Часовой пояс: UTC + 3 часа




Начать новую тему Новая тема / Ответить на тему Ответить  Сообщений: 24 • Страница 1 из 21  2  >
  Пред. тема | След. тема 
Автор Сообщение
 

Advanced member
Статус: Не в сети
Регистрация: 10.04.2003
Откуда: Москва
Шеф подсунул интересный проект, пока ведутся работы, собираюсь отписывать в теме "сопутствующие вопросы", может кому-нибудь пригодится. Обращаю внимание - все, что будет сказано в теме, является моими личными наблюдениями и выводами, а потому могут быть ошибочными. Писать через предложение "IMHO" я не буду. Не согласны - обсудим. Конструктивные предложения крайне приветствуются.
Итак, постановка задачи - автономное устройство довольно существенной мощности. Пока не ясна полная топология, но сие не столь и важно. В любом случае это будет несколько мощных электромоторов и генератор(ы).
Предполагаемый вариант конструкции - соосник с отдельным задним толкающим двигателем, итого 3 мотора. Запитываться система будет от генератора на базе турбины Solar T62, либо полноценной турбины-генератора. Мощность устройства порядка 120 kW. Короче, маленький вертолетик.
Аккумуляторные батареи и суперконденсаторы использовать не получится, слишком малый срок службы, время работы, да и вес растет - а потому требования к системе электропитания крайне серьезные.
Что это будет, классический автожир или обычный вертолет - не существенно, от этого силовая часть не меняется. Все равно нужен отдельный маршевый двигатель "в зад" и какой-то привод на несущий винт.
Статус проекта "экспериментальный", т.е. делать будем, только результат неизвестен. ))
---------------------------------------------------------------------------------------
Раздел 1, мотор.
Устройство самопальное, поэтому каких-то изысков в механике хотелось бы избежать. А потому, никаких редукторов не будет. Это означает использование тихоходных двигателей с высоким усилием.
Пока что планируется два типа моторов, маршевый на винт 1.8 метра и пара на несущий винт (соосник). Мощность генератора (для начала) порядка 120kW, отсюда и мощности моторов 120 для первого и 60*2 для вторых. При этом важен как низкий вес, так и высокий КПД, водяное охлаждение на них никто ставить не будет.
Скорость вращения мотора определяется его нагрузкой, а для винта 1.8 метра рабочим является примерно 2300-2500 rpm. Впрочем, в качестве "пилотной" пойдет упрощенная редакция со сниженной толщиной статора, ее возможное применение - винт 1.25 метра, или 3000-3100 rpm. Из этих условий (2400-3000 rpm) был спроектирован следующий мотор:
#77
Внешний диаметр 228 мм, толщина пакета 25 мм (полная версия 152 мм).
При моделировании был получен КПД порядка 95% при усилии 77 Н*м (20 kW). Вес 3 кг.
Некоторые особенности при подборе свойств.
1. выбрать самый большой диаметр, который только возможен. После утряски с руководством повторять процедуру до получения максимально возможной величины. Если в моторе нет редуктора, то высокие обороты ему не нужны, ценится лишь усилие ... а оно прямо пропорционально диаметру. Увеличение толщины не столь эффективно и всегда "тупо" повышает вес.
2. подобрать магниты, которые будут использоваться. Как правило, ряд ограничен цифрами, кратными 1", поэтому выбор не велик. Можно заказать прессформу и сделать произвольную форму и это не так уж и дорого ... но крайне утомительно. Лучше закладывать стандартные размеры. Я использовал 1"-1/2"-1/8" (25.4-12.7-3.18 мм). Для "мелких" магнитов бывают и некратные размеры, только у меня стоит задача сделать 120kW, а на такую длину существует доступный лишь вариант (-1/2"-1/8").
С точки зрения мотора оптимальной толщиной магнитов является 4-5мм, но такой размер не попадает в типичный ряд толщин - 1/8" слишком тонок, а 1/4" толст. Увы, магниты - самый дорогой элемент мотора, а потому придется довольствоваться 1/8". К слову, разница между 1/8" и 1/4" не столь уж и велика, особенно с учетом х1.8 раза по стоимости.
3. "формула". Между кол-вом полюсов статора и ротора существует два варианта соотношения - или 1-к-3, когда на 1 магнит приходится три обмотки (статора), при этом эти 3 обмотки размещаются со сдвигов одна-в-другой(типичный пример - обычные моторы, работающие от сети 220/380В), или примерно 1-к-1. В этом случае количество полюсов статора и магнитов ротора примерно равно (но никогда не равно!), а разделение на 3 фазы получается из-за разного шага магнитов и полюсов статора. Ликбез в рамках темы не проводится, сами читайте гугл. ))
Формула "1-к-3" обеспечивает ОЧЕНЬ хорошие характеристики, но у нее есть недостаток, перечеркивающий ее применение (в данном случае) - слишком большие накладные расходы на end winding. Я потратил много времени на симуляцию этого типа исполнения, есть очень интересные вещи, но всё впустую. Обмотку можно мотать прямоугольным проводом в изоляции, просто укладывая его в пазы на клей (высокий коэф-т заполнения медью), но попытка упорядочить выходы проводов из статора приводят к невообразимой "каше". В результате, подобный тип может применяться только на очень длинных моторах и есть шанс, что я вернусь к нему на полной версии (120 кВт). Делать такое исполнение на 25мм статоре - безумие.
Что до вариантов 1-к-1, то их может быть множество ... не реально работающими только два, 12/14 и 12/10. (статор/ротор)
Все другие варианты обязательно хуже этих двух, с точки зрения как КПД, так и постоянства усилия (шум мотора).
Если будет использоваться обычное (трансформаторное) железо, то для него верхней рабочей частотой будет 1 кГц (лист 0.35мм) и 700 Гц (0.5мм). Здесь нет четкой границы, можно и выше, только нагрев от вихревых токов пропорционален КВАДРАТУ частоты. Стоп, частота вычисляется как F=(RPM/60)*P/2 , где P - количество магнитов (всегда четное). Или, количество магнитов = 2F/(RPM/60). В моем случае 2*1кГц*/(3200/60)=37.5.
Это допускает два варианта, 40 магнитов и 42. Первый вариант идет по формуле 12/10 *4 (48/40), второй 12/14 *3 (36/42).
Симуляция показала, что 48/40 значительно лучше 36/42 (при примерно равном весе!). Впрочем, это логично, чем больше полюсов, тем "сильнее" мотор, хотя эта зависимость и не столь ярко выражена. В одних и тех же условиях 36/42 давала КПД на 1% хуже, чем у 48/40. Экономически, в них нет никакой разницы - количество магнитов почти равно, объем меди равен. Разница лишь в чуть менее удобной намотке.
Я НЕ говорю, что формула 12/10 лучше 12/14, тут надо учитывать _частоту_, которая создает основные потери на перемагничивание и вихревые токи. Для низкой скорости вращения (частоте сигнала) всё может сильно поменяться (и так и есть). Если есть желание обсудить другие формулы - _вначале_ представляйте результаты симулирования, please. Я их уже "валом" насмотрелся.
После выбора формулы и кол-ва магнитов следует уточнить, что они (магниты) влезут в ротор. )) Не шутка.
4. по самой конструкции статора и ротора. На самом деле, здесь можно ничего не расчитывать и не симулировать, все размеры связаны между собой и если важен вес (т.е. не "а нам пофиг сколько весит"), то размеры можно легко пересчитать для любого мотора. (Мой личный вывод)
#77
А - длина намотки (условно)
B - ширина намотки
С - ширина зуба
D - обратная часть статора (ширина)
Е - угол зуба
F - зазор -.-.-
I - а фиг как ее зовут. Думаю, понятно. ))
J - воздушный зазор
К - ширина магнита
M - толщина магнита
L - толщина ротора.
По закономерностям.
"А" против B+C задают элементарный прямоугольник статора. Оптимальная величина = квадрат, А = B+C. Если частота низкая и основные потери только в меди, то А можно сделать чуть длиннее, т.е. A=1.1-1.2(B+C), но не больше! Дело здесь в том, что эффективность работы статора пропорциональна напряженности магнитного поля, а она _падает_ при увеличении длины. Понятно, зачем стараются увеличить А - больше место для меди, меньше сопротивление. Но ... при этом снижается магнитная проницаемость, что гасит выигрыш от меди (требуется больший ток). Так что - делайте А примерно равным B+C, или чуть больше, не прогадаете. Обратный варианта, A<B+С, обречен на провал. В нем повышенный уровень потерь в железе, да и под медь осталось слишком мало места.
Размер С должен быть около 45% от B+C. Точнее так, выше 50% не имеет смысла (ущемляется медь), а ниже 40% существенно падает магнитный поток, да и можно получить B>2.5T и насытить статор "в железо". )) В моем случае это 37% и на то есть весомая причина, будет описано ниже.
D - обратная сторона статора, ее ширина должна быть не меньше C/2 и выбирается из условий механической прочности (до склеивания)
Е = 20%. аргументов не будет, 15-25%. Ниже - возрастают ударные моменты на магнит, выше - отодвигается обмотка статора. В обоих случаях страдает КПД.
F - довольно противоречивый параметр. С одной стороны, "через него" удобно мотать обмотку (а потому лучше иметь пошире), с другой - че он больше, тем выше воздействие на магниты. Примерно оптимально значение 10% от B+C. В диапазоне 7-15% никакого влияния не КПД не оказывается, но сильно растет нагрузка на магниты.
I - слишком мало плохо (проводимость), слишком много тоже (дальше обмотка). Где-то подходящим будет порядка 0.6мм. (0.4-0.9). Как эта характеристика меняется в зависимости от количества полюсов - детально не смотрел. Но, 0.5-0.6 всегда оказывались примерным оптимумом.
Возможно, сразу же возникла мысль чуть подпилить острие зуба, увеличив F с одновременным повышением I. Это-бы дало такое-же положение обмотки, но повысило удобство намотки. Увы, фокус не проходит, КПД падает. Лучше уж просто увеличить F, вреда меньше.
J - воздушный зазор. Уменьшать его меньше 1 мм (ну, или 0.5мм) нет никакой нужды. Дело в том, что напряженность поля зависит не только от величины зазора, но и толщины магнита. На фоне 3мм магнита уменьшение воздушного зазора с 1 до 0.5 мм изменит поле совсем чуть-чуть, зато может принести совершенно ненужные проблемы. Надеюсь вы учли, что магниты плоские, а цилиндр вращения ротора круглый. Центр магнита ближе к статору.
К - ширина магнита. Здесь все просто, берем самый распространенный из подходящих и вперед. Но и здесь есть нюанс - магниты должны находиться не слишком далеко и не слишком близко. Оптимальное соотношение 75% (магнита) к 25% зазор между ними. Точнее, дело в том, какую форму напряжения вы хотите получить. Для "синуса" это одно, а под "6-step" требуется заполнение магнитом не менее 2/3 пространства. Если не вписались с стандартным размером магнита, то подкорректируйте внешний диаметр мотора (желательно в большую сторону) и самой формулой 12/хх. В принципе, и при 85-90% ничего неприятного не происходит, только:
а) бессмысленно растет стоимость мотора (цена больше, КПД практически тот же)
б) возрастают потери в магнитах и железе. Это вызвано острым локальным лепестком поля между близко расположенными соседними магнитами. Когда расстояние относительно большое, то поле идет через статор.
L - толщина ротора. Первое-же желание - сделать его потолще. Увы, симуляторы возвращают "failed". Оптимальная толщина ротора находится между 2 и 2.7мм. Причина - потери в магнитах.
И отдельно о магнитах.
Думаю, все знают, что "обычные" магниты имеют температуру размагничивания чуть выше 80 градусов. Для мощного мотора получить такую температуру - да как ... Не знаю как вы, а я встреча упоминания о потере мощности моторов BLDC после перемотки или длительной работы. Причина - магниты. Особенно противно то, что их нагрев весьма неравномерен и деградация магнитов может идти постепенно.... а общая температура быть весьма достойной. Поэтому, при проектировании мотора я весьма старательно следил за величиной потерь в магнитах.
Вначале я подбирал модель 12/14 как более перспективную при низких rpm, но нагрев магнитов был слишком высок. Переход на 12/10 снизил мощность потерь в магнитах в 3 раза! Еще большего эффекта можно достигнуть лишь установив вместо одного магнита пару, но это настолько не технологично, что "просто нафиг". Снижению стресса магнитов способствует увеличение F и снижение С, поэтому у меня оно несколько меньше оптимального значения.



Партнер
 

Member
Статус: Не в сети
Регистрация: 16.09.2004
Откуда: Москва
20 кВт в таком корпусе? Очень достойно, если охлаждение справится.


 

Advanced member
Статус: Не в сети
Регистрация: 10.04.2003
Откуда: Москва
Boud, да, спасибо. Я уже оценил значимость дополнительного охлаждения. Внутри будет стоять вентилятор (турбина).

По параметру "L - толщина ротора.". Если известна величина шага полюсов магнитов (S-N), что составляет порядка 15 мм при 1/2" (12.7мм) магните, то толщина ротора должна быть порядка 1/6 от этого шага. Сами магниты могут быть и небольшой ширины, но ставится в блоком несколько штук с одинаковой полярностью (-S-S-S-S-N-N-N-N-), при этом за размер шага следует брать все магниты одной полярности. Подобное исполнение делается для того, чтобы не ставить "полукруглый" магнит, что представляет некоторые трудности в приобретении.

Принципы оптимизации, взгляд с другой стороны (повтор).
Для повышения эффективности работы мотора обычно увеличивают количество магнитов и секций статора. Эффект улучшения от магнитов вызван увеличением скорости движения магнитного потока по обмотке, что увеличивает наводимую в ней ЭДС. Причем, эта зависимость линейная - чем больше магнитов, тем выше отдача. (речь по парных полюсах S-N, естественно). Как недостаток - повышается частота перемагничивания железа статора, что вызывает потери. Потери на перемагничивание зависят от частоты (линейно) и величины тока через обмотку (т.е. мощности). Вихревые потери возрастают пропорционально квадрату частоты и не зависят от отдаваемой мощности мотора. Т.е. они будут всегда, причем в виде тупого нагрева, даже если мотор просто крутится без какой-либо нагрузки. Отсюда вывод - количество магнитов следует повышать до тех пор, пока потери в железе не станут "существенными". При этом следует учесть, работает ли мотор на сниженную нагрузку. Если "да", то количество магнитов следует снизить, иначе при сбросе нагрузки мотор "существенную" часть энергии будет транжирить просто так и это однозначно скажется на КПД.
Увеличение количества секций статора также увеличивает эффективность, но в значительно меньшей степени, как это было с магнитами. Эффект улучшения основан на том, что при увеличении кол-ва секций падает длина самой секции (размер А в предыдущем посте), что уменьшает потери магнитного поля и повышает отдачу. Если же забыть об этих факторах, то ничем другим увеличение кол-ва магнитов и секций не влияет на эффективность мотора. Т.е. "тупая" механическая эффективность статор-ротор от количества полюсов не зависит. И 20 магнитов и 40 дадут одно и то же усилие и одни и те-же потери. Причем, это равенство сохранится при снижении скорости вращения до 0. Разница будет лишь в весе. Там, где 20 магнитов, мотор будет в 1.5-2 раза тяжелее.
Отсюда и оптимизация - вначале взять макс. допустимый диаметр мотора, потом напихать столько магнитов, сколько выдержит железо, остальное добить статором. При этом следует учесть частотные свойства железа, которое характеризуется максимальной B (1.9Т советское, 2.3Т импорт) и величиной потерь. На перемагничивание не особенно то и страшны, а вот вихревые - эти зависят только (в основном) от толщины листа. 0.35 мм очень редкий случай, но все мною сказанное относится именно к нему. Если взять 0.5 мм, то частоту следует снизить в 1.4 раза, иначе возрастут потери (примерно в 2 раза, по отношению к 0.35 мм). Про 0.65 мм и так понятно.
Есть еще момент, дабы не возвращаться - бывает железо ориентированное и не_ориентированное. В советском варианте это стали 3ххх и 2ххх. Из ориентированного делают трансформаторы, а из не... - моторы. В ориентированном низкие потери, но только в случае прохождения магнитного поля по оси ориентации доменов. Если отклонится, то потери резко возрастают. Неориентированые обладают посредственными характеристиками (потери в 3-5 раз больше), но нет требований по ориентации. Еще такие стали называют "динамные". Увы, мотор придется делать именно из такой стали. Из советских это 241х, только найти 0.35мм - удачи! ))

Статор, обмотки.
Обычно обмотки наматывают на каждом пазе статора, но это вовсе не является догмой. Например, можно мотать через один, что будет называться LRK намоткой. Этот акроним не расшифровывается, он образован от имен их разработчиков (не помню, да и нафиг)). Обмотка на кольце не обязательно должна быть размазана по всему магнитопроводу, и от этого она не станет работать (сколь нибудь заметно) хуже. С LRK обмотками тоже самое. Зачем нужен этот изврат, если намотка по всем зубьям лучше и требует (чуть) меньше меди? Симулятор говорит, что LRK дает +0.5% в КПД мотора. WTF???
Для начала следует понять, как образуется фазность. По формуле 12/14 ... ай, нудно, 6/7, на 6 секций статора приходится 7 магнитов. В результате каждый статор оказывается немного сдвинут относительно своего магнита. Но, т.к. количество магнитов всегда четное число (S-N), то пишется 12/14. Почему же используется 6/7, а не 3/4, например? Соседние зубцы статора работают к парному набору магнитов S-N, поэтому они всегда ходят "по два". Но вот какое дела, хотя они и "парные", но система монотонна и каждый магнит-зуб(статора) имеет свой угол взаимодействия, который _плавно возрастает от 0 до 360 градусов. Это означает, что "обычная" намотка, когда парные зубы статора сидят на одной и той-же обмотке проигрывает(!), из-за сдвига фазы между этими двумя зубьями. Фактически, система то 6-фазная. При LRK намотке обмотки формируют поле только для четных зубьев, а поле нечетных получается за счет усреднения полей соседних четных. Т.е. получается 6 фаз, что очень подходит к формулам 12/хх. Вот за счет этого и происходит повышение КПД, симулятор не врет. (что рЭдкость). Кто сомневается - если по фазам идет синус, то и в результате усреднения получится синус.
Увы, в BLDC моторе поле имеет трапециоидальную форму (плоская вершина), что делает ненужным применение схем с синус-выходом. К слову, для моего случая синус скорее вреден. Если же управлять не-синусом, а максимально использовать плоскую вершину, то придется применять 6-step (или схожий метод), что дескредитирует саму идею LRK, ведь напряжение (ток) фаз формируется релейным образом в виде переключения A-B, B-C, C-A ... Здесь нет "полутонов" и на нечетных полюсах статора будет то-же, что и на соседних четных (с учетом другого знака, есссно). Выход? Все потеряно?
Существует т.н. совмещенная обмотка. Когда обмотки соединяют не только звездой, но и треугольником. Например, нарисуйте "звезду" 3х трехфазных обмоток, но в центральной точке, вместо нее, добавьте треугольник. Думаю, понятно. При этом ток в внешних обмотках (звезда) и внутренних (треугольник) будет сдвинут по фазе. Подробнее можно ознакомиться здесь. Там для асихронников, но суть не меняется.
Таким способом можно из трапеции сделать синус, но нам это не нужно ... а вот сдвинуть ток в нечетных полюсах статора очень бы немешало. При этом отдельно используется обмотки четных с нечетных позиций статора.
Впрочем, если очень уж хочется мотать обмотки на каждом зубе, то это можно сделать без разрушения концепции LRK - достаточно распределить каждую обмотку по трем соседним зубьям. Например так: 1/2 - 1 - 1/2; При этом на "1/2" разместится половина "левой" обмотки и "1/2" правой, в соответствии с правилом усреднения обмоток.


 

Junior
Статус: Не в сети
Регистрация: 17.05.2010
Как продвигаются дела в этом направлении? Просто тоже есть интерес)


 

Member
Статус: Не в сети
Регистрация: 02.09.2009
serj писал(а):
Если в моторе нет редуктора, то высокие обороты ему не нужны, ценится лишь усилие ... а оно прямо пропорционально диаметру. Увеличение толщины не столь эффективно и всегда "тупо" повышает вес.

"Редуктор" есть всегда. Даже если вы его не видите ;) Говоря проще - магнитная редукция", и от неё плясать.
Чтоб увеличение толщине "тупо" не увеличивало вес - увеличивайте размер обмоток и размер магнитов! Статор при этом можно оставить той-же толщины.
После рассуждений про "1к3 и 1к1" задумался - вы точно хотите вентильный двиг??? Просто у "модельных" движков бывает разное соотношение "обмоток/магнитов". Собственно из этого соотношения и получают величину "магнитной редукции".
Сюда-же в "рассуждения" - вы никогда не видели двигатели БЕЗ железа статора вообще? Они(чисто к слову) на сегодняшний день имеют самый большой КПД. Хотя совсем без железа не обходится - внешний щит для замыкания магнитного потока всётаки применяют. Но он тоньше и легче чем "статор" в обычном понимании этого слова.
Сюдаже привяжем ваши рассуждения про магниты - вы "на рынок" хотяб выходили? или все "типоразмеры" брали только из программы симуляции? Судя про "ограничение ряда кратными в 1" " - всётаки из симулятора. Вот вам "реальные" варианты: http://magnetix.com.ua/ - цены на магниты "не заоблачные", разница в цене кратна собственно разнице в мощности(сила отрыва, как пишут на сайтах).
И всётаки - какой именно вы СЕЙЧАС хотите создать мотор? На какую мощность? Бо с магнитами толщиной 1/8" много не разгонишься. Если точнее - такие магниты ставят в модельные аутраненры мощностью до 5кВт.
Вот вам реальные модели: http://endless-sphere.com/forums/viewto ... 30&t=41576 (самиздат, 14кг, 18кВт)
http://www.hobbyking.com/hobbyking/stor ... Motor.html - модельный, на 8кВт
Вот ещё топик: http://paraplan.ru/forum/topic/60555 - схема ДЕРЕВЯННОГО бесколлекторника на 7-12кВт :)
Вот ещё интересная ссылка: http://en.net.ua/diaz/emotor/ - мотор местного разлива для самолёта.


 

Junior
Статус: Не в сети
Регистрация: 06.08.2013
serj писал(а):
Шеф подсунул интересный проект...

Спасибо за интересный материал по исследованию BLDC. Изложено конкретно и по существу. Достоверность результатов обсуждать не могу по причине недостаточной компетентности. Хочу предложить свое видение задачи построения летательного аппарата (ЛА) с использованием электропривода. Мне кажется, что схема сдвоенного соосного несущего винта (ССНВ) электрического вертолета (автожира) - это абсолютно неоправданное усложнение конструкции. В классическом вертолете (со времен Сикорского) неизбежно используется механический редуктор с большим передаточным числом -штука тяжелая и дорогая. В конструкции с ССНВ тоже присутствует редуктор - еще более сложный и более дорогой (понятно почему). Правда, в этом случае нет необходимости в отборе мощности для привода хвостового винта, что несколько улучшает технико-экономические показатели, но, все равно очень дорого. Однако, обе концепции полностью оправданы минимализмом трансмиссии при механическом приводе несущих винтов, то есть все остальное - хуже (при механическом приводе несущих винтов). Если же применить электрическую трансмиссию (с электрической же редукцией), то открываются совершенно новые технические возможности. Например, можно легко себе позволить применить не 1 и не 2 а хоть 10 несущих винтов. При этом сложность и стоимость конструкции не растет в геометрической прогрессии как на механике. Она вообще не факт, что растет. Прикидываем. Да, число двигателей растет. Но стоимость каждого из них-то падает. А при больших объемах производства - просто очень даже падает. Далее - несущий винт. Лопасти большого диаметра - не поверите как дорого. Там такие технологии задействованы. Надо оптимизировать по весу, по прочности на растяжение, по прочности на скручивание, резонансные характеристики колебательных процессов, статический баланс, динамический. А механизация ступицы? А автоматика механизма перекоса? Даже если не продолжать, то уже ясно, что 10 малых несущих винтов с фиксированным шагом все равно дешевле одного большого и сильно замороченного несущего ротора классического вертолета. Тем более ССНВ. На мой взгляд, будущее ЛА вертолетного типа за мультикоптерными схемами (погуглите - увидите). Что-то вроде вертолетика из спилберговского Аватара. Как говорится - дешево и сердито. Минимальная конфигурация - 3 агрегата (электромотор-винт) вертикальной тяги (но лучше 4) и два агрегата горизонтальной тяги. Управление осуществляется с помощью модуляции мощности, подаваемой на электромоторы. Все степени свободы - одним джойстиком. Минимум механики. Минимум разнотипной номенклатуры (максимум унификации). Так что, имея в распоряжении хороший электромотор и такой же турбогенератор (ну и еще кое-какой электронный ливер) можно с минимальными издержками взлететь. Во всяком случае, прецеденты уже имеются. Но, как бы то ни было, желаю удачи в благородном деле и жду информацию о продвижении к успеху.


 

Advanced member
Статус: Не в сети
Регистрация: 10.04.2003
Откуда: Москва
))
mikr, спасибо за отзыв.
Первоначальная концепция подразумевает нечто вроде "летающей машины", что исключает применение более одного несущего винта. Второй момент - основной режим полета автожир. Третий, и самый важный - конструкция должна быть максимально простой, в виду отсутствия (список очевидных причин). ))
Поэтому конструкция максимально упрощена.
На данный момент шеф тянет одеяло в несколько другую сторону - убрать маршевый двигатель и брать мощность напрямую с турбины, мотивируя высоким КПД и магнитным редуктором. Увы, эти метания проекту не в помощь. ((


 

Junior
Статус: Не в сети
Регистрация: 06.08.2013
serj писал(а):
)) - конструкция должна быть максимально простой, в виду отсутствия (список очевидных причин)... шеф тянет одеяло в несколько другую сторону... Увы, эти метания проекту не в помощь. ((

Так ведь и я за простоту талдычу. Я только против инертности мышления. У нас же народ как привык думать: чем больше - тем сложнее. А на самом деле иногда и наоборот выходит. Если допустим, взять одно большое колесо за 100 рублей, или вместо него 10 маленьких колес по 3 рубля, так какая машинка дешевле ? А если еще та, которая с 10-ю колесами поедет лучше чем с одним колесом ? А если у них обеих по одному колесу испортится, то какую легче отремонтировать ? Так что не торопитесь с выводами и внимательно осмотритесь вокруг. Мне кажется, что наступает эпоха электропривода. Причем изменится все: и авиация, и наземный транспорт, и водоплавание. И останется лишь одна проблема: чтобы шеф все правильно понял и не дергался. Поэтому хочу пожелать успехов в его перевоспитании. Остальное уж как-нибудь образуется.


 

Junior
Статус: Не в сети
Регистрация: 17.05.2010
Кто разбирается в электродвигателях - присоединяйтесь))) Собственно имеется ряд вопросов по BLDC например первый из них касается случаю при отношении полюсов статора к кол-ву магнитов 12/10 и 12/14...при таком раскладе можно увидеть что напрашивается число фаз в кол-ве 6 штук. Ниже я приведу картинку - как надо намагнитить полюса статора чтобы придать вращение обозначенное стрелкой. Если присмотреться то видно, что имеются соседние полюса которые намагничены одинаково (на рисунке я зеленым цветом нарисовал как пройдет магнитный поток в этих местах), таким образом магнитный поток от них не разделяется к соседним двум зубам, а проходит в одну сторону через один соседний зуб и соответственно так-же он проходит и через кольцо замыкающее магниты на роторе. поэтому кольцо статора уже не может раняться толщине зуба/2...также возникает вопрос к кольцу ротора.

Добавлено спустя 7 минут 59 секунд:
В femm это выглядит так примерно...

Добавлено спустя 3 минуты 49 секунд:
Учитывая что насыщение стали 2Тл +- то если сделать кольцо ротора тонким - вроде как должен урезаться магнитный поток, потому что 4 или 5 Тл или еще сколько там не может быть физически.

Добавлено спустя 8 минут 59 секунд:
Т.е. по сути вопрос по параметрам D и L на втором сверху рисунке serj ))) какими они должны быть?)


У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.


 

Advanced member
Статус: Не в сети
Регистрация: 10.04.2003
Откуда: Москва
egori4 писал(а):
при таком раскладе можно увидеть что напрашивается число фаз в кол-ве 6 штук
Ну да, 6 фаз. )) "Фактически, система то 6-фазная."
Проблема исключительно в "парности" магнитов. Поэтому приходится делать 6 фаз по механике, но спаривать соседние до 3х фаз. Частично этот дефект может нивелироваться LRK намоткой (статор мотается через один). При этом немного возрастает КПД (если катушки позволяют), даже с учетом возросшей средней длины витка - одна полная обмотка длиннее по проводу, чем две половинки.


 

Junior
Статус: Не в сети
Регистрация: 17.05.2010
egori4 писал(а):
с диодами не совсем так...в идеале один шоттка паралельно транзистору и один TVS диод паралельно им, чтобы обрезал, если напряжение прыгнет выше номинала. Лучше скажи почту, чтобы хоть рисунок прислать можно было))))

Шоттки на 200В? И чем он лучше встроенного диода? .... те-же 0.6В. Откроются оба. ))
Если есть служебка, то можно применить другой финт - на служебке делаешь множественный источник 1В и подпихиваешь его под защитный диод. Вот только служебка получается уже весьма нехилая ... )))
Suppressor тоже смысла мало носит, если только он не взят с существенным запасом по напряжению _транзисторов_. Ты в курсе, что zener всегда монтируют в MOSFET? Его напряжение срабатывания Vmax+8..10%.
Гм ......... откуда перенапряжения в двухтактной схеме? Началась охота за призраками?
Если горят транзисторы, то разбирайся с трассировкой. Конструктивные болячки электрически не лечатся.

Повторяю - пиши в тему (см. subj), так я быстрее отвечаю.
------------------------------------------------------------------------
транзисторы пока не горят- схема не собрана)))))))))
с напряжением неплобы перестраховаться...денег они норм стоят)))

Добавлено спустя 52 минуты 30 секунд:
вот с даташита на транзистор
VSD Diode Forward Voltage max 1.3 V
Reverse Recovery Time typ 155 ns TJ = 125°C
Reverse Recovery Charge typ 944 nC TJ = 125°C


А вот шотка
MBR20H200CT на 200 вольт
Maximum instantaneous forward voltage
per diode -IF = 20 A TC = 25 °C typ 0.87 max 0.97
Reverse Recovery Time <10ns

У шоток еще малое время восстановления.
Ключевая особенность карбид-кремниевых диодов - малый динамический обратный ток восстановления. Это непосредственно связано с емкостью перехода: заряд обратного восстановления QRR этих диодов чрезвычайно низок (менее 20 нКл).


Как вариант ультрафасты еще, они на ток большой и на напряжение есть.
например VS-150EBU02 на 200В
Forward voltage IF = 150 A -typ 0.99 max 1.13
Reverse recovery time TJ = 125 °C - typ 58 ns
Reverse recovery charge TJ = 125 °C typ 300 nC


 

Advanced member
Статус: Не в сети
Регистрация: 10.04.2003
Откуда: Москва
Для конкретики, берем ток 100А. (ключ набран из 5 IRFP4668 = 200V 8mOm). Температура транзистора 80 градусов, диода 40 градусов.
Смотрим картинки: MBR20H200CT, фиг3. = облом, диод только до 50А. Хорошо, по_диоду_на_транзистор. Итак, 20А. Напряжение составит почти ровно 0.8В.
Теперь IRFP4668, фиг7. При токе 20А напряжение на паразитном диоде не_более 0.8В. Я бы оценил его в 0.55-0.6В.
Возвращаемся к диоду, при 0.55-0.6В и температуре 40С это соответствует току 1А.

Как-бы, что ставь такой "защитный диод", что не ставь - результат одинаков. ))


 

Junior
Статус: Не в сети
Регистрация: 17.05.2010
какие-то уж очень хорошие параметры получаются у паразитного диода в транзюке....возьму завтра на работу один, попробую посмотреть при скольких вольтах откроется...
"по диоду на транзистор" - не выйдет, они же не паралелятся как мосфеты...ток только через один течь будет.
С диодами подумать надо будет....
Собрал сейчас небольшой макет. По одному транзистору в плече (так как говорил - планирую пять)
тестировал на маленькой нагрузке - перемотанный двигатель от CD-rom 9 полюсов 12 магнитов. Датчики холла цифровые-> плис (мертвое время)-> оптодрайвера fod3180 ->PN mosfet-> силовые ключи. В затворах более менее, т.е. звона нет, при зыкрытии проваливался на 5 вольт ниже земли. Время открытия (скажем так время от 0 до 15в на затворе) 100нс, закрытие (от 15 до 0 на затворе) 50нс. Если смотреть на фазах относительно силовой земли, фаза относительно фазы, и просто сток-исток прямо на транзисторе, то там некислые выбросы идут....вопрос в том насколько это нормально...и их просто обрезать например TVS диодами к примеру на 180 в? Опытным путем посмотрел, что добавление конденсаторов на 0.1 мкф (что было под рукой) параллельно силовым транзисторам уменьшает их. И уменьшение мертвого времени вроде как тоже...На прилагаемых картинках было 0.5 мкс мертвое время. Вообще при подаче 15+в выбросы были 150+вольт.


У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.


 

Advanced member
Статус: Не в сети
Регистрация: 10.04.2003
Откуда: Москва
Добавь "крупный план" - фото вида на плату (с ее монтажем и трассировкой), мотор, монтаж и трассировку силовых транзисторов.
Сдается мне, что проблема не в схеме. ))


 

Junior
Статус: Не в сети
Регистрация: 17.05.2010
serj писал(а):
Добавь "крупный план" - фото вида на плату (с ее монтажем и трассировкой), мотор, монтаж и трассировку силовых транзисторов.
Сдается мне, что проблема не в схеме. ))


завтра фоткну (вообще там токи и напряжение не большие ((0.3 А холостого хода 0.7 В к примеру) - паразиты не должны сильно влиять...)

Пока вот еще схему принципиальную схему приложу.

1) рисунок - вид одной полуфазы )) ( т.е. управление для верхних 5 (на рис. 3-х) ключей для нижних ключей полумоста все тоже самое - так примерно планирую делать)
2) рисунок - вид одной фазы так как сделано сейчас (без емкостей по 0.1 мкФ по входу микросхем, DC-DC и выходу fod3180 чтобы не загромождать рисунок)


вот на темку наткнулся http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=90630 там как раз мои транзисторы, а диоды шоттки 60cpq150 которые не должны работать судя по падению напряжения с даташита на транзистор... тем не менее...


У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.


 

Junior
Статус: Не в сети
Регистрация: 17.05.2010
вот фотки


У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.


 

Advanced member
Статус: Не в сети
Регистрация: 10.04.2003
Откуда: Москва
Это твой первый проект с импульсными источниками? (отвечать не надо, ритарический вопрос)
Так не делают.
egori4 писал(а):
вот на темку наткнулся...

Цитирую первое сообщение темы, его-то ты skip'нул. ))
Цитата:
сам силовой блок разведен правильно, компоновка плотная расстояния короткие, дорожки широкие,

Теперь давай посмотрим, что у тебя наваяно. Компоновка (так себе), расстояния длинные, дорожки узкие.
1. Если провод до транзистора имеет длину более 3 см, то это уже =индуктивность=;
2. Если ширина шины менее 5 мм, то это уже резистор.
п2 для сигнала управления, силовые цепи требуют 15-20мм трасс, а подчас еще и армированных.

Мда уж. Звон на осциллограммах - это еще фигня. Вот когда речь зайдет о реальном режиме работы, тогда начнется полная веселуха - транзисторы можно хоть через колодки ставить, чтоб менять было оперативнее. ))

По твоей последней картинке.
Правила:
1. сделай две медные шины по правому краю платы. В низу и верху правой стороны, где кончаются шины, поставь по 1(2...) хорошему электролиту. На протяжении всей правой стороны, по длине шин, равномерно размести несколько блокирующих конденсаторов. Лучше пленочных, но можно и керамику. Емкость побольше. Сами шины можно сделать или из меди или из 2-3 проводов 5 квадратов. Короче - шины должны быть шинами.
Эти шины задают землю и питание.
2. силовые транзисторы припаиваются прямо к шинам. Если есть трудности, то через провода (длина не более 4 см, сечение 5-10 квадратов для силовых и 2-3 квадрата для затвора).
3. драйвер транзистора должен находиться от самого транзистора на расстоянии (длина провода) не более 5 см.
У драйвера есть цепь "общий", он должен идти непосредственно к истоку своего транзистора. Длина провода - см. выше. Сечение проводов "общий" и "затвор" должна быть не менее 2-3 квадрата.
4. Выкинь тантал, это не конденсаторы. В эти цепи следует устанавливать керамику. Емкость 0.22-10u, напряжение соответствующее.
5. Добавь в схему 3 RC цепочки для подавления свободных колебаний. Резистор = средней мощности нагрузки ключа, конденсатор выбирается из времени переходного процесса (видно по осциллографу). Хотя, я бы начал с постоянной времени 100ns.


Remark:
У тебя стоят весьма тяжелые транзисторы, 10n затвора зарядить можно только 10А током. А это нехилый ток и он циркулирует по_всему. Потом к нему добавится ток стока и начнется цветомузыка.
НО - все зависит от частоты PWM. Если она низкая, то можно пойти другим путем - поставить умышленно слабый драйвер, с низким быстродействием/током, что замедлит скорость переключения транзистора и несколько снизит уровень проблемности устройства.



Какая частота PWM?


 

Junior
Статус: Не в сети
Регистрация: 17.05.2010
Это все понятно про толщины и длины))) это просто тестовая платка не более...шим пока совсем отключен (в реальной схеме 20кГц планируется+-)
Токи и напряжение тут маленькие...поэтому индуктивности не должны особо сказываться. На затворах все норм в принципе...(на неделе в отпуске сейчас - вернусь сделаю фотки)
кондеры стоят рядом с драйверами, управляющими транзисторами.

В реальном контроллере планирую транзисторы напаять на медные шины 30х5 мм , расстояние от управляющих транзисторов до них <5мм будет
соответственно силовой кондер по питанию силовой части прямо к этим шинам напаяю.

Добавлено спустя 33 минуты 11 секунд:
кондеры такие там http://www.platan.ru/cgi-bin/qwery.pl/i ... roup=10607 с low esr чем они плохи?


У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.


 

Advanced member
Статус: Не в сети
Регистрация: 10.04.2003
Откуда: Москва
egori4 писал(а):
кондеры такие там
Datasheet смотрел? Рекомендую сделать. ))
После чего данный ESR сравни с номиналом резистора в затворе.


 

Junior
Статус: Не в сети
Регистрация: 17.05.2010
serj писал(а):
Datasheet смотрел? Рекомендую сделать. ))
После чего данный ESR сравни с номиналом резистора в затворе.


600 mOhm его сопротивление, в затворе на открытие 2-4+ Ом


Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Новая тема / Ответить на тему Ответить  Сообщений: 24 • Страница 1 из 21  2  >

Часовой пояс: UTC + 3 часа


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Перейти:  





Создано на основе phpBB® Forum Software © phpBB Group
Русская поддержка phpBB | Kolobok smiles © Aiwan


Яндекс.Метрика