Многофазные синхронные электродвигатели

[realeugene]

Emergency в сообщении #1529000 писал(а):

ШИМ для регулировки момента? Я думал, что шаговые двигатели позволяют менять частоту.

Шим для того чтобы выдавать нужную форму тока через обмотки при высоком КПД. У обмоток большая индуктивность, импеданс на частоте ШИМ у неё высокий. ШИМ также сейчас питает динамики во всех телефонах. Эффективно, линейно. Ещё и драйвер динамика сам содержит дополнительный бустовый преобразователь, который поднимает напряжение только на пиках громкости с 3-4 до 10-12 вольт.

Микрошаг в шаговиках - это когда через две обмотки пускают ненулевые и не максимальные токи с каким-то соотношением их величин, чтобы был нужный электрический угол.

[rascas]

realeugene в сообщении #1528977 писал(а):

С какой стати? В звезде общий провод компенсирует погрешности обмоток и питания. В идеале через него ток не течёт.

Четырёх фазная сеть со сдвигом фаз 45° это аналог двухфазной сети со сдвигом фаз 90°.
Про особенности двухфазной сети возможно ознакомится в википедии.
Для двухфазной сети допустима передача по трёхпроводной линии, но по общему проводу фаз течёт большой ток. Так же и в случае четырёхфазной сети со сдвигом фаз 45° при использовании пяти проводной линии по общему проводу потечёт большой ток даже в случае симметричной нагрузки на фазы.

[realeugene]

rascas в сообщении #1529005 писал(а):

Для двухфазной сети допустима передача по трёхпроводной линии, но по общему проводу фаз течёт большой ток.

Это всё потому, что двухфазная сеть на самом деле четырехфазная, у которой противоположные по знаку фазы объединены в одну пару проводов. А двухфазная - это однофазная с заземлённым центром.

[Emergency]

realeugene в сообщении #1529002 писал(а):

Микрошаг в шаговиках - это когда через две обмотки пускают ненулевые и не максимальные токи с каким-то соотношением их величин, чтобы был нужный электрический угол.

Можно и не через две, а больше, чтобы нивелировать неточности изготовления статора и ротора.

[realeugene]

Emergency в сообщении #1529013 писал(а):

Можно и не через две, а больше, чтобы нивелировать неточности изготовления статора и ротора.

В массовых дешевых шаговиках две ортогональные обмотки. В шаговике электронно-механических часов одна обмотка.

[GorSMS]

Emergency в сообщении #1528989 писал(а):

Непонятно зачем нужно много фаз если можно сделать много полюсов. Многополюсник выгоднее многофазника, так как обеспечивает больший момент при прочих равных. Зачем нагружать много обмоток частью тока если можно включать их на полный ток?

Еще выгоднее (точнее - оптимальнее) многофазный многополюсник. У описываемого мной мотора 32 пары полюсов.
Почему вы решили, что статорные обмотки будут питаться не "полным током"? Максимальное значение тока обмотки ограничено сечением планарных шин обмотки. При толщине слоя меди 35 мкм и ширине шины 0,7 мм больше двух ампер в обмотку не загнать - перегреется.

P.S. Уважаемые коллеги, слишком много букавок про шаговые двигатели. В очередной раз напоминаю, что они к этой теме не имеют никакого отношения.

[Emergency]

GorSMS в сообщении #1529024 писал(а):

Почему вы решили, что статорные обмотки будут питаться не "полным током"?

Я имел в виду, что при синусоидальном питающем напряжении, не на все обмотки в каждый момент подается амплитудное значение напряжения.

[realeugene]

GorSMS в сообщении #1529024 писал(а):

В очередной раз напоминаю, что они к этой теме не имеют никакого отношения.

У вас же 32 группы по 8 полюсов? То есть через 8 полюсов повтор фазы? Это конструктивно типичный шаговый двигатель, только с 8 обмотками на полный шаг.

[Mihaylo]

Может все-таки из-за особенностей электропитания? $m_1$-фазная мостовая схема выпрямления дает $2\cdot m_1$-кратную частоту пульсаций. Соответственно $m_2$-фазный двигатель (не путать $m_1$ и $m_2$) желательно максимально рассинхронизировать с пульсациями питания.

$2 \cdot m_1 \cdot 50 \sim m_2 \cdot f$

$\frac {f} {50} \sim 2 \cdot \frac{m_1}{m_2}$

Синхронизация данных пропорций будет способствовать механическим биениям, то есть резонансам и шумам.

Для $m_1=1$ желательные нечетные $m_2$ (чем выше, тем лучше), а для $m_1=3$ вроде как то же самое, но $m_2=8$ предпочтительнее чем $m_2=9$. То есть теория про нечетные $m_2$ в целом работает, но есть исключения.

Скольки фазное питание практикуется? Каково $m_1$? Какова схема выпрямления?

[GorSMS]

Emergency в сообщении #1529025 писал(а):

Я имел в виду, что при синусоидальном питающем напряжении, не на все обмотки в каждый момент подается амплитудное значение напряжения.

А разве существуют электродвигатели, в которых НА ВСЕ обмотки В КАЖДЫЙ момент подается амплитудное значение напряжение (читай - постоянный ток)?

realeugene в сообщении #1529026 писал(а):

GorSMS в сообщении #1529024 писал(а):

В очередной раз напоминаю, что они к этой теме не имеют никакого отношения.

У вас же 32 группы по 8 полюсов? То есть через 8 полюсов повтор фазы? Это конструктивно типичный шаговый двигатель, только с 8 обмотками на полный шаг.

Раньше вы предложили мне внимательнее изучать матчасть. Теперь моя очередь отправить вас почитать буквари: у меня 32 группы по 8 фазных, но "беззубых" обмоток. А количество полюсов ротора не всегда кратно числу фаз. Существуют конструкции электромоторов с магнитной редукцией, у которых соотношение количества зубьев статора (фазных обмоток) не кратно количеству пар полюсов ротора. Это соотношение, в принципе, может быть любым, например 8:9, 6:8, или 15:17. В таких машинах ротор движется синхронно с полем статора, но в n-раз медленнее.
А зубья статора и полюса ротора по сути абсолютно разные элементы. В описываемой мной конструкции даже близко не пахнет шаговым двигателем.

-- 19.08.2021, 00:24 --

Mihaylo в сообщении #1529034 писал(а):

Может все-таки из-за особенностей электропитания? $m_1$-фазная мостовая схема выпрямления дает $2\cdot m_1$-кратную частоту пульсаций. Соответственно $m_2$-фазный двигатель (не путать $m_1$ и $m_2$) желательно максимально рассинхронизировать с пульсациями питания.

$2 \cdot m_1 \cdot 50 \sim m_2 \cdot f$

$\frac {f} {50} \sim 2 \cdot \frac{m_1}{m_2}$

Синхронизация данных пропорций будет способствовать механическим биениям, то есть резонансам и шумам.

Для $m_1=1$ желательные нечетные $m_2$ (чем выше, тем лучше), а для $m_1=3$ вроде как то же самое, но $m_2=8$ предпочтительнее чем $m_2=9$. То есть теория про нечетные $m_2$ в целом работает, но есть исключения.

Скольки фазное питание практикуется? Каково $m_1$? Какова схема выпрямления?

А это вообще из какой оперы? При чем в теме про синхронные многофазные электромоторы многофазная схема выпрямления?

[realeugene]

GorSMS в сообщении #1529039 писал(а):

у меня 32 группы по 8 фазных, но "беззубых" обмоток.

Это как? Без магнитопровода между обмотками? У вас какая-то вообще планарная конструкция без магнитопроводов, замыкающих магнитное поле?

[EUgeneUS]

Ответ, похоже, лежит на поверхности. И уже почти дан в теме самим ТС.

1. Пусть у нас имеется нечетное количество фаз с одинаковым сдвигом фаз. Тогда
а) Количество фаз легко удваивается просто коммутацией обмоток.
б) Ток через нулевой провод мал.

2а. Пусть у нас есть четное количество фаз с одинаковым сдвигом фаз. Тогда
а) Количество фаз нельзя удвоить коммутацией обмоток.
б) Ток через нулевой провод всё ещё мал.

Этот вариант хуже первого. Так как два тонких провода дороже одного толстого (с суммарным сечением).
Например, 6-фазный двигатель проще перекоммутировать внутри для питания 3-фазной сетью, чем питать 6-ю фазами.

2б. Пусть у нас есть четное количество фаз с разным сдвигом фаз. Пример: двухфазная сеть со сдвигом фаз 90 градусов. Тогда
а) Количество фаз можно удвоить коммутацией обмоток.
б) Ток через нулевой провод большой. Из-за этой проблемы двухфазную сеть предлагается питать 4-мя проводами, по сути удвоив количество фаз до 4-х.
То есть этот вариант даже хуже 2а, так как предлагается к нему и перейти для снижения тока в нулевом (среднем) проводе.

[GorSMS]

realeugene в сообщении #1529040 писал(а):

Это как? Без магнитопровода между обмотками? У вас какая-то вообще планарная конструкция без магнитопроводов, замыкающих магнитное поле?

Да, вы правы, эту конструкцию можно назвать "планарной" - плоский статор диаметром около 300 мм и толщиной 0,3 мм из фольгированного стеклотекстолита с 256 печатным двухслойными обмотками, приклеенный на плоскую стальную пятимиллиметровую пластину, являющуюся основанием мотора. Над статором расположены 32 постоянных магнита-сегмента, так же приклеенные к аналогичной стальной роторной пластине, вращающейся на оси. Так что, строго говоря, магнитопроводы все же есть, но статорные зубья отсутствуют, что исключает зубцовую реакцию магнитов ротора. По расчетам крутящий момент подобного двигателя при питании восьмифазным синусоидальным напряжением амплитудой 15...18 вольт должен достигать 0,3...0,5 Н*м^2. Прорисован и четырехслойный вариант статора, на случай, если у двухслойного не хватит крутящего момента.

EUgeneUS в сообщении #1529044 писал(а):

Ответ, похоже, лежит на поверхности. И уже почти дан в теме самим ТС.

Боюсь, вы ошибаетесь в своих выводах. Самое главное заблуждение - это попытка проанализировать токи в среднем проводе. Выше я уже не один раз писал, что схема питания "звездой" не рассматривается. Каждая фаза питается по двум проводам, и с некоторой натяжкой можно сказать, что они гальванически развязаны. Это конечно не так, так как питание многофазного генератора и выходных драйверов происходит от постоянных источников, имеющих общую земляную шину. Но для анализа статорных током можно принять такое допущение.
Второе заблуждение заключается в том, что вы (как и некоторые другие участники дискуссии) подменяете понятия фазных напряжений, имеющих определенный временной угол сдвига, на число пар полюсов ротора, или число зубцового деления статора, которые, безусловно, тоже имеют определенные углы пространственного сдвига, но это суть разные вещи, и работают они в системе по разному. Невозможно умножить число фаз питающего напряжения (т.е. изменить угол сдвига фаз) коммутацией фазных обмоток БЕЗ ИЗМЕНЕНИЯ прочих элементов магнитной системы электрической машины. Не зависимо от того, четное число фаз питания или нечетное.
Ну а сравнение стоимости двух тонких проводников и одного толстого в качестве мерила "лучше / хуже" вызывает лишь улыбку.

[EUgeneUS]

GorSMS в сообщении #1529047 писал(а):

Второе заблуждение заключается в том, что вы (как и некоторые другие участники дискуссии) подменяете понятия фазных напряжений, имеющих определенный временной угол сдвига, на число пар полюсов ротора, или число зубцового деления статора, которые, безусловно, тоже имеют определенные углы пространственного сдвига, но это суть разные вещи, и работают они в системе по разному. Невозможно умножить число фаз питающего напряжения (т.е. изменить угол сдвига фаз) коммутацией фазных обмоток БЕЗ ИЗМЕНЕНИЯ прочих элементов магнитной системы электрической машины. Не зависимо от того, четное число фаз питания или нечетное.

Нет, я это не путаю.
Речь исключительно про временной сдвиг между фазами питающего напряжения.
Если у Вас есть две обмотки, которые питаются со сдвигом фаз 180 градусов, но их легко запитать одной фазой, а не двумя, просто перевернув одну обмотку.

GorSMS в сообщении #1529047 писал(а):

Ну а сравнение стоимости двух тонких проводников и одного толстого в качестве мерила "лучше / хуже" вызывает лишь улыбку.

Смех смехом, а из-за этого вместо двух фаз со сдвигом 90 градусов предлагают питать тот же самый двигатель четырьмя проводами, по сути 4-х фазной линией.

[GorSMS]

EUgeneUS в сообщении #1529048 писал(а):

Нет, я это не путаю.
Речь исключительно про временной сдвиг между фазами питающего напряжения.
Если у Вас есть две обмотки, которые питаются со сдвигом фаз 180 градусов, но их легко запитать одной фазой, а не двумя, просто перевернув одну обмотку.

Ну тогда вы просто не внимательно читаете мои сообщения. В самом первом я как раз и описал такой ЧАСТНЫЙ случай. Подобная коммутация возможно лишь для сдвига двух фаз на 180 градусов, а это, в свою очередь, возможно лишь при четном количестве фаз питания машины. Чем я и поспешил воспользоваться задолго до вашего совета.

Цитата:

Смех смехом, а из-за этого вместо двух фаз со сдвигом 90 градусов предлагают питать тот же самый двигатель четырьмя проводами, по сути 4-х фазной линией.

Ну да, это весьма экономически обосновано, тем более, что и генератор фаз, и мощные драйверы расположены на одной плате со статорными обмотками.

-- 19.08.2021, 12:07 --

GorSMS в сообщении #1529049 писал(а):

Подобная коммутация возможно лишь для сдвига двух фаз на 180 градусов, а это, в свою очередь, возможно лишь при четном количестве фаз питания машины.

Упустил еще один принципиально важный фактор: форма фазного напряжения должна быть при этом симметрична относительно нуля. Это либо синус, либо треугольник, либо меандр, либо их производные.