой теории учитываются механические потери и их зависимость от оборотов?
  36. Аватар для Панкратов Сергей
    Цитата Сообщение от SergejK
    А в этой теории учитываются механические потери и их зависимость от оборотов?
    В этой теории все учитывается и она с практикой совпадает.
    Неоднократно проверено.
  37. Аватар для Панкратов Сергей
    Цитата Сообщение от SergejK
    Практически все современные регуляторы по умолчанию регулируют не обороты как таковые, а мощность подаваемую на обмотки.
    Было бы так, то при снятии момента на валу обороты б стремились к бесконечности.
    Потому как, по вашему, регулятор то задал мощность..
    Регулятор задает напряжение, обороты ему пропорциональны. А ток- это результат тормозящего момента.
    А есть регуляторы, где можно включить режим задания оборотов, в не зависимости от момента- жестко поддерживаются обороты.
    Обновлено 21.11.2017 в 22:56 [ARG:5 UNDEFINED]
  38. Аватар для SergejK
    Цитата Сообщение от Панкратов Сергей
    Было бы так, то при снятии момента на валу обороты б стремились к бесконечности.
    Такое было бы возможно в случае сферических цыплят в вакууме. Мы же с вами говорим все же о реальном моторе.
    А та зависимость тока холостого хода, что вы описали, как раз и обусловлена в том числе возрастанием сопротивления (тормозящего момента) с увеличением оборотов.

    Цитата Сообщение от Панкратов Сергей
    Естественно имеется ввиду изменение оборотов от питающего напряжения регулятора, а не изменение оборотов регулятором.
    Собственно вы же сами и пришли к выводу, что регулятор регулирует фактически напряжение, подаваемое на мотор. То есть, что нарегулировал регулятор, будет эквивалентно регулятору всегда работающему на максимум но с разным напряжением на входе. Так какая тогда разница, напряжение на входе или выходе регулятора, если по факту разницы нет?

    Ну и возвращаясь в этой связи к току холостого хода о котором я также спрашивал - все же при каком напряжении он должен быть измерен? И вообще - как он должен быть измерен в принципе? Ну и самый важный вопрос - какую информацию можно извлечь из тока холостого хода? Ведь даже производители судя по всему не сильно озадачиваются измерением этого параметра.
    Обновлено 21.11.2017 в 23:56 [ARG:5 UNDEFINED]
  39. Аватар для collapse
    Очень круто! Спасибо!
  40. Аватар для Arhat109
    Цитата Сообщение от SergejK
    ... сравнивают в основром размером (массой железа) и числом КВ. Очень редко указываются максимальные токи, моменты и пр, потому как, например, в мультикоптерах бесколлекторники большую часть времени работают в режимах частичных нагрузок.
    Верно, я Вам за это и написал. Размер железа = максимальный крутящий момент мотора и "впихнуть" в него больше означает "спалить мотор", то есть это вторая точка на мех. характеристике. При заданном железе, kV - есть обороты ХХ мотора - то есть первая точка. Итого, по заданным двум и, заметьте, предельным точкам и производят сравнение моторов. Остальное, да - практически считается.

    А не так как Вы это делаете.

    Цитата Сообщение от SergejK
    Да и максимальные токи в принципе сложно определить, как минимум они будут зависеть от наружной температуры, а вообще для этого нужно изначально определить, при какой устойчивой температуре мотора режим работы будет считаться предельным.
    Предельная температура - та, при которой мотор в длительном режиме работы нагревается до опасной температуры. Как правило, для бесколлекторников это температура его магнитов ротора.
    Она, да - будет зависеть от окр. среды, но есть "нормальные условия" для любых инженерных расчетов, от них всегда и отталкиваются разработчики.

    В остатке, остается "плотность тока" как источник роста этой самой температуры. Соответственно, допустимо вести речь не о температуре, а о предельной плотности тока, которую каждый способен легко вычислить по параметрам, чем напрягаться температурным расчетом.
    Это ограничение и дает "максимально допустимый ток мотора".

    Цитата Сообщение от SergejK
    Ток холостого хода как минимум зависит от напряжения холостого хода.
    практически нет, впрочем Вам уже ответили.
    P.S. Если все-таки зависит, то это означает что мех. потери в таком моторе превышают эл-маг. потери и критерии этого тока и значительно. Это очень плохой мотор, только на выброс.

    Цитата Сообщение от SergejK
    Как то вы плавно перевели тему с моего сравнения моментов при одинаковом токе и разных КВ по вашим же формулам и корректности вашего же пункта на какие-то околотехнические измышления.
    Моторы сравниваются для цели выбора. Выбор производится не в сферическом вакууме, а для решения задач (постройка квадрокоптера, к примеру). Я Вам просто напомнил про критические моменты выбора, а соответственно и целей сравнений.

    Вы можете продолжать сравнивать моторы по одинаковому току, но практических применений такое сравнение НЕ ИМЕЕТ.