En un motor de CC, ¿hay un punto de conmutación que sea óptimo en todos los aspectos?

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Esta pregunta reciente me hizo pensar en tiempo de conmutación, y por qué avanzar puede ser deseable. Sin embargo, quería considerar más a fondo los fenómenos subyacentes, y estoy bastante seguro de que mi comprensión es incompleta, así que pensé en intentar una nueva pregunta.

Los campos del estator y el rotor se combinan para hacer un campo general girado, y algunos motores hacen avanzar la temporización de conmutación para reducir el arco del conmutador. Aquí hay una ilustración del artículo sobre sistemas eléctricos submarinos :

Laseccióndondeapareceestoessobrelosgeneradores,porloquelaflechaetiquetada"rotación" está hacia atrás si pensamos en esto como un motor. Si se tratara de un motor, con las corrientes y el campo dibujado, estaríamos esperando que gire en la dirección opuesta, en sentido contrario a las agujas del reloj.

Dado que en la etiqueta de punto "nuevo plano neutro" el rotor no pasa a través de ninguna línea de fuerza magnética, no hay voltaje inducido, por lo que si se realiza una conmutación aquí habrá un arco mínimo.

Pero, al mover el punto de conmutación, ¿hemos sacrificado algún otro parámetro? ¿Hemos reducido el par? ¿Eficiencia? ¿O es este el punto de conmutación óptimo en todos los aspectos?

    
pregunta Phil Frost

3 respuestas

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Entiendo que el motor quiere girar en sentido antihorario   porque esto representa una energía potencial más baja al desenroscar el   Campo y alineando los campos de estator y rotor. ¿Esto es correcto?

Gira debido a las fuerzas que actúan alrededor de su eje de rotación. Esas fuerzas crean un par de torsión que a su vez crea una aceleración angular del rotor.

  

Pero si movemos el punto de conmutación hacia allí, ¿no hemos girado el   campo del estator, lo que lleva a un nuevo plano neutral nuevo?   Si repetimos este ajuste, ¿converge en un óptimo   ¿Punto de conmutación o simplemente seguimos girando por todos lados? Es   este punto de conmutación óptimo en todos los aspectos, o hay alguna   compromisos a realizar?

Por definición, cada vez que gire uno de los campos, tendrá un nuevo plano neutral. Todo el punto de conmutación en un motor es mantener el plano neutral en el ángulo donde se maximiza el par.

  

Siempre he escuchado   que el tiempo debe ser más avanzado a mayor velocidad. Pero es esto   Estrictamente cierto, o es una función de la bobina de la corriente / campo   Fuerza, que simplemente se correlaciona con la velocidad en el caso   ¿De una carga mecánica constante?

Creo que estás mezclando dos efectos aquí. Consideremos un motor sin escobillas. Dada una corriente que fluye a través de sus devanados, se asentará en su plano neutral. En este punto, el par es cero (ignorando la fricción). Ahora comience a girarlo lentamente a mano y grafique el par frente a la posición. El máximo de ese gráfico es su punto de conmutación de "velocidad lenta óptima". Podrías derivar una aproximación muy cercana de esa gráfica usando modelos matemáticos. Yo no llamaría a esto avanzar el tiempo. Dependiendo de la cantidad de fases y polos, estaría en algún ángulo fijo desde el plano neutral. En un sistema sin escobillas de bucle cerrado con un codificador de posición y sin sensores de efecto Hall, normalmente pasaría por una secuencia en la que colocaría algo de corriente a través de los devanados para descubrir la posición del plano neutral.

En una situación dinámica, desea seguir girando el campo bajo su control para mantener la misma fase en comparación con los imanes fijos. Debido a la inductancia y varios efectos no lineales como saturación magnética y la temperatura, el tiempo de control debe cambiar en función de la velocidad para tratar de mantener la misma fase entre los campos. Esencialmente, hay un retraso entre el momento en que se da un comando y el cambio real en el campo, por lo que el comando se da antes, "avanzado", para compensar eso. En un motor cepillado, solo puede tener un avance de fase fijo, por lo que necesita hacer algún tipo de compromiso si planea operar en diferentes velocidades. También hay compromisos estáticos en los motores cepillados, por ejemplo. el tamaño de los pinceles y la naturaleza de encendido / apagado del control. En algunas situaciones, este retraso es insignificante de todos modos.

  

Es un controlador BLDC sin sensores que detecta cero cruces EMF de retorno a   ¿Encuentra el punto de conmutación como ejemplo de un motor de este tipo?

Pienso que los cruces por cero de EMF inversos son insuficientes. Solo reflejan el posicionamiento "estático" descrito anteriormente. Por lo tanto, debería conocer los parámetros del motor antes de poder optimizar su control (por ejemplo, utilizando algo como control orientado a campo) )

    
respondido por el Guy Sirton
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Tienes razón en que el punto neutro es donde se ubicará nominalmente el punto de referencia del pincel. Mientras el rotor gira, los campos no se mueven efectivamente (mucho), ya que el movimiento del rotor hará que se energice el siguiente conjunto de devanados de inducido. Por lo tanto, la imagen de campo en "C" simplemente se "meneará" a medida que los diferentes bobinados de la armadura se muevan.

Para la producción de par máximo, desea que el flujo de la armadura y los flujos de campo estén correctamente alineados y en "fuerza máxima". (ignorar que el torque es realmente la interacción de una corriente y un flujo ...)

Tenga en cuenta que hay una constante de tiempo para que la corriente aumente en el devanado de la armadura debido a la resistencia e inductancia del devanado. Esto causa un retraso en el flujo / corriente de la armadura. Si este retraso no se compensa, no se logrará una producción de par óptima. Avanzar el ángulo de conmutación es una forma de abordar esto.

El ángulo de avance "correcto" depende de la velocidad del rotor, la constante de tiempo del circuito de armadura y el número de polos de armadura. Dado que la constante de tiempo de armadura es un tiempo fijo, para velocidades de rotor más rápidas, se debe aumentar el ángulo de avance.

    
respondido por el madrivereric
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El plano neutral no depende de la velocidad, solo de la corriente. El campo magnético del estator (horizontal en la imagen de arriba) y el campo magnético de la armadura (vertical en la imagen de arriba) no se "agregan" a menos que piense que cada uno de los campos es un vector. Si es así, entonces deberías poder ver que el plano neutral puede moverse a medida que los dos campos cambian entre sí (por ejemplo, si el campo magnético del estator permanece igual y el campo magnético de la armadura aumenta o disminuye, el plano neutral Se moverá). Debido a esto, puede ver por qué el plano neutral depende de la corriente, no de la velocidad. La corriente a través del estator y / o armadura (que depende de la carga) determina la fuerza de los campos magnéticos, que a su vez determina la ubicación del plano neutral.

Los cepillos se pueden desplazar para alinearlos con el plano neutro. Pero dado que la ubicación del plano neutral depende de la carga, es posible que no haya una posición ideal ("correctamente alineada") para cambiar los cepillos porque la mayoría de las aplicaciones no tienen un solo punto de carga. También es importante tener esto en cuenta si su aplicación requiere rotación en ambas direcciones. En mi experiencia, la mayoría de los diseñadores de motores confían en una combinación de experiencias pasadas y experimentos para determinar la alineación correcta del cepillo para una aplicación determinada.

    
respondido por el Eric

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