2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3, 4  След.
 
 Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение15.08.2021, 13:46 


02/08/20
32
Из глубины Уральских гор
Почему многофазные цепи питания электродвигателей обычно делают с нечетным числом фаз (3-х, 5-ти, и т.д.)? Не встречал подобных систем с четным числом фаз (кроме двух-фазных).
Собственно, хотел задать только один этот вопрос, но тема довольно интересна в прикладном плане "вообще", поэтому с удовольствием выслушаю мнения оппонентов и по смежным вопросам:
К примеру, будет ли иметь преимущество (в чем-либо) допустим, восьми-фазный синхронный электромотор по сравнением с классическим трех-фазником, при прочих равных условиях?
Можно ли считать таким восьми-фазным электромотором двигатель с восемью обмотками статора, при условии их коммутации по схеме:
1) Начало первой обмотки, конец первой обмотки-конец пятой обмотки, начало пятой обмотки.
1) Начало второй обмотки, конец второй обмотки-конец шестой обмотки, начало шестой обмотки.
1) Начало третьей обмотки, конец третьей обмотки-конец седьмой обмотки, начало седьмой обмотки.
1) Начало четвертой обмотки, конец четвертой обмотки-конец восьмой обмотки, начало восьмой обмотки.
Такое упрощение возникает из сдвига фаз восьмифазной сети (45 градусов), при котором пятая, шестая, седьмая и восьмая фазы сдвинуты относительно первой, второй, третьей и четвертой фазы на 180 градусов. Скоммутировав обмотки показанным выше образом (последовательно-противофазно) можно упростить схему генератора, реализовав генерацию только первых четырех фаз, но увеличив в два раза выходное напряжение каждой фазы.
Правильны ли мои рассуждения, и не допускаю ли я какой-то дилетантской ошибки?

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение15.08.2021, 17:21 


02/08/20
32
Из глубины Уральских гор
Упс... Извините, допустил неточность. Подразумевается такая нумерация коммутации обмоток: 1), 2), 3) 4).
1) Начало первой обмотки, конец первой обмотки-конец пятой обмотки, начало пятой обмотки (конец первой "комбинированной" обмотки).
2) Начало второй обмотки, конец второй обмотки-конец шестой обмотки, начало шестой обмотки (конец второй "комбинированной" обмотки).
3) Начало третьей обмотки, конец третьей обмотки-конец седьмой обмотки, начало седьмой обмотки (конец третьей "комбинированной" обмотки).
4) Начало четвертой обмотки, конец четвертой обмотки-конец восьмой обмотки, начало восьмой обмотки (конец четвертой "комбинированной" обмотки).

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение15.08.2021, 22:44 


27/08/16
9426
GorSMS в сообщении #1528772 писал(а):
Не встречал подобных систем с четным числом фаз (кроме двух-фазных).
Асинхронников таких полно. На 1800 (1500) RPM. Для коммутатора наверное лучше чтобы контакты были несимметричными и переключались не одновременно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение16.08.2021, 08:43 


02/08/20
32
Из глубины Уральских гор
Интересуют исключительно синхронные электродвигатели, с питанием синусоидальным многофазным напряжением. В рассматриваемом примере - восьмифазный вариант. Кстати, а где вы встречали многофазные (с числом фаз более трех) асинхронные машины?
Вопрос генерации "многосинуса" оставим за кадром - решается тривиально с помощью простейшего микроконтроллера и ШИМ.
Так как рабочее напряжение и подводимая к электромашине мощность не велики (12...18 вольт, 30...40 Вт), то в качестве фазных драйверов вполне можно применить обычные интегральные УНЧ класса D, благо таких не мало. Бонус - простота регулировки крутящего момента на валу с помощью штатного регулятора громкости. :D

Конечная цель: получить максимальную плавность хода на сверхнизких оборотах в диапазоне 0,1...2,0 об/сек.

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение16.08.2021, 11:51 
Аватара пользователя


07/03/16

3167
Для получения равномерно вращающегося магнитного поля достаточно трехфазной обмотки на статоре. Плавность хода ротора будет определяться стабильностью его нагрузки. При нестабильной нагрузке придется изворачиваться.

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение16.08.2021, 12:51 


02/08/20
32
Из глубины Уральских гор
Emergency в сообщении #1528807 писал(а):
Для получения равномерно вращающегося магнитного поля достаточно трехфазной обмотки на статоре.
Это далеко не так. Мало получить равномерную угловую скорость магнитного поля в статоре, необходимо добиться и стабильного значения МДС в любой фазе поворота этого поля.
Пульсации вектора МДС в трехфазном статоре достигают 5% от максимального значения (точную цифру не помню, а считать лень). Для сравнения - в восьмифазном статоре эта величина изменяется всего на 1,4% (рассчитывал буквально вчера). И это данные для нулевой нагрузки на валу двигателя. Под реальной нагрузкой нестабильности растут в разы.
К этому нужно добавить нестабильность, возникающую из-за реакции магнитных потоков в системе статор-ротор в машине с возбуждением от постоянных магнитов (а маломощные синхронные машины строятся обычно на постоянных магнитах), от разрядности ШИМ генератора фазных напряжений, от неточности изготовления механических и электрических компонентов двигателя, и т.д.

Что касается неравномерности нагрузки, то тут все просто. Если нагрузка не превышает максимально допустимую, при которой происходит срыв синхронизации (опрокидывание), то нестабильность фазы угла поворота вала ротора не может превышать 1/2 углового деления.

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение16.08.2021, 13:01 


27/08/16
9426
GorSMS в сообщении #1528811 писал(а):
Пульсации вектора МДС в трехфазном статоре достигают 5%
Вы фазы по внешнему питанию считаете? Какая разница, какое количество фаз? Высшие угловые гармоники зависят только от количества полюсов и от их геометрии. Но если бы всё решалось только количеством полюсов, то шаговый двигатель работал бы идеально и бесшумно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение16.08.2021, 13:08 


02/08/20
32
Из глубины Уральских гор
Шаговый двигатель (обычно двух- или четырех-фазный, в зависимости от схемы коммутации обмоток) по определению не может работать "идеально и бесшумно". Возьмите в руки любой такой моторчик, и покрутите вал. Почувствуете реакцию мотора. Кроме того, даже в микрошаговых режимах ротор "скачет" из одного положения в другое, а не перемещается плавно, и с равной угловой скоростью.
При увеличении числа фаз сети питания синхронной машины улучшается стабильность суммирующего вектора МДС, о чем я написал выше. Это непреложный факт, спорить с которым бессмысленно. Постройте графики векторов МДС для трех-фазного статора и для статора с бОльшим числом фаз, и сами убедитесь в этом. Увеличение числа зубцов статора и пар полюсов ротора добавляют стабильности вращения, и это тоже факт.

Однако вопрос о том, почему обычно делают нечетное количество фаз питания электрических машин остается актуальным. :D

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение16.08.2021, 13:27 


27/08/16
9426
GorSMS в сообщении #1528814 писал(а):
Возьмите в руки любой такой моторчик, и покрутите вал. Почувствуете реакцию мотора.
Разумеется, в любом электромоторе есть остаточная намагниченность железа, которая будет "цеплять" ротор с постоянными магнитами при попытке его провернуть рукой.

-- 16.08.2021, 13:28 --

GorSMS в сообщении #1528814 писал(а):
Увеличение числа зубцов статора и пар полюсов ротора добавляют стабильности вращения, и это тоже факт.
Дешевый шаговый двигатель - контрпример.

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение16.08.2021, 14:33 


02/08/20
32
Из глубины Уральских гор
realeugene в сообщении #1528815 писал(а):
... в любом электромоторе есть остаточная намагниченность железа, которая будет "цеплять" ротор с постоянными магнитами...
И снова вы ошибаетесь. Здесь дело не в остаточной намагниченности железа, а в том, что магнитные силовые линии ротора с постоянными магнитами стремятся замкнуться по путям с наименьшем магнитным сопротивлением. Такими путями являются зубцы ротора, вот за них-то и "цепляются" магнитные потоки ротора. Но существуют так называемые беззубцовые конструкции статора, в которых фазные обмотки намотаны не на магнитопроводах, которых вообще нет. Правда, эффективность таких моторов существенно ниже, но в ряде специальных задач и не требуется получать на валу большой крутящий момент. Здесь на первом плане стоит требование максимальной плавности хода при минимуме вибраций/детонаций. Например - в приводах следящих оптических устройств.

Цитата:
Дешевый шаговый двигатель - контрпример.
Контрпример чему? Мы (в данном случае - я) говорим о прецизионной технике. Каким примером здесь может быть дешевый шаговый двигатель? :mrgreen:

Вы можете сказать что-то конкретное по вопросу, который меня интересует?

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение16.08.2021, 14:49 


27/08/16
9426
GorSMS в сообщении #1528817 писал(а):
Мы (в данном случае - я) говорим о прецизионной технике.
Ну так с этого и начинайте. Мол, у конкурентов стоят такие вот двигатели и такие и такие вот параметры, нужно изобрести прецезионный двигатель чтобы было лучше и проще. А шаговый двигатель вполне пока всё ещё попадает под ваше определение, тем более, что с микрошагом он используется и для достаточно прецезионных перемещений. Про тонкости конструкции прецезионных двигателей я вам сказать ничего не могу. Удачи!

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение16.08.2021, 17:01 


27/08/16
9426
GorSMS в сообщении #1528817 писал(а):
И снова вы ошибаетесь. Здесь дело не в остаточной намагниченности железа, а в том, что магнитные силовые линии ротора с постоянными магнитами стремятся замкнуться по путям с наименьшем магнитным сопротивлением.
И, кстати, у 200-полюсного шаговика при ручном провороте всего 50 скачков. Лучше теорию почитайте.
У шаговика на 200 шагов.

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение16.08.2021, 19:22 
Аватара пользователя


07/03/16

3167
GorSMS в сообщении #1528811 писал(а):
Emergency в сообщении #1528807 писал(а):
Для получения равномерно вращающегося магнитного поля достаточно трехфазной обмотки на статоре.
Это далеко не так...

Вообще-то это так. Не так это в частных случаях.

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение16.08.2021, 19:35 


27/08/16
9426
Всё упирается в меру этой неравномерности. В любом случае, сделать прецезионую силовую магнитную систему, да ещё без гистерезиса, довольно сложно, как мне кажется. Традиционно в ЧПУ сажают на вал энкодер положения вала, который легче сделать более точным. И замыкают контур обратной связи по положению.

 Профиль  
                  
 
 Re: Многофазные синхронные электродвигатели
Сообщение16.08.2021, 19:59 
Аватара пользователя


07/03/16

3167
realeugene в сообщении #1528839 писал(а):
Традиционно в ЧПУ сажают на вал энкодер положения вала, который легче сделать более точным. И замыкают контур обратной связи по положению.

Да. И тогда проблема сводится к числу импульсов на оборот энкодера и времени обратной связи. Благодаря развитию процессоров (росту частоты и снижению скорости) копеечный сканер обеспечивает характеристики устройств, которые 30 лет назад стоили в 100 раз дороже.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 51 ]  На страницу 1, 2, 3, 4  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


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

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group