Главная

ЧаВо

Тесты

Фотографии

Контакты

Сборки

Мотор-1

Мотор-2

Мотор-3

Мотор-4

Мотор-4v2

Мотор-5

Мотор-6

Мотор-7

Мотор-10

YouTube

Разное

Новости

Сообщение

Ссылки

DIAZ SYSTEMS - FAQ Часто-задаваемые вопросы

ВОПРОС :

Какой угол должен быть между датчиками Холла для конфигурации мотора 12N14P, 24N28P, 48N56P ?

ОТВЕТ :

Вот программа под Windows, разработанная мной, для определения угла установки датчиков Холла. Также программа позволяет расчитать конфигурацию BLDC-мотора с внешним ротором.
При наведении курсора на элемент управления появляется подсказка относительно элемента. Программа имеет русский и английский интерфейсы.
Программа в процессе разработки и в неё будут добавляться новые функции.
Если у вас возникнут вопросы относительно программы или пожелания, то вы можете оставить сообщение автору в разделе "Сообщение"
Windows10 может саботировать выполнение программы по известной причине... ей не нравится, что программа не имеет цифровую подпись,
поэтому Вы должны вручную установить разрешение для этой программы. Программа содержит только математические формулы и рисование на 2D-канве,
что позволяет ей работать под любой версией Windows.



BLDC Outrunner (mod 13-01-2022) (ZIP, 505 KB) - Загружено 439 раз.
BLDC Outrunner (Если первая ссылка не работает).


ВОПРОС :

Почему выходят из строя датчики Холла (датчики позиции ротора) ?

ОТВЕТ :

Главная причина - перегрев. Сам датчик греться не может, его греет статор мотора. Тогда почему датчики ставят в зубья статора, зная что датчики скоро выйдут из строя ? Изготовители конечно это знают, но их эта проблема не волнует. Конструктивно это проще всего - вставить датчики Холла в зубья статора. Такое размещение датчиков создаёт еще одну проблему, неменее важную, чем выход из строя датчика Холла - магнитное поле от катушки статора сбивает сигнал от датчика, который идёт в контроллер. Этого сбоя нет пока мотор работает без нагрузки, но под нагрузкой это происходит тем сильнее, чем больше нагрузка. Некоторое время назад я тоже стролкнулся с этой проблемой в своих первых моторах и принял меры - изменил место расположения датчиков Холла. Для этого в конструкцию мотора была введена дополнительная деталь. С тех пор (с 2017 года) в своих моторах я устанавливаю датчики Холла так, что они не контактируют со статором. Эффект от этого нововведения был поразительный - значительно вырос КПД мотора !
Подробно о проблеме ...
Контроллер принимает от 3-х датчиков Холла 3-х разрядный двоичный код ... 100, 110, 010, 001, 101, 100. Только эти 6 комбинаций воспринимаются контроллером как правильная работа мотора, причём в определённой последовательности. Оставшиеся 2 комбинации 000 и 111 воспринимаются контроллером как сбой синхронизации ! При получении такого ошибочного кода "мозг" контроллера прерывает подачу управляющих сигналов на силовые транзисторы, тоесть останавливает мотор на время действия этих ошибочных сигналов, а затем, при получении правильных комбинаций продолжает питать мотор. Иными словами, мотор начинает работать прерывисто ! А под нагрузкой, сами понимаете, это вызывает перегрузки и перегрев статора. Вот почему низкий КПД у китайских моторов, и вообще у всех моторов, у которых датчики установлены в зубья статора ! Проблема возникает именно в работе под нагрузкой.
Некоторые фирмы решают эту проблему путём замены датчиков Холла резольвером, который гораздо дороже и значительно изменяет конструкцию мотора. Лично меня такое решение не устраивает, и дело не в цене. Я пошел своим, более недорогим путём, и который не изменяет общую форму моих моторов.


ВОПРОС :

Почему BLDC-моторы некоторых китайских фирм потребляют огромную мощность работая без нагрузки ?

ОТВЕТ :

Я исследовал один из таких китайских моторов. Названия фирм я на своих страничках не публикую по понятным причинам. Но перейдя по ссылке вы сможете найти название данной китайской фирмы внизу страницы. Заявленные параметры мотора вы найдёте тамже. А вот что в реальности выдаёт этот мотор я сейчас доложу ... Были проведены тестовые запуски этого мотора без нагрузки при питании 70V, мотор работает с датчиками Холла. Тесты показали ток 35A при 3500RPM. Это конечно кошмар - 2,5KW на холостом ходу ! После этого мотор был разобран и исследован. Вот что обнаружилось ...
1 - Конфигурация мотора не предполагает нормальную работу ни с датчиками Холла, ни без них. А именно, этот мотор имеет конфигурацию 24N28P, но при этом имеет стандартную намотку ABCABCABC... - это главная причина того, что мотор потребляет большую мощность на холостом ходу. Плюс датчики Холла установленны не в те зубья, в которые нужно для данной конфигурации мотора. Естественно, ни о каком КПД в 90%, как заявленно на сайте, речи идти не может !
2 - Судя по толщине зубьев, и вообще по объёму статорного железа, этот мотор не выдаст заявленную мощность, разве что в пике, и то на пару секунд. Реально этот мотор выдает 7KW, тоесть 1/3 от заявленной. 3 - Даже если статор и могбы выдать полную мощность, то обмоточный провод такой нагрузки точно не выдержит. Обмотка сделана лицендратом из нескольких сотен проводов диаметром примерно 0,05 мм. Качество исполнения обмотки не внушает уверенности, что все эти сотни проводков припаяны к выходным контактам фаз мотора.
4 - Конструкция мотора, на мой взгляд, не подразумевает работу под нагрузкой 25KW (32HP). В конструкцию введён дополнительный подшипник большого диаметра, который поддерживает края ротора. Учитывая мощность и механические напряжения, которые возникают при работе под нагрузкой, этот мотор разрушится очень быстро.

Очередная древнекитайская трагедия "Donbayan Freerclobby Co."(название изменено умышленно)




ВОПРОС :

Почему выходят из строя контроллеры при работе с мотором под нагрузкой, хотя до своей предельно - максимальной мощности небыли нагружены ?

ОТВЕТ :

Да, такое явление я тоже наблюдал в процессе испытания своих контроллеров. В конце-концов я выяснил причину пробоя силовых транзисторов контроллера. Оказалось что проблема не в перегрузке по мощности (току), а в завышенном напряжении питания контроллера. Но как это может быть, если питание на контроллер подавалось ниже заявленного производителем в инструкции ? Ещё как может ! Вернее, пока мотор работает без нагрузки проблем нет. Но стоит его нагрузить - возникает пробой силовых транзисторов. Это касается не только китайских контроллеров, а контроллеров вообще. Дело вот в чём ... Например, мы имеем контроллер с максимальным напряжением питания 72V. Как правило, в таких контроллерах (китайских) стоят полевые транзисторы с максимально-допустимым напряжением сток-исток 100 вольт. В любой другой схеме, где используются эти транзисторы, на них можно былобы подавать напряжение до 100 вольт, и проблем не будет, но только не в схеме BLDC-контроллера, которая работает с BLDC-мотором под нагрузкой ! Посмотрите на диаграмму, сделанную при работе контролера с мотором. Показания снимались с фазы мотора относительно общего провода. Тоесть показано что происходит на силовых транзисторах нижнего полумоста, между стоком-истоком.



В данном случае мотор работает без нагрузки при скорости вращения ротора 15 % от максимальной. Обратите внимание, что при питании контроллера 130V откуда-то взялись всплески достигающие амплитуды почти на 100V большие, чем напряжение питания ! Вот мы и увидели главную проблему с помощью осцилографа. Пока мотор работает без нагрузки эти всплески имеют малую длительность и не могут вывести из сторя силовые транзисторы, которы имеют потолок по напряжению 200V. Но как только мощность (ток) вырастет, эти импульсы будут иметь большую длительность и, соответственно, будут иметь достаточную энергию, чтобы пробить силовые транзисторы (!!!) по напряжению. В дополнение скажу, что энергия этих всплесков зависит от конкретного BLDC-мотора и от используемых транзисторов. Для уменьшения амплитуды этих всплесков в схему должен быть введён снабберный блок. Отсюда мой совет : если вы купили контроллер с заявленным напряжением питания 72V, то не питайте его напряжением большим, чем 50V при полной нагрузке мотора, если не хотите испортить контроллер. В первую очередь это относится к китайским контроллерам.


ВОПРОС :

Что вы скажете насчёт китайских BLDC-моторов "Dolben Motor" ? (название изменено умышленно)

ОТВЕТ :

Я сочувствую тем людям, которые приобрели это изделие. Внешне оно конечно похоже на BLDC-мотор, но по реальным характеристикам и качеству работы - это имитация мотора. В своё время я обследовал такое изделие. Как мотор своей работой оно радует только при соблюдении двух условий - мотор работает без нагрузки на валу и мотор не нагрет выше 80°C. Если эти условия не соблюдаются, то это изделие превращается в безсмысленный потребитель электроэнергии. Иными словами - разряжатель аккумуляторов. Этому есть многочисленные подтверждения людей, которые соблазнились на низкую стоимость этого изделия. Люди, видимо, не понимают, что качественный мотор, изготовленный из хороших материалов и качественно собранный мощностью 10-20 кВт, не может иметь рыночную стоимость $300-500. По результатам моих исследований статор для этого изделия сделан не из электротехнической стали, или, возможно, из электротехнической стали, но марки категорически не подходящей для использования в моторах. Магниты, также, сделаны из низкокачественного неодима. И скорее всего не расчитанны на работу при температурах выше 80°C. Они попросту размагничиваются при длительной работе на температурах выше 80°C. Что касается обмоток статора - качество такое, что возникает ощущение, что обмотку делал пьяный китаец, в темноте, левой рукой. Вот полюбуйтесть обмотка G.M.. Но самое ужасное что я увидел в конструкции этого "мотора", так это то, что вдоль пластин пакета статора просверлены отверстия и в них нарезана резьба (М8) для болтов (4 шт.) которые скрепляют статор и корпус ! Это верх идиотизма. Вот именно такая работа и может иметь стоимость $300, и то, только потому что были израсходованны какие-то материалы. Ни о каком КПД речь идти не может ! Я ещё удивляюсь, как они додумались сделать вал из нержавеющей стали ?! Это конечно правильно, при такой конструкции мотора. Но им можно было сделать вал из обычной стали, всё равно это ничего не изменит при таком качестве работы в общем.
К стати, завышением параметров своих моторов грешат не только китайцы. Большинство западных фирм выпускающих BLDC-моторы, не стесняются приписывать своим изделиям фантастические параметры. Например, BLDC-мотор, массой 3 кГ имеет мощность (по тех.паспорту) 10 кВт. Он, конечно, может выдать такую мощность, но только на очень коротком интервале времени (30-60 сек). Но после нескольких таких перегрузок выдет из строя, без возможности восстановления. Об этом, естественно, в тех.паспорте не говорится. И ведь в обмане их не обвиниш, мотор действительно может выдать 10 кВт. Но это пиковая мощность, а не рабочая. Максимальная рабочая мощность с принудительным охлаждением будет равна 10/6*4=6,7 кВт, а номинальная рабочая мощность 10/6*3=5 кВт. Тоесть, если Вы покупаете импортный мотор с заявленной мощностью 10 кВт, то надо считать что это мотор максимальной рабочей мощностью 6,7 кВт.
Что касается моего понимания, то для меня BLDC-мотор мощностью 10 кВт - это мотор, который способен работать неограниченное время под нагрузкой 10 кВт без выхода из строя. При этом выдавать на валу всю мощность, потреблённую от аккумулятора, с максимально-возможным КПД (до 97%).

Древнекитайская трагедия "Dolben Motor" от механика "Электросамокатчик"

Смотреть полную версию трагедии на YouTube


ВОПРОС :

В чём отличие между BLDC-моторами которые использую датчики Холла в своей конструкции
и теми которые работают без датчиков Холла ?

ОТВЕТ :

Данная постановка вопроса не совсем корректна по отношению к BLDC-мотору и ответ очевиден -
в одном есть датчики Холла, а в другом их нет. В остальном моторы имеют абсолютно
одинаковую конструкцию. Этот вопрос скорее относится не к мотору, а к контроллеру,
который управляет мотором. Вот после этого уточнения отвечаю ...

Суть в том, что для управления скоростью вращения ротора мотора микропроцессор контроллера
должен знать в каком положении в каждый момент времени находится ротор. Это осуществляется
с помощью обратной связи. Тоесть, микропроцессор не только посылает сигналы которые заставляют
вращаться ротор, но и принимает сигналы от мотора с помощью которых микропроцессор определяет
когда подать очередной импульс в мотор чтобы его ротор вращался с нужной скоростью.
Таким образом осуществляется синхроная работа микропроцессора и мотора.

В варианте с датчиками (3 шт.) при вращении ротора на выходе датчиков, под воздействием поля
магнитов ротора, образуются кодовые комбинации. Это можно сравнить с трёхразрядным двоичным кодом.
Эта кодовая комбинация подаётся в микропроцессор, а он, обработав сигнал, выдаёт для мотора
питающий импульс. Это упрощенное описание механизма работы мотора с датчиками.

В варианте без датчиков для реализации обратной связи используется сигнал EMF (ElectroMotive Force)
"ЭлектроДвижущая Сила". Суть заключается в следующем...
В основе лежит компаратор. На его отрицательный вход подаётся половина напряжения питания мотора,
полученная с резисторного делителя (два резистора равного сопротивления в пределах 20-200 КОм).
На положительный вход компаратора подается сигнал снятый с другого резисторного делителя,
три резистора которого снимают напряжение с трёх фаз мотора. В результате вращения ротора
на положительном входе компаратора присутствует сигнал треугольной формы, симметричный
по амплитуде относительно половины напряжения питания мотора. Как только этот сигнал превышает
половину напряжения питания - на выходе компаратора возникает положительный импульс
который принимает микропроцессор. Дальше, как и в варианте с датчиками, микропроцессор
выдаёт для мотора питающий импульс.

Из вышесказанного ясно, что алгоритмы программ, прошитых в микропроцессорах,
отличаются друг от друга. Но результат выдают одинаковый - стабильная работа мотора при любой
скорости вращения ротора, при любой нагрузке на валу.

Напрашивается вопрос - зачем использовать датчиковый тип, если без датчиков конструкция мотора проще,
а результат тотже ? Ответ - всё зависит от того в каком устройстве используется выбранная схема.
В варианте с датчиками при запуске мотора микропроцессор заранее знает исходную позицию ротора.
А в варианте без датчиков контроллер сначала не знает позицию ротора и чтобы её узнать он должен
дать случайный (!!!) питающий импульс на мотор чтобы сдвинуть ротор с места. И только когда
в микропроцессор придёт первый импульс сигнала обратной связи (EMF), он будет готов начать
нормальну работу по своему алгоритму управления мотором. Момент старта ротора хорошо виден
на видео первого и второго моторов. В первом моторе - ротор сначала дрожит потом раскручивается.
Во втором моторе - сначала делает небольшой шаг в обратную сторону, а потом раскручивается в нужную.
И чем правильнее изготовлен мотор, тем слабее проявляются "конвульсии" ротора при старте (второй мотор).
Это очень принципиальный, и очень важный момент ! Для тех кто пока не уловил перспективу - объясняю...
Как я сказал ранее - всё зависит от того в каком устройстве используется выбранная схема. Например,
нашим устройством является электромобиль. Механическая нагрузка (через редуктор или напрямую)
передаётся от мотора колесу. Что мы имеем в момент старта электромобиля ? Большую токовую нагрузку
на обмотки мотора, проводники и цепи контроллера. Ведь электромобиль имеет приличную массу
плюс масса пассажира. Теперь по каждому варианту...
Если мы используем вариант с датчиками, то как я сказал ранее, микропроцессор заранее знает
позицию ротора, поэтому при старте электромобиля мотор начинает работу с нормальными (допустимыми)
токовыми перегрузками и входит в нормальный режим работы сразу. А в варианте без датчиков,
как сказано раньше, мотору придется сначала дёрнуть электромобиль с огромной токовой перегрузкой,
а затем, если удастся засинхронизироваться, система продолжит работу в нормальном режиме.
Конечно эту проблему можно обойти если мотор не встроен в колесо, а соединяется с колесом через
механизм сцепления. В этом случае мотор стартует без нагрузки. И после того как ротор наберёт обороты
на него можно подать механическую нагрузку сцеплением. Собственно так и происходит
в современных автомобилях с Д.В.С. Теперь можно сделать вывод...

Мотор с датчиками необходимо использовать в устройствах которые в момент старта мотора держут
под большой механической нагрузкой его ротор. Например электромобили, электромотоциклы.
Мотор без датчиков можно использовать в устройствах где в момент старта мотора на его валу нет большой
механической нагрузки. Например электросамолёты, электроплавательные средства, или просто вентиляторы.

ВОПРОС :

Почему кольцо ротора сделано из стали, а не из дюрали ?

ОТВЕТ :

Этого требует принцип работы подобных моторов. Магниты должны размещаться на магнитопроводящем металле, например сталь. А крышка ротора наоборот, должна быть из магнитоНЕпроводящего металла, например дюраль.
Это относится к конструкциям моторов, размещенных на этом сайте.

ВОПРОС :

Какой клей вы используете для склевания пластин статора ?

ОТВЕТ :

Это эпоксидный клей производства Чешской Республики, расфасованный в Харькове. Я перепробовал около десятка марок эпоксидного клея разных производителей, а выбрал эту потому, что она наиболее подходит по своим свойствам для этой задачи. Этотже клей используется для фиксации магнитов на кольце ротора и для фиксации проводов в катушках статора. К стати, в инструкции не написано, но перед использованием отвердитель нужно хорошо взболтать в течении 5 минут, иначе клей может не затвердеть.
 
 
 
 

© Diaz Systems, 2011-2022
68493 • 2