Вопрос по электромоторам
Весьма достойная тема!
Что на мой взгляд (ИМХО) имее в плюсе намотка в несколько параллельных проводов.
1.Более высокий коэффициент заполнения.
2.Простоту укладки.
3.Более низкие потери на вихревые токи при высоких частотах коммутации.
4.Достаточно сбаллансированный(механически)якорь изначально.
Минусы:
1.Сложно (невозможно)сделать индуктивное сопротивление каждого проводника одинаковым. Откуда потери в замкнутом контуре.
2.Когда отрывается один из N параллельных проводов - определить это весьма проблематично…
Игорь
Добавлю, если позволите: к “плюсам” нужно отнести, также улучшенную теплоотдачу.
Но я, пожалуй, не стал бы преувеличивать значение скин-эффекта, он вносит существенные поправки на более высоких частотах.
Ах!, уважаемый дядька, об улучшенной теплоотдаче можно и поспорить. Она самая (теплоотдача) в данном случае зависит только от обдуваемой площади, массы и температуры кипятильника (намотки). В идеальных условиях площади равные, температуры и массы тоже => теплоотдача одинаковая.
По сикну- в умной книжке нашел пример толщины скин-слоя для медного проводника под током частоты 200 КГц : 0.1 мм.
Согласно умного определения, толщина этого самого слоя есть глубина, на которой значение тока в exp (2.7) раз меньше чем на поверхности проводника.
Вполне реальная частота вращения якоря 300-500Гц. Для этой частоты получается толщина скина порядка 2мм. Посему этот эффект пренебрежимо мал.
Закрался у меня еще одын вопрос. На авто акку. емкостью 3000мАч позволяет гонять 8-10 минут на моторе 11х2 без ощутимой потери скорости (около 50-60км/ч).
На ФСР-ЭКО для равного времени заезда приходится применять моторы с числом витков больше 16 (если не ошибаюсь), при этом потери на трение в силовой передаче на порядок ниже. Почему бы тоже не поставить моторчик 11-12х2 да еще с редуктором для повышения КПД винта❓ В чем проблема?
Интерес не праздный, есть опыт в авто- много и в авиа- много-много, а вот с посудой пока дальше утюга с воздушным винтом не идет.
… об улучшенной теплоотдаче можно и поспорить. Она самая (теплоотдача) в данном случае зависит только от обдуваемой площади, массы и температуры кипятильника (намотки). В идеальных условиях площади равные, температуры и массы тоже => теплоотдача одинаковая.
Вы противоречите сами себе: в первом сообщении этой темы утверждаете, что площадь поверхности счетверенного провода в два раза больше, чем у одинарного (и это - правильно), а сейчас заявляете обратное. Теплоизлучаемая поверхность - это именно поверхность проводов. Конечно, за счет взаимного перекрытия витков эффективная поверхность будет не в два раза больше, но тем не менее (и это подтверждается практическим опытом эксплуатации не только микродвигателей, но и более мощных электроустановок), теплоотдача “многожильных” проводников возрастает на много. Кроме того, общие потери, в результате снижения реактивной составляющей электрического сопротивления (а значит - и уменьшения Джоулева тепла), у “многожилки” будут меньше, как следствие и рабочая температура у мотора - ниже. Конкретные цифры, конечно, привести не берусь - нет достоверной информации, а заниматься расчетами ради расчетов - лень. 😃
По сикну- в умной книжке нашел пример толщины скин-слоя для медного проводника под током частоты 200 КГц : 0.1 мм.
Согласно умного определения, толщина этого самого слоя есть глубина, на которой значение тока в exp (2.7) раз меньше чем на поверхности проводника.
Вполне реальная частота вращения якоря 300-500Гц. Для этой частоты получается толщина скина порядка 2мм. Посему этот эффект пренебрежимо мал.
Частота вращения ротора мотора НЕ ЕСТЬ частота тока в обмотках. 😃 Правда, одно зависит от другого.
Поэтому утверждать, что 300-500 Гц определяют величину скин-эффекта в обмотках мотора - нельзя.
И потом, обороты двигателя при реальных нагрузках на авто и судомоделях все же, наверное, не бывают такими высокими (500 Гц - это 30.000 об/мин). Думаю, что реальные обороты
редко превышают 10.000 (167 Гц). Вот эта УДВОЕННАЯ частота (она же - частота коммутации каждой из обмоток якоря) и будет, В ОСНОВНОМ, определять величину скина. Некоторые поправки может внести количество обмоток, тип и способ намотки намотки, но они - малы, ими можно пренебречь. В любом случае - скин в микромоторах не существенен, о чем я и написал в предыдущем сообщении. Индуктивная составляющая нагрузки гораздо “тяжелее” - вот с чем надо бороться.
Вот в бесколлекторных моторах, при высоких частотах коммутации обмоток, скин уже начинает проявляться, но и здесь применение “многожилки”, увеличивающей общюю площадь поверхности проводов обмотки, сказывается положительно и потери на скин оказываются существенно ниже комплексных оммических потерь.
Остальные вопросы (по применению редукторов) не комментирую - не специалист. 😃
Насчет скина - ведь это проявляется только на высоких частотах, к которым наши, мягко говоря, не относятся.
Кстати, как мне кажется, ошиблись оба, считая “скин” от частоты вращения якоря. Движок-то работает от регулятора, не забывайте! А регулятор работает на каких частотах? 😉 В смысле принцип его работы именно в том, что за один оборот якоря через обмотку ток протечет в каждую сторону не один десяток раз (вернее в одну сторону, но пульсирующий). Именно это - частота, определяющая “скин”.
Это лирика, так как даже на частоте регулятора скин мал.
А вот что интересно - действительно якорь обладает индуктивностью. Вот бы соответствующий конденсатор подобрать и всю систему загнать в резонанс - и напряжение повысится, и вообще много чего интересного может получиться. Никто не пробовал? Думаю, должен возрасти КПД. Думаю, что к сожалению возрастет потребление… Но, может быть, можно будет использовать, например, не АКБ 7х1 (семь банок последовательно) а только лишь 3х2 (параллельные группы из 3-х аккумуляторов, ведь напруга возрастет, а запараллелив - увеличим отдачу).
nbs
Кстати, как мне кажется, ошиблись оба, считая “скин” от частоты вращения якоря. Движок-то работает от регулятора, не забывайте! А регулятор работает на каких частотах? 😉 В смысле принцип его работы именно в том, что за один оборот якоря через обмотку ток протечет в каждую сторону не один десяток раз (вернее в одну сторону, но пульсирующий). Именно это - частота, определяющая “скин”.
Нет, частота ШИМ-регулятора не является доминантой в процессе возникновения скин-эффекта. Скин В ОСНОВНОМ проявляется при прохождении в проводнике переменного тока (именно ПЕРЕМЕННОГО - “туда-сюда”), а не пульсирующего. Тем более, что с учетом достаточно высокой индуктивности обмоток мотора, питающее ШИМ-напряжение очень сильно интегрируется (фильтруется, сглаживается) и по сути (с точки зрения самого мотора) является просто регулируемым напряжением питания ПОСТОЯННОГО тока с некоторой пульсирующей составляющей, величина которой не сильно влияет на скин.
Именно поэтому применение резонансной системы для увеличения КПД (и всего остального, о чем Вы пишите) не реально.
Кстати - КПД это, попросту говоря, отношение ПОЛЕЗНОЙ РАБОТЫ, совершенной механизмом, к ПОТРЕБЛЕННОЙ им ЭНЕРГИИ. И зависит КПД только от внутренних потерь этого механизма. В электрических машинах КПД, в основном, зависит от комплексных (активных и реактивных) электрических потерь (потери на трение в подшипниках и в узле коллектор-щетки отбросим, они к скину не имеют отношения).
Подключение к индуктивности мотора электрического конденсатора образует параллельный колебательный контур, который имеет на частоте резонанса УВЕЛИЧЕННОЕ реактивное сопротивление. Это значит, что при прочих равных условиях, величина ПУЛЬСИРУЮЩЕГО тока в такой цепи УМЕНЬШИТСЯ… 😦 Это значит, что упадет потребляемая мощность… А будет ли она компенсирована за счет увеличения амплитуды пульсаций - очень сомнительно. Боюсь, что в любом случае - “навара” от этого, не получить. 😉 Вот выходные транзисторы регулятора выпалить можно запросто! 😦
Да и “параллелить” аккумуляторы не есть хорошо и не полезно - сильно они не любят этого… 😃
Еще пару слов в тему.
По курсу “Электрические машины” электродинамически двигатели с одножильной и многожильными обмотками полностью подобны. С точки зрения термодинамики многожильная лучше не только большей поверхностью, но и большим коэффициентом заполнения, который приводит к тому, что снижается разница температур верхних и нижних витков обмотки, а значит уменьшается тепловая напряженность.
Резонансные цепи в системах с низкой добротностью ( а именно такая добротность у двигателей с нормальным КПД) не могут повлиять на КПД и на мощностные характеристики. Тем не менее они применяются, но для других целей. Например, в электродвигателях большой мощности (электровоз, троллейбус) для борьбы с возникновением “кругового огня” коллектора. В диапазоне мощностей и напряжений модельных двигателей они не нужны.
Дяденька Глайдер, ну вы меня просто не так поняли, а при недопонимании давить собеседника аргументами, подобными вашим, мягко говоря, не прилично. Постараюсь выражать мысли доступнее.
Под равными площадями мной подразумеваются именно внешние видимые поверхности обмоток, а не общая площадь проводников.
Принимается также, что поверхность вунтренних витков внешним воздухом не обдувается, что имеет место при нормальной качественной намотке.
Т.е. обмотка внутри охлаждается исключительно за счет контакта с внешним слоем проводов и ЯКОРЕМ (т.н. прямой тепловой контакт), за счет теплопереноса воздухом, присутствующим в межвитковом объеме, и за счет крайне незначительного при рассматриваемых температурах (100-200град.) теплового излучения.
Если уж совсем влезать в глубь вопроса, то при бОльшем коэфф. заполнения площадь контакта между проводами (между проводами и якорем) многожильной обмотки останется примерно равной площади того же контакта одножильной обмотки в силу меньшего диаметра провода. Отсюда следует, что доминирующее значение в охлаждении имеет реальная контактная площадь проводов с якорем и реально обдуваемая (внешняя) площадь обмотки.
Короче, СИЛЬНО ЗАМЕТНОГО преимущества точно не будет.
Это к теории по охлаждению.
По скину: выше приведенные численные значения не более чем оценочные . Т.е. входящее в расчет значение частоты тока не есть ТОЧНОЕ значение, и, соответственно, полученный результат толщины скин-слоя дает представление только о порядке величины.
Учитывая, что эта самая толщина имеет зависимость 1/(кв. корень из частоты), то, даже если подставить утроенное значение частоты вращения якоря (три катушки), получится результат даже не в 2!!! раза меньший.
Т.е. никакого существенного влияния на конечный вывод не оказывает!
Я думаю не стоит пренбрежительно-воспитательно относиться к собеседникам. Тем более не место сомнению в компетентности. Здесь все равноуважаемы. Сами же писали- “знаешь лучше - опиши и обоснуй”.
Я думаю не стоит пренбрежительно-воспитательно относиться к собеседникам. Тем более не место сомнению в компетентности. Здесь все равноуважаемы. Сами же писали- “знаешь лучше - опиши и обоснуй”.
А я думаю, что пора прекращать эту некчемную “кожаную” жеванину… 😃
Тем более, что ничего интересного в ходе этих дебатов не выясняется. 😦
Если опять задел чье-то профессиональное самолюбие - прошу извинить, не ставил целью. Просто привык отвечать на том же языке, на котором задан вопрос. Но если инженер не может сформулировать техническую мысль так, чтобы его однозначно понимали, что-ж винить собеседника? 😃
Опять-же, не хочу никого обидеть…
Ну вот, народ кажется и договорился… до кожи…
Дядька, ну притуши немного свои эмоции-все тут люди… да, скин тут не причём как и охлаждение. А ты когда нибудь мотал якорь (не контур!) проводом больше чем 1 мм диаметром? …А как при этом на сгибах себя ведёт лак?
А ведь человек который начал этот разговор просто хотел узнать мнение других на тот счёт - какой именно мотор ему выбрать , в одинарный, двойной…итд
намотке.
С точки зрения эксплуатации - я просто посоветую моторы в 2-3 параллельных проводов намотки и не более (ИМХО для коллекторных).
Игорь
Интересная дисскуссия получается-но вот только не сочтите меня снобом- всё это практически впустую- по тому как есле просто иметь фан с ферритными моторами- тогда до фени. что там у него унутря вертится- всё равно больше 10 000 не навертит. и значит далеко не улетит( уедет,уплывёт-нужное подчеркнуть), а есле чегото серьёздного хочется- то тогда и разговору быть не может- безколлекторные моторы ещё не имеют себе замены, в том числе и на ФСР-Е( насколько я вкурсе-там разрешено их применение). По своему полётному опыту знаю- что когда мотор без нагрузки крутит 60 000 оборотов, это нивкакое сравнение даже с редкоземельными и мокрыми магнитами не идёт( а редкоземельные моторы-как то Самарий-Кобальт например- ещё и чертовски тяжёлые!)
Так что дискуссия сама себя завела в тупик- вернее поставила выбор- выбор уровня моделей- хобби или настояшие спортивные модели- вот с этого и надо было начинать Господа.
С уважением Алексей.
[quote]Папа Карло (18-12-2001 04:53): больше безколлекторные моторы ещё не имеют себе замены
Подскажите-где можно ознакомится с характеристиками безколекторных двигателей?Плизззз.
Посмотри здесь:
www.hacker-motor.com
www.plettenberg-motoren.com
www.aveox.com
www.kontronik.com
Спасибо Володя.
На днях заинтересовался вопросом о многожильной намотке и пришел к выводу что при одинаковом количестве витков обмотка в одну жилу проводом диаметром D эквивалентна по напряженности магнитного поля четырехжильной намотке проводом диаметром=0,5D.
Единственные отличия с точки зрения физики:
- в многожильной обмотке индуктивное напряжение, возникающее при переключении обмоток, ниже в 4 раза по сравнению с одножильным вариантом.
- Площадь поверхности проводников в 4-х жильной намотке в 2 раза больше при равном оммическом сопротивлении, что играет роль при переменном токе высоких частот (учитывается с ~0.1МHz).
Вопрос: Првильно ли я понял, что выигрыш многожильных моторов в более низком индуктивном сопротивлении и, возможно, в меньшем оммическом сопротивлении при учете скин-эффекта, что в совокупности дает более быстрое наростание магнитного поля и бОльшие его значения?
Кто-нибудь мерял разницу в мощности и пр. для моторов с равным числом витков и равным сопротивлением постоянному току но с разным числом жил?
Неправильно ты понял: с точки зрения физики индуктивность
обмотки одинаковая.
Единственный плюс это уменьшение скин-еффекта, больше ниаких
преимуществ.
"Нет, частота ШИМ-регулятора не является доминантой в процессе
возникновения скин-эффекта. Скин В ОСНОВНОМ проявляется при
прохождении в проводнике переменного тока (именно
ПЕРЕМЕННОГО - “туда-сюда”), а не пульсирующего. "
Позволю себе не согласиться с Глайдером,
ток в обмотках после ШИМа есть постоянный плюс переменная составляющая
для постоянной которая течет по всему сечению проводника
скин еффект не имеет значения, а переменная составляющая в пределе высоких частот
течет только по поверхности и только нагревает.
Переменная составляющая может соствлять по велечине может быть равной постоянной
или меньше.
Sorry! Поправка к начальному сообщению. Индуктивность многожильной обмотки не меньше, а даже больше чем у одножильной… Это индуктивное напряжение при переключениях ниже будет.
Вся тема по многожильной намотке очень подробно с расчетами изложена здесь:
www.aerodesign.de/peter/2001/…/Skin-Effekt.html
По-моему, там расставлены все точки над i.