Motor trifásico sin escobillas (BLDC) en el modo generador de corriente de caída

El ángulo de carga

Su BLDC se comporta como una máquina síncrona, la única diferencia es que le asigna tensiones de bloque en lugar de tensiones sinusoidales como entrada. Eso significa que los principios de la máquina síncrona se pueden utilizar en su máquina.

El ángulo de carga es una medida (como lo dice el nombre) de la carga de la máquina. Como puede ver en la siguiente figura, es el desplazamiento relativo del rotor con respecto al eje del campo.

Lasegundafiguralemuestracómoelpar(olapotencia)delamáquinadependedelángulodecarga.Puedeverquehayunmáximoen\$90^\circ\$.Despuésdeesto,laslíneasdeflujosedesgarranyelparsereduce.Esosignificaquesipasaestepunto,sumotorperderáparydisminuirálavelocidad.

La ecuación simplificada que describe este comportamiento es: $$ T = \ frac {3UE} {X_s \ omega} \ sin \ delta $$

Para referencias y una breve explicación, vea este enlace .

EDITAR: En relación con el comentario

La sincronicidad es irrelevante, eso es cierto. Lo que vale la pena pensar es en la estabilidad. Hagamos un pequeño cálculo, la tensión inducida se divide entre la resistencia al cortocircuito y la reactancia de la máquina (descuidaremos \ $ R_ {SC} \ $ según sea necesario):

\ begin {equation} \ underline {E} = {{jX_s} \ underline {I} + R_ {SC} \ underline {I}} \ nonumber \\ E \ angle \ delta = {{jX_s} I \ angle \ varphi + R_ {SC} I \ angle \ varphi} \\ I \ angle \ varphi = \ frac {E \ angle \ delta} {{jX_s} + R_ {SC}}; R_ {SC} < < X_s \\ I \ angle \ varphi = \ frac {E \ angle (\ delta-90 ^ \ circ)} {{X_s}} \\ I \ angle- \ varphi = \ frac {E \ angle (\ delta-90 ^ \ circ-2 \ varphi)} {{X_s}} \ end {ecuación}

Vamos a multiplicar por la corriente para obtener las pérdidas (multiplique por \ $ \ subrayado {I} ^ * \ $): $$ IE \ angle (\ delta- \ varphi) = {{jX_s} I ^ 2 + R_ {SC} I ^ 2} $$

Las pérdidas son el último término \ $ P_ {pérdida} = R_ {SC} I ^ 2 \ $, podemos igualarlas con la parte real del resto de la ecuación: $$ P_ {pérdida} = \ mathfrak {R} \ {IE \ angle (\ delta- \ varphi) - {jX_s} I ^ 2 \} \\ P_ {pérdida} = \ mathfrak {R} \ {\ frac {E \ angle (\ delta) E \ angle (\ delta-90 ^ \ circ-2 \ varphi)} {{X_s}} \} \\ P_ {pérdida} = \ frac {E ^ 2 \ cos (2 \ delta-2 \ phi-90)} {{X_s}} $$

Estas son las pérdidas, no realmente comparables a la ecuación de torque anterior. Veamos qué sucede con el ángulo de carga mientras tanto: $$ 1 \ angle \ delta = \ frac {{jX_s} I \ angle \ varphi + R_ {SC} I \ angle \ varphi} {E}; R_ {SC} < < X_s \\ 1 \ angle \ delta = \ frac {{X_s} I \ angle (\ varphi + 90)} {E} \\ \ delta = \ varphi + 90 $$ Para un corto ideal, será inestable como se puede ver en la última ecuación. Poner algunas resistencias en lugar de un corto, debería funcionar mejor. Los condensadores también ayudarían, simplemente calcúlelo primero con las ecuaciones dadas. ¡Cuidado con las tres fases, este es el cálculo de una fase!

No creo que estés deteniendo (deteniendo) el rotor, hay un coche tirando de él ...

Sin embargo, recuerde que la corriente generada genera su propio campo, oponiéndose al campo PM. En algún momento habrá una cancelación (parcial) del campo, y por lo tanto una generación de voltaje reducida, una corriente de bloqueo reducida, un par motor reducido, en un punto donde el campo de un polo se está cayendo de todos modos y antes de que el siguiente polo se enganche completamente. Es un poco más complejo que esto, cuando un polo del rotor se encuentra entre dos polos del estator, la fase del voltaje que genera en cada uno será diferente. No tengo una comprensión lo suficientemente buena como para describirlo con más detalle.

Por lo tanto, habrá un punto entre los polos en el que el motor se "suelta", antes de que el campo vuelva a aumentar en el siguiente polo.

Con resistencias adecuadas en lugar de un cortocircuito, podrás tirar de ellas con la mano y sentir la tensión a medida que cada polo se engancha.

Creo que eso impone un límite superior al frenado que puede lograr con el motor: para obtener más, necesita un motor más grande, un tambor de torno de menor diámetro o engranajes.

EDITAR: dada la información de que la pulsación se produce a intervalos de 1 a 2 segundos, es evidente que no es la fijación de los polos.

Sospecho que el movimiento de inicio / parada puede deberse a que el cable actúa como un resorte, almacenando energía mientras el motor frena de manera eficiente, pero no está claro por qué el motor de CC cepillado actuó de manera diferente, lo siento.

No estoy seguro de si debo publicar como una respuesta separada a mi propia pregunta o simplemente usar comentarios. He hecho un montón de comentarios (ver más arriba), pero este fue demasiado largo.

"Lo que está ocurriendo aquí es que el par generado es mayor que su carga, por lo que el rotor se detiene". Interesante ... El motor no está conduciendo nada. Está desconectado de cualquier fuente de alimentación. ¿El "torque generado es mayor" que el de la carga? - No hay carga, el motor no está conduciendo nada, está desconectado de la alimentación. El par solo se opone a la rotación mecánica. La rotación mecánica nunca se detiene, ya que el automóvil que desata la línea es mucho más fuerte que este motor. Lo que se detiene es el par, en cuyo punto la rotación se acelera repentinamente (b / c no hay un par opuesto en ese momento), y luego se ralentiza nuevamente cuando el par está de vuelta. No sucedió en un motor enterrado que solía probar esto primero. Tal vez la corriente sea tan alta que desordene el campo magnético de la siguiente fase ... - Su segunda explicación parece tener mucho más sentido. No tenía idea de que la dirección del flujo cambió a una corriente más alta. Nuevamente, no sucedió con el motor cepillado, ese succionador produjo un par de torsión incluso cuando comenzaría a fumar a una corriente alta (35A con una potencia nominal de 25A).

Probaré las resistencias limitadoras, pero ahora tengo dos motores BLDC que no producen un par de torsión constante como generadores (solo probé otro BLDC que tengo). Fenómeno interesante. El par de torsión se acumula y es continuo a ciertas RPM de rotación mecánica externa, y luego comienza a desaparecer por 1-2 segundos y solo regresa en períodos cortos después de eso. El fabricante me acaba de decir que el motor no tiene protección interna contra sobrecargas. No puedo pensar en ninguna razón teórica por la que los BLDC se comporten de esta manera. Como producen CA, probaré un rectificador de diodo trifásico y un elemento de calefacción de baja resistencia como carga.

En resumen, su capacidad de generación es mucho más alta que su carga.

Básicamente, estás "conectando" la máquina, cortocircuitando las 3 fases.

La constante backEMF es proporcional a la velocidad. Cuando el rotor comienza a girar, se induce voltaje. Dado que las fases están en cortocircuito, fluirá una corriente que, a su vez, genera un par, un par que intentará oponerse a su carga.

Cuanto más rápido vaya el rotor, más torque se genera ...

Dependiendo de las características específicas de la máquina eléctrica, podría estar experimentando un debilitamiento del campo, ya que un aumento en la velocidad resultará en un aumento de la corriente que cambiará el vector de flujo del estator con respecto al vector de flujo del rotor, lo que resultará en una caída en el desarrollo. par - > corriente.

Soluciones? Algunas resistencias en serie limitarían la corriente y, por lo tanto, el par, pero eso es un desperdicio. Algún engranaje ayudaría. Diente más pequeño en la carga, más grande en el rotor. Algún componente de fricción ayudaría por igual, pero nuevamente es una pérdida

También una máquina BLDC generará un AC backEMF, no será una onda sinusoidal pura (a menos que el diseñador emag sea ... Rápido). Tendrá una parte superior ligeramente más plana