Текущая версия |
Ваш текст |
Строка 1: |
Строка 1: |
− | Силовые электроприводы---автор Книжников ВВ
| + | силовые электроприводы---автор Книжников ВВ |
| | | |
| + | Электромотор(электродвигатель)---- это преобразователь электромагнитной мощности, как произведение силы тока на напряжение в механическую мощность вращения, как произведение момента силы на круговую частоту! |
| | | |
− | Электромотор(электродвигатель)---- это преобразователь электромагнитной мощности, как произведение силы тока на напряжение в механическую мощность вращения, как произведение момента силы на круговую частоту в режиме создания тяги!
| + | кпд эд |
| | | |
− | Принцип работы любого типа электромотора ----это силовое взаимодействие вращающегося ротора с бегущим электромагнитным полем катушек статора!!!
| + | коэффициент полезного действия или эффективного преобразования потребляемой электрической мощности в механическую на валу это соотношение---- |
| | | |
− | Все типы электродвигателей имеют полную обратимость по преобразованию видов энергии----режим электрогенератора на ветряках и режим тормоза на электрокарах!
| + | КПДэд=100% Рмех/Рпотр=100% Mw/(UаккуI)= 100% Uинд/Uакку!!! |
| | | |
− | более подробно смотри статью "Основы электротехники-ликбез"
| |
| | | |
| + | например мотор третьего поколения на хх выдаёт 12 000 оборотов в минуту, а с винтом на полном газу 9 000 об/мин, тогда КПДэму=9000/(0,9х12000)=0.83=83%! |
| | | |
− | Звезда и треугольник
| + | Существует три основных класса редкоземельных магнитов по удельной силе намагничивания Н---кобальтовые слабые Н30-32,неодимовые средние Н38-40,неодимовые сильные Н50-52!!! |
| | | |
− | Чудесное решение изменение моментной характеристики мотора к силе тока это включение обмоток треугольником-"D" или звездой-"Y"!
| + | удельная мощность ЭД |
| | | |
− | При треугольнике суммарная последовательно-параллельная индуктивность падает между фазами и значит растёт "оборотистость" Ku(рад/сек/вольт)!
| + | Первое поколение аутрайнеров-(вращение внешнего ротора-стакана) основано на слабых магнитах черного цвета для класса Н30-32 и поэтому продолжительная максимальная потребляемая удельная мощность при среднем обдуве была 3вт/г и кратковременная до 10-15 секунд 4вт/г! |
| + | |
| + | Второе поколение на средних магнитах анодированных металлом серебристого цвета от окисления для Н38-40 уже имело продолжительно 4.5вт/г и 6вт/г кратковременно! |
| | | |
− | При звезде последовательные индуктивности складываются между фазами и растёт "моментность" Ki(ньютон х метр/ампер)!
| + | Третье поколение на сильных магнитах серебристого цвета соответственно для Н50-55----- 7вт/г и 9вт/г! |
| | | |
− | Соотношение Кхх(герц/вольт) треугольник к звезде примерно (3)^0.5=1.73 раз---соотношение активного электросопротивления звезды к треугольнику 3 раза!
| + | особенность работы эд в импеллерах---при сильном обдуве внутри корпуса на скорости потока 50-60м/с удел. моща возрастает до 10-13вт/г! |
| + | |
| + | Типичные КПДэд модельной размерности многополюсных аутрайнеров на постоянных магнитах при удельной мощности в 1вт/г следующие--- |
| | | |
− | Так как у мотора с постоянными магнитами момент силы вращения (Ньютон х Метр) прямо пропорционален силе тока (Ампер), а круговая частота(Радиан /секунда) прямо пропорциональна напряжению питания(Вольт) ------то соотношение момента к току это постоянная Ki=M / I и обратно пропорционально 6.28 частоте вращения(Герц) деленной на напряжение называется электромеханическим параметром Ku=2пи fнаг / Uинд ----
| + | масса эд----1пок--2пок---3пок |
| | | |
− | фундаментальное тождество Ki =1/Ku=1/(2пи Коб Kхх) --- | + | 1) до 10г---60%---65% ---70% |
− |
| + | |
− | Все обмотки мотора напрямую питаются переменным трёхфазным напряжением синхронизуемых по углу расположения магнитопровода в зазоре между статором и ротором-----за это отвечает преобразователи постоянного напряжения в трехфазное переменное типа коллекторно -щёточный электромеханический узел на так условно называемых электродвигателях постоянного напряжения или электронный драйвер на чипах с силовыми полевыми ключами на бесколлекторных электромоторах называемый электрический скоростной контроллер или в народе регулятор хода!
| + | |
− | Поэтому этот тип называется синхронный линейный электромотор с постоянными магнитами!
| + | |
| | | |
| + | 2) до 20г---65%---70%----75% |
| | | |
− | Редукция
| + | 3) до 40г---70%---75%----80% |
| | | |
− | Гениальнейшее изобретение электротехники-----это магнитная редукция в бк электромоторах получена простым конструктивом----в P-раз увеличением кол-вом магнитов ротора (полюсов) всегда кратное двум и N-раз кол-во зубьев статора всегда кратное трём! например записывается как 12N14P ---классика!
| + | 4) до 80г---75%---80%---85% |
| | | |
− | Данное свойство полностью заменяет понижающий частоту вращения вала механический редуктор с потерями на лишние трение и массу!
| + | 5) до 160г---80%--85%---90% |
| | | |
− | Магнитная редукция это кол-во переключений фаз туда и обратно за один оборот ротора и равно кол-ву пар магнитов! | + | 6) до 320г---85%--90%---92% |
| | | |
− | тип эд---- коэф. магнитной редукции---применение---намотка
| + | На практике под рабочей нагрузкой Кнаг электромотора уменьшается в Коб=1.1-1.25 раза от Кхх замеренного на холостом ходу----объясняется повышением плотности магнитного потока в зазоре между магнитами ротора и зубъями статора от дополнительного наведенного магнитного поля железом статора силой тока под рабочей нагрузкой(эффект электромагнита-соленоид)----растёт моментность эд!!! |
− | 3N2P----------------1-----------------авто---------АВС
| + | |
− | 3N4P----------------2-----------------авто---------АВС | + | |
− | 6N4P----------------2-----------------судо---------АВС-АВС
| + | |
− | 6N8P----------------4-----------------импеллер-----АВС-АВС
| + | |
− | 9N6P----------------3-----------------импеллер-----АВС-АВС-АВС
| + | |
− | 9N8P----------------4-----------------авиа---------АВС-АВС-АВС
| + | |
− | 9N12P---------------6-----------------авиа---------АВС-АВС-АВС
| + | |
− | 12N8P---------------4-----------------авиа---------АаВвСс-АаВвСс----или---АВС-АВС-АВС-АВС
| + | |
− | 12N10P--------------5-----------------авиа---------АаВвСс-аАвВсС
| + | |
− | 12N14P--------------7-----------------авиа---------АаВвСс-аАвВсС----самая оптимальная электромагнитная схема!!!
| + | |
− | 12N16P--------------8-----------------авиа---------АаВвСс-АаВвСс----или---АВС-АВС-АВС-АВС
| + | |
− | 18N20P--------------10----------------коптер-------АаА-ВвВ-СсС-АаА-ВвВ-СсС
| + | |
− | 18N24P--------------12----------------коптер-------АВС-АВС-АВС-АВС-АВС-АВС
| + | |
− | 24N28P--------------14----------------мотор-колесо--АаВвСс-аАвВсС-АаВвСс-аАвВсС
| + | |
| | | |
− | Метод намотки это большая буква "А" по часовой стрелке на один зуб и маленькая буква "а" против часовой на другой зуб для неразрывного провода одной фазы лучше одножильным ПЭЛ-2 виток к витку в два этажа желательно до полного заполнения пространства!
| + | это аналог наведённого понижающего редуктора----поэтому всегда при расчётах на калькуляторах типа "екалк" в поле передаточного числа редуктора обязательно вносить Коб и только тогда выходные параметры электро-ВМГ будут похожи на правду!!! поэтому столбец "мотор-максимальный режим" соответствует только параметрам ВМГ в горизонтальном полёте на полном газу(динамика),так как мотор уже разгружен от режима стопа(статика)!!! |
| | | |
− | Принцип работы трёхфазного ЭД с обмотками "АВС" от электронного РХ ----две фазы всегда рабочие и третья фаза для снятия наведённого ЭДС мгновенного положения ротора и так по кругу с частотой переключения!
| + | коэф падения оборотистости под пиковой нагрузкой Коб=0.8 для электродвигателей первого поколения на магнитах Н30-Н33 ---- Коб=0.85 для второго поколения Н38-Н40-----Коб=0.9 для третьего поколения Н50-Н55) |
| | | |
− | Граничная частота переключений фаз равна произведению Кv х напряжение питания х коэффициент редукции Кред и не более 300 тысяч переключений в минуту и ограничена возможностью переходных процессах в датчиках положения магнитопровода на предмет срыва синхронизации------например теоретически мотор с Кv 2100 оборотов в мин на вольт с 7 парами магнитов можно запитать 20 вольтами разогнать до 42 000 оборотов минуту!
| + | fнаг=(КПДэд Коб) U Kxx!!! |
| | | |
− | Усреднённая конструктивная плотность современного бесколлекторного многополюсного эд из различных металлов ро=3500кг/м3=3.5г/см3---m=0.8po Dэд^2 Hэд!
| |
| | | |
− | [[Файл:типыбк.jpg]]
| + | ПИК МОЩНОСТИ ЭД |
| | | |
| + | так как плотность магнитного потока в зазоре между статором и ротором определяется классом постоянных магнитов, то такая характеристика как пиковая удельная электромагнитная мощность на площадь рабочей поверхности статора постоянна и равна Кпок=(0.32-0.96)вт/мм2 для современных бк моторов , тогда Рмот =Кпок Sстатор=Кпок 3.14 d t |
| | | |
− | Удельная мощность ЭД
| + | Рмот =d t----первого поколения |
| + | Рмот =2d t----второго поколения |
| + | Рмот =3d t----третьего поколения |
| | | |
− | Критическая температура постоянных магнитов, когда они размагничиваются, называется "точка Кюри" и она зависит от материалов сплава ферромагнетика!
| + | например для бк мотора 2215 первого поколения, где статор диаметром d=22мм и толщиной t=15мм пиковая электромагнитная мощность статора 22х15=330вт ,которую может переварить статорное железо по закону насыщения!!! |
| | | |
− | Существует четыре основных класса редкоземельных магнитов по "удельной силе намагничивания" или магнитной индукцией В в Тесла!
| |
| | | |
− | № поколения и материал с напряженностью магнитного поля
| + | звезда и треугольник |
− | 1) ферритовые "слабые" --------Ткюри=+80грС, В=0.9Тсл, Н18--Н20!
| + | |
− | 2) кобальтовые "средние" -------Ткюри=+90грС, В=1.1Тсл, Н30--Н32!!
| + | |
− | 3) неодимовые "сильные" -------Ткюри=+100грС, В=1.25Тсл, Н38--Н40!!!
| + | |
− | 4) неодимовые "сверхсильные" ---Ткюри=+110грС, В=1.45Тсл, Н50--Н55!!!!
| + | |
| | | |
− | Первое поколение аутрайнеров-(вращение внешнего ротора-стакана) основано на слабых магнитах черного цвета для класса Н20 и поэтому продолжительная максимальная потребляемая удельная мощность при среднем обдуве была 2вт/г и кратковременная до (5--10)секунд уже 3вт/г!
| + | Чудесное решение изменение моментной характерстики мотора к силе тока ---это включение обмоток треугольником и звездой-----при треугольнике суммарная индуктивность падает между фазами и значит растёт оборотистость Ku(рад/сек/вольт)----при звезде индуктивности складываются между фазами и растёт моментность Ki(ньютон х метр/ампер)! |
− |
| + | |
− | Второе поколение на средних магнитах коричневого цвета для класса Н30 и поэтому продолжительная максимальная потребляемая удельная мощность при среднем обдуве была 4вт/г и кратковременная уже 6вт/г!
| + | |
− |
| + | |
− | Третье на сильных магнитах анодированных металлом серебристого цвета от окисления для Н40 уже имело продолжительно 10вт/г и кратковременно 15вт/г!
| + | |
| | | |
− | Четвёртое поколение на сверхсильных магнитах серебристого цвета соответственно для Н55----- 20вт/г и 30вт/г!
| + | Соотношение Кхх(герц/вольт) треугольник к звезде примерно 1.73 раз---- соотношение активного электросопротивления звезды к треугольнику 3 раза! |
| | | |
| + | Так как у мотора с постоянными магнитами момент силы вращения (Ньютон х Метр) прямо пропорционален силе тока (Ампер), а круговая частота(Радиан /секунда) прямо пропорциональна напряжению питания(Вольт) ------то соотношение момента к току это постоянная Ki=M / I и обратно пропорционально 6.28 частоте вращения(Герц) деленной на напряжение называется электромеханической константой Ku=2пи f / U ----тождество Ki =1/( 2пи Kхх) ---народное Кv(обороты в минуту/вольт)=60Кхх |
| | | |
− | КПД эд
| |
| | | |
− | коэффициент полезного действия или эффективного преобразования потребляемой электрической мощности в механическую на валу это соотношение----
| |
− |
| |
− | КПДэд=100% Рмех/Рэл=100% Mw/(UаккуI) и КПДмах=(0.7нано--0.75микро--0.8мини--0.85миди--0.9макси--0.95мега)100% для современных бесколлекторных эд!
| |
| | | |
| + | |
| + | Все обмотки мотора напрямую питаются переменным трёхфазным напряжением синхронизуемых по углу расположения магнитопровода в зазоре между статором и ротором-----за это отвечает преобразователи постоянного напряжения в трехфазное переменное типа коллекторно -щёточный электромеханический узел на так условно называемых электродвигателях постоянного напряжения или электронный драйвер на чипах с силовыми полевыми ключами на бесколлекторных электромоторах называемый электрический скоростной контроллер или в народе регулятор хода! |
| + | Поэтому этот тип называется синхронный линейный электромотор с постоянными магнитами! |
| | | |
− | Народное Кv(обороты в минуту/вольт)/60=Кхх(Гц/в)----оборотистость эд на холостом ходу
| + | редукция |
| | | |
− | На практике оборотистость под рабочей нагрузкой Кнаг электромотора уменьшается в (1.05неосил--1.11неоср---1.17кобальт--1.25ферро) раза от Кхх замеренного на холостом ходу----объясняется повышением плотности магнитного потока в зазоре между магнитами ротора и зубьями статора от дополнительного наведенного магнитного поля обмоткой фазы статора от силы тока под рабочей нагрузкой(эффект электромагнита-соленоид), оно обычно на порядок слабее постоянного магнита ----растёт моментность эд!!!
| + | Гениальнейшее изобретение электротехники-----это магнитная редукция в бк электромоторах получена простым конструктивом----в P-раз увеличением кол-вом магнитов ротора (полюсов) всегда кратное двум и N-раз кол-во зубьев статора всегда кратное трём! записывается как 12N14P или 9N12P |
| | | |
− | это аналог наведённого понижающего редуктора----поэтому всегда при расчётах на калькуляторах типа "екалк" в поле передаточного числа редуктора обязательно вносить 1/Коб и только тогда выходные параметры электро-ВМГ будут похожи на правду!!! поэтому столбец "мотор-максимальный режим" соответствует только параметрам ВМГ в горизонтальном полёте на полном газу(динамика),так как мотор уже разгружен от режима стопа(статика)!!!
| + | Данное свойство полностью заменяет механический редуктор с потерями на лишние трение и массу! |
| | | |
− | коэф падения оборотистости под пиковой нагрузкой Коб=0.8 для электромоторов первого поколения на ферритовых магнитах,
| + | Магнитная редукция это кол-во переключений фаз туда и обратно за один оборот ротора и равно кол-ву пар магнитов! |
− | Коб=0.85 для бк-эд второго поколения на магнитах Н30 ---- Коб=0.9 для третьего поколения Н40-----Коб=0.95 для четвёртого Н55)
| + | |
| | | |
− | частота вращения ротора под пиковой нагрузкой на полном газу в режиме тяги на стопе от габаритов, Гц=обор/сек------fнаг=(КПДэд Коб) Uакку Kxx
| + | Граничная частота переключений фаз равна произведению Кв х напряжение питания х коэффициент редукции Кред и не более 300 тысяч переключений в минуту и ограничена возможностью переходных процессах в датчиках положения магнитопровода на предмет срыва синхронизации------например теоритически мотор с Кв 2100 оборотов в мин на вольт с 7 парами магнитов можно запитать 20 вольтами разогнать до 42 000 оборотов минуту! |
| | | |
− | 1) для эд первого поколения Коб=0.8-------fнаг=(0.5нано--0.55микро-- 0.6мини--0.65миди--0.7макси--0.75мега) U Kxx!
| + | ресурс |
| + | |
| + | Ресурс бк электромоторов в основном определяется количеством оборотов под нагрузкой и определяется качеством материала и люфтами-----малейшие биение от дисбаланса ротора,колеса или винта,повышенная рабочая температура и |
| + | боковая нагрузка плюс абразивные загрязнения и отсутствие смазки сильно снижает ресурс подшипника на износ! |
| | | |
− | 2) для эд второго поколения Коб=0.85-------fнаг=(0.55нано--0.6микро-- 0.65мини--0.7миди--0.75макси--0.8мега) U Kxx!!
| + | например стандартный качественный шарикоподшипник качения на трех мм вал при надлежащем уходе держит около 25-30 миллионов оборотов при средней частоте 5-6 тычяс оборотов в минуту. |
| + | За это время обмотки переключаются около 200 миллионов раз вызывая естественную микровибрацию соседних витков трусищся изоляцией друг о друга,соответственно двойная лаковая изоляция приветствуется и дополнительная соответствующая пропитка обмоток жидким лаком типа цапон или подобными! |
| | | |
− | 3) для эд третьего поколения Коб=0.9------fнаг=(0.6нано--0.65микро-- 0.7мини--0.75миди--0.8макси--0.85мега) U Kxx!!!
| + | промышленные эд |
| | | |
− | 4) для эд четвёртого поколения Коб=0.95----fнаг=(0.65нано--0.7микро-- 0.75мини--0.8миди--0.85макси--0.9мега) U Kxx!!!! | + | Цены на бк многополюсные электромоторы одного класса типа аутрайнера иногда различаются |
| + | в 4-5 раз у разных производителей----объясняется это в первую очередь стоимостью комплектующих ---- |
| + | |
| + | 1) так супер качественные подшипники качения имеют ресурс в 10-20 раз больше ---- |
| | | |
− | например мотор третьего поколения на хх выдаёт 12500 оборотов в минуту, а с винтом на полном газу 9000 об/мин, тогда КПДэму=fнаг/Kоб fхх =9000/(0.9х12500)=0.8=80%!
| + | 2) далее редкоземельные магниты с более высокой плотностью магнитного потока Н52 в разы дороже,чем Н38--- |
| | | |
| + | 3) толщина пластин из мягкого железа в статоре в дорогих авиамодельных движках всего 0.2мм против дешёвых 0.35мм---- |
| + | |
| + | 4) кстати зазор между ротором и статором тоже 0.2мм против 0.35мм,что повышает плотность магнитопровода в зазоре , а значит момент и кпд бк электромотора----- |
| | | |
− | ПИК МОЩНОСТИ ЭД
| + | 5) применение двух радиальных и одного опорного подшипника в дорогих движках----- |
| | | |
− | так как плотность магнитного потока в зазоре между статором и ротором В определяется классом постоянных магнитов, то такая характеристика как пиковая удельная электромагнитная мощность Рэл на площадь рабочей поверхности статора Sстатор постоянна и равна ------
| + | 6) магниты не прямоугольные, а по дуге ротора---- |
| | | |
− | Рэл/Sстатор=(0.32--2)вт/мм2 для современных бк моторов, тогда Рэл=Кпок Sстатор=Кпок Пи d s!
| + | 7) высокоочищенная медь в проводах с двойной лаковой изоляцией против одного слоя ----- |
| | | |
− | 1) Рэл = (1--1.5)d s----первого поколения
| + | 8) вал из качественной закаленной стали ---- |
| + | |
| + | 9) наличие толщины в торце для крепежа мотора к раме---- |
| | | |
− | 2) Рэл = (2--2.5)d s----второго поколения
| + | 10) намотка вручную виток к витку одножильного толстого провода ---- |
| | | |
− | 3) Рэл = (3--4)d s---третьего поколения
| + | всё это в сумме даёт дорогому качественному мотору больше мощности в 1.5 раза, ресурса в 4-5 раз и кпд на 5-10% больше! |
| + | |
| + | мощность эд |
| | | |
− | 4) Рэл = (5--6)d s---четвёртое поколения
| + | при загрузки в крейсерском режиме 1 вт/г или 60 вт потребляемой мощи на моторчик массой 60 г мы имеем максимальное кпд в 80% -----так называемый щадящий максимальный ресурс------подшипники слабо нагружены, обмотки и статор почти не греются. |
| | | |
− | например для бк мотора 2215 первого поколения, где статор диаметром d=22мм и толщиной s=15мм, пиковая электромагнитная мощность статора будет 22х15=330вт , которую может переварить статорное железо по закону насыщения ферромагнитика!
| + | охлождение |
| | | |
− | более подробно смотри статью "предел электро ЭМУ"
| + | Большинство бк электромоторов типа аутрайнер имеют удельную пиковую мощность 4-6 ватт на грамм в течении 10-15 секунд при комнатной температуре------объясняется это тепловой мощностью омических потерь на нагрев обмоток и паразитных токов перемагничевания статора,которую надо рассеивать охлажением методом обдува окружающим воздухом или забортной водой через трубчатый змеевик! |
| | | |
| + | слабый обдув ---это воздушный поток от винта скоростью 7-10м/с типичен для коптеров |
| | | |
− | Охлаждение
| + | средний---15-20м/с для паркфлаеров |
| | | |
− | При капотировании эд ради защиты от механического загрязнения необходимы проточные воздушные каналы для эффективной вентиляции по правилу
| + | сильный---30-40м/с для больших моделей |
− | ------ выходное сечение "дырки" в полтора раза больше входной и площадь равна торцу мотора!
| + | |
| | | |
| + | сверхсильный---60-80м/с для гонок и импеллеров |
| | | |
− | Большинство бк электромоторов типа аутрайнер имеют удельную пиковую мощность теплового рассеивания менее 1 ватт на грамм в течении 10-15 секунд при комнатной температуре------объясняется это тепловой мощностью омических потерь на нагрев обмоток и паразитных токов перемагничивания статора, которую надо рассеивать охлаждением методом обдува окружающим воздухом или забортной водой через трубчатый змеевик!
| |
| | | |
− | Рпотерь/m=Рэл(1-КПДэд)/mэд!
| |
| | | |
− | Эффект принудительного рассеивания тепловой мощности прямо пропорционален скорости потока охладителя (воздух)!
| + | Обычно температура внутри статора не превышает 110 град по С под полной нагрузкой, а температура ротора не более 80 град С иначе при перегреве неодимовых магнитов выше точки Кюри происходит размагничевание! |
| | | |
− | 1) при Рп/m=0.5вт/г---слабый обдув (7--10)м/с типичен для коптеров
| + | Самое главное это охлаждение меди обмоток ----так как омическое сопротивление растет с повышением температуры проводника, а тепловая мощность это произведение квадрата силы тока на электросопротивления, то это приводит к ещё более интенсивным потерям мощи в тепло и начинается лавинообразный процесс нагрева-----изоляция выгорает уже при 200 град С, вызывая внутренний пробой коротыша между витками -----сопротивление меди в этот момент может увеличиться в 1.5-2 раза ! |
| | | |
− | 2) при Рп/m=1вт/г---нормальный (15--20)м/с для крылатых паркфлаеров
| + | На пике мощности можно эксплуатировать бк мотор только при сильном обдуве воздухом от винта-----например при +30гр С всего 10 сек---при +20гр С уже 20 сек---при +10 гр С 30 сек---при 0С 40сек ---при -10 гр С 50сек ----при -20С все 60 секунд! |
| | | |
− | 3) при Рп/m=1.5вт/г---средний (25--30)м/с для средних размеров авиамоделей
| + | проверка работоспособности |
| | | |
− | 4) при Рп/m=2вт/г----сильный (35--40)м/с для больших моделей самолётов
| + | Из многолетнего опыта эксплуатации силовой электротехники есть ряд проверочных тестов---- при покупки электромотора простой тест на исправность--- |
| | | |
− | 5) при Рп/m=3вт/г---сверхсильный (50--60)м/с для гонок и импеллеров
| + | 1) при незакороченных обмотках ротор при резком вращении рукой свободно разгоняеться, если обнаруживаеться эффект сопротивления или пластилина, то коротят фазы ---- это брак! |
| | | |
− | 5) при Рп/m=6вт/г---мегасильный (100--120)м/с для рекордов скорости
| + | 2) проверка на обрыв фазы----закоротить поочередно каждые две фазы----сопротивление вращению или эффект наведенной эдс в режиме тормоз как пластилин должны быть везде одинаковы----если одна фаза разорвана то легкий прокрут---тоже брак! |
− | | + | |
− | Кстати именно коэф. поколения эд указывает на пиковую мощность рассеивания ------эмпирично Кпок=Рп/m, например для Квторое=2вт/г!
| + | |
− | | + | |
− | Обычно температура внутри статора не превышает 110 гр С под полной нагрузкой, а температура ротора не более 80 гр С иначе при перегреве неодимовых магнитов выше точки Кюри происходит размагничивание!
| + | |
− | | + | |
− | Самое главное это охлаждение меди обмоток ----так как омическое сопротивление растет с повышением температуры проводника, а тепловая мощность это произведение квадрата силы тока на электросопротивления, то это приводит к ещё более интенсивным потерям мощи в тепло и начинается лавинообразный процесс нагрева-----лаковая изоляция провода выгорает уже при +250гр С, вызывая внутренний пробой коротыша между витками -----сопротивление меди в этот момент может увеличиться в 2 раза !
| + | |
− | | + | |
− | | + | |
− | На практике при пике э-мощности сопротивление обмоток возрастает в 1.5 раза от нагрева и Ртеп=1.5Rэд Iмах^2, где Rэд ом.сопротивление между двумя
| + | |
− | фазами при +20гр С! обычно производители пишут максимальный ток под нагрузкой Iмах=(Кпок Iхх Uакку/Rэд)^0.5 и Рпотерь=Ртеп+Рпер=(1.5Кпок+1)Iхх Uакку
| + | |
− | | + | |
− | | + | |
− | На пике удельной мощности можно эксплуатировать бк мотор только при сильном обдуве холодным воздухом от винта-----например при +30гр С всего 10 сек---при +20гр С уже 20 сек---при +10 гр С 30 сек---при 0С 40сек ---при -10 гр С 50сек ----при -20 гр С все 60 секунд!
| + | |
− | | + | |
− | Максимальная потребляемая удельная мощность бесколлекторных электро-двигателей типа аутрайнер при нормальной долгой эксплуатации и хорошем охлаждении обычно 3-4 вт/г или 3-4 квт/кг ! При форсаже эд напряжением в 1.5-2 раза от номинала рекомендуемым производителем можно повысить пиковую удельную мощность до 6-8 вт/г при броске мощности на 2-3 секунды, но велика вероятность спалить мотор, так как выделяется много тепловой энергии омических потерь!
| + | |
− | | + | |
− | Например форсаж по напряжению с 11В при электротоке под нагрузкой 22А до 15В при 30А для э-ВМГ второго поколения бк2205-2300 с пропеллером 5х5х3 указывает на резкое падение КПД эд (синий) и прекращение роста силы тяги на стопе (красный)------это опасный режим перекала обмоток фаз и магнитов по току!
| + | |
| | | |
− | Вывод----при форсаже по напряжению надо облегчать геометрическую тяжесть винта по мощности (D^3 H^2 n^0.5) до 4х4х3 или ставить двухлопастной 4.5х4!
| + | 3) далее проверка тестором пробоя одной из обмоток на корпус электромотора----работать будет на диэлектрической мотораме,но в радиоэфир пойдут крутые фронты импульсов напряжения и тока с закорочненой обмотки на корпус---возможна паразитная помеха на радиоприёмники ! |
| | | |
− | [[Файл:Холибро2205-2300-5х5х3.png]]
| + | 4) так как с точки зрения теории электротехники связка регулятор хода и обмотки мотора---это импульсный генератор с выносной реактивной катушкой индуктивности----то силовые фазовые провода до обмоток это излучающие антенны в широком спекторе ----чем короче тем лучше, обычно не более 10 см ! |
− |
| + | |
− |
| + | |
− | Удельная тепловая мощность рассеивания мотора эквивалентна приращённой температуре Тпр(0.2вт/г=20грС---0.5вт/г=50грС---1вт/г=100грС---2вт/г=200грС)
| + | |
− | и температура мотора это сумма температур воздуха и теплового приращения Тм=Тв+Тпр при номинальном обдуве (15--20)м/с!!!
| + | |
| | | |
− | Омическое сопротивление мотора при тепловых потерях 1вт/г увеличивается примерно в полтора раза при температуре обмоток +120грС!!!
| + | 5) силовые провода питания от акку до регуля тоже делать как можно короче----вообще правильно акку распологать рядом с вмг и все провода не должны быть в натяг----иначе может зарезонировать как струна от вибраций и обрыв ! |
− | | + | |
− | Температурный коэффициент сопротивления для чистых металлов приблизительно равен α = 0,0043°С^-1, это значит, что их сопротивление увеличится на 4.3%, при росте температуры на 10°С.
| + | |
− | | + | |
− | На практике при полезной загрузке удельной мощности в 1вт/г эд работает на дросселировании (одна треть-полгаза) при КПД=75-80% модельной размерности и мощностью тепловых потерь всего 0.2вт/г----типичный крейсер на дронах при 95% времени автожизни или щадящий режим эксплуатации электро-ЭМУ типа связки мотора, регулятора хода и аккумулятора и максимальном ресурсе.
| + | |
− | | + | |
− | | + | |
− | Ресурс
| + | |
| | | |
− | Ресурс бк электромоторов в основном определяется количеством оборотов под нагрузкой и определяется качеством материала и люфтами-----малейшие биение от дисбаланса ротора, колеса или винта, повышенная рабочая температура статора от плохого охлаждения, долгая эксплуатация на пике мощности, боковая нагрузка плюс абразивные загрязнения и отсутствие смазки сильно снижает ресурс подшипника на износ!
| + | 6) обязательно принудительное охлаждение мотора, акку и регуля потоком воздуха ----рекомендуемая температура компонентов под нагрузкой не более + 50 гр С, когда пальцы ещё терпят боль от ожога! |
− | | + | |
− | Например стандартный качественный шарикоподшипник качения на трех мм вал при надлежащем уходе держит около 25-30 миллионов оборотов при средней частоте 5-6 тысяч оборотов в минуту.
| + | |
| | | |
− | За это время обмотки переключаются около 200 миллионов раз вызывая естественную микровибрацию соседних витков трущихся изоляцией друг о друга, соответственно двойная лаковая изоляция приветствуется и дополнительная соответствующая пропитка обмоток жидким лаком типа цапон или подобными!
| + | 7) желательно подавать напряжение питания на регуль меньше на одну банку,то есть написано 12 --- значит 11 банок липо ! |
| | | |
− | При работе в режиме крейсера при удельной эконом-мощности эд 1вт/г ресурс в часах равен массе эд в граммах t(час)=m(грамм)! | + | 8) все липо сразу отбалансировать при заряде по напруге каждой банки и закатать в тугой жесткий самодельный стеклопластиковый кейс или обложить алюминивыми пластинами толщиной 0.5-1.5 мм и затянуть армированым стеклонитями суперпрочным скотчем ---во избежания вздутия и потери токоотдачи и емкости+антивандализм на прокол и замятий или сразу покупать акку в защитных кейсах ---типа автомодельные липо в пластиковом или литийионики в металлических корпусах ! |
| | | |
− | при загрузки в крейсерском режиме 1 вт/г или 60 вт потребляемой мощи на моторчик массой 60 г второго поколения мы имеем максимальное кпд в 75% -----так называемый щадящий максимальный ресурс------подшипники слабо нагружены, обмотки и статор почти не греются.
| + | дросселирование газом |
| | | |
| + | На практике связка электро-вмг, регулятора хода и акку на номинальном напряжении или рекомендуемого производителем электромотора при полном линейном газу принятом за 100% обеспечивает максимум тяги пропеллера и механической мощности на валу! |
| | | |
− | Промышленные эд
| + | При 50% процентах газа или в полгаза на обмотки электромотора драйвером эммулируется напряжение в 1.41 раза меньше от номинала и примерно на выходе получается тяга в 2 раза меньше---то есть |
| + | расход газа напрямую связан с тягой---полгаза-полтяги, а при трети газа или 33% тяга в 3 раза меньше! |
| + | Это хорошо видно по телеметрии на картинке по видеоонлайн! |
| | | |
− | Цены на бк многополюсные электромоторы одного класса типа аутрайнера иногда различаются
| + | Из за специфики работы регулятора хода трехфазного бк эд для авиамоделей по принципу шести шагов, где прямоугольные импульсы питают фазы по интегралу напряжения по времени эммулируя амплитуду питания с крутыми фронтами и бросками тока вместо классического аналового напряжения синусоидальной формы , то наиболее высокую эффективность связка мотор регуль имеет лишь при полном газу , а вот при малом и среднем положении слишком короткие импульсы не полностью преобразуются в мощность и |
− | в 4-5 раз у разных производителей----объясняется это в первую очередь стоимостью комплектующих ----
| + | |
− | | + | |
− | 1) так супер качественные подшипники качения имеют ресурс в 10-20 раз больше ----
| + | |
| | | |
− | 2) далее редкоземельные магниты с более высокой плотностью магнитного потока Н52 в разы дороже, чем Н38---
| + | кпд электромотора при дросселировании просаживается на тепловые потери от скважности |
| + | в 1.1 раза в пол газа -----в 1.2 раза в треть газа----в 1.3 раза в четверть газа !!! |
| | | |
− | 3) толщина пластин из мягкого железа в статоре в дорогих авиамодельных движках всего 0.15мм--0.2мм против дешёвых 0.35мм----
| + | Выход такой ---- |
− |
| + | |
− | 4) кстати зазор между ротором и статором тоже 0.15мм--0.2мм против 0.35мм, что повышает плотность магнитопровода в зазоре, а значит момент и кпд бк электромотора-----
| + | |
| | | |
− | 5) применение двух радиальных и одного опорного подшипника в дорогих движках-----
| + | 1) использовать для крейсера две трети газа при потери в 1.05 раза, |
| | | |
− | 6) магниты не прямоугольные, а по дуге ротора----
| + | 2) или применять силовой коммутатор на мощных полевых транзисторах включения обмоток с треугольника при старте на звезду при крейсере, |
| | | |
− | 7) высокоочищенная медь в проводах с двойной лаковой изоляцией против одного слоя -----
| + | 3) или последовательно- параллельное переключение аккумуляторов в батареи ! |
| | | |
− | 8) вал из качественной закаленной стали ----
| + | Ещё есть вариант использования дорогих рх для автомоделей, где уже заложен алгоритм по управлению мощности через размах напряжения правильной синусоидальной формы с датчиками положения магнитопровода по фазам!!! |
− |
| + | |
− | 9) наличие толщины в торце для крепежа мотора к раме----
| + | |
− | | + | |
− | 10) намотка вручную виток к витку одножильного толстого провода ----
| + | |
− | | + | |
− | всё это в сумме даёт дорогому качественному мотору больше мощности в 2-3 раза, ресурса в 4-5 раз и кпд на 5%-10% больше!
| + | |
| | | |
| + | пик тока |
| | | |
| + | Так как наведённый тягой момент аэросопротивления пропеллера максимален на стопе, то и ток и потребная мощность тоже! |
| + | На стопе при определении максимальной силы тока I(а) в электроцепи для связки бк электромотора Kxх(гц/в), диаметром D(м) u шагом H(м) от напряжения питания U(в) есть формула от Книжникова ВВ ---- |
| | | |
− | Проверка работоспособности
| + | I = 0.153 (КПДэд Коб)3 (D Kхх)3 (H Uакку)2 Kn Сумах , |
| | | |
− | Из многолетнего опыта эксплуатации силовой электротехники есть ряд проверочных тестов---- при покупки электромотора простой тест на исправность---
| + | где Kn=(n/2)0.5 --- для двухлопастного Kn=1 --- трёхлопастного Kn=1.23 --- четырёхлопастного Kn=1.42 |
| | | |
− | 1) при не закороченных обмотках ротор при резком вращении рукой свободно разгоняется, если обнаруживается эффект сопротивления или пластилина, то коротят фазы ---- это брак! | + | для двухлопастного самолётного с плосковыпуклым профилем лопастей Сумах=1.2 ----- I = 0.08(D Kхх)3 (H Uакку)2 |
| | | |
− | 2) проверка на обрыв фазы----закоротить поочередно каждые две фазы----сопротивление вращению или эффект наведенной эдс в режиме тормоз как пластилин должны быть везде одинаковы----если одна фаза разорвана то легкий прокрут---тоже брак!
| + | для двухлопастного коптерного с вогнутовыпуклым профилем Сумах=1.86 ----- I = 0.14(D Kхх)3 (H Uакку)2 , |
− |
| + | |
− | 3) далее проверка тестером на пробой одной из обмоток на корпус электромотора----работать будет на диэлектрической мотораме,но в радиоэфир пойдут крутые фронты импульсов напряжения и тока с закороченной обмотки на корпус---возможна паразитная помеха на радиоприёмники !
| + | |
− | | + | |
− | 4) так как с точки зрения теории электротехники связка регулятор хода и обмотки мотора---это импульсный генератор с выносной реактивной катушкой индуктивности----то силовые фазовые провода до обмоток это излучающие антенны в широком спектаре ----чем короче тем лучше, обычно не более 10 см !
| + | |
− | | + | |
− | 5) силовые провода питания от акку до регулятора хода тоже делать как можно короче----вообще правильно акку располагать рядом с ВМГ и все провода не должны быть в натяг----иначе может зарезаннировать как струна от вибраций и обрыв контакта !
| + | |
− | | + | |
− | 6) обязательно принудительное охлаждение мотора, акку и регуля потоком воздуха ----рекомендуемая температура компонентов под нагрузкой не более + 50 гр С, когда пальцы ещё терпят боль от ожога!
| + | |
− | | + | |
− | 7) желательно подавать напряжение питания на регуль меньше на одну банку,то есть написано 12 --- значит 11 банок липо !
| + | |
| | | |
− | 8) все липо сразу отбалансировать при заряде по напруге каждой банки и закатать в тугой жесткий самодельный стеклопластиковый кейс или обложить алюминиевыми пластинами толщиной 0.5мм-1.5 мм и затянуть армированным стеклонитями суперпрочным скотчем ---во избежания вздутия и потери токо-отдачи и емкости+антивандализм на прокол и замятий или сразу покупать акку в защитных кейсах ---типа автомодельные липо в пластиковом или литий-ионики в металлических корпусах !
| |
| | | |
| | | |
− | [[Файл:уделмоща.jpg]]
| + | тяга винта на уровне моря на стопе эмпирика ВМГ--- F = 0.1 Сумах H D Kn (D Kxх U)2 |