Почему бесщеточные моторы не «короткие»?

11

В школе всегда учат, что никогда не следует замыкать клеммы аккумулятора, потому что провода перегреваются от сильного тока.

Если вы посмотрите на бесщеточный мотор, вы увидите, что это не что иное, как катушки провода. Так почему же эти двигатели не «замыкают» силовые провода? Чем это отличается от замыкания клемм аккумулятора? Как регулируется ток при работе двигателя?

user1527227
источник
1
Бесщеточные двигатели не подключены непосредственно через клеммы аккумулятора. Если бы они были, они бы действительно сгорели. Контроллер BLDC используется для создания формы волны переменного тока (довольно сложный процесс из-за необходимости обратной связи с положением двигателя), который видит значительный импеданс от индуктивности обмоток, а также обратную ЭДС от движения ротора; это предотвращает протекание нежелательно больших токов.
перицинтион
Я замкнул один с батареей 9V.
Почему индукторы не "короткие"?
Ник Т

Ответы:

16

Эти провода образуют катушки, поэтому они длинные . Каждый бит провода имеет некоторое сопротивление, и все эти биты провода в конец приводят к достаточно значительному сопротивлению, чтобы не выглядеть как «короткое замыкание».

Эти провода, закороченные на источнике напряжения, как раз и являются источником тока останова двигателя. Это просто напряжение, приложенное к катушкам, деленное на их сопротивление.

Когда двигатель работает, присутствует другой эффект. Двигатель фактически действует как генератор, так что вращение в прямом направлении вызывает напряжение на катушках. Это напряжение противоположно тому, которое подается внешним источником питания. Следовательно, ток через двигатель представляет собой напряжение питания за вычетом этой обратной ЭДС, создаваемой двигателем, действующим в качестве генератора, и этот результат делится на сопротивление катушки. Чем быстрее двигатель вращается, тем меньше ток, потому что более высокая противо-ЭДС вычитается из напряжения возбуждения.

Этот эффект обратной ЭДС также ограничивает максимальную скорость двигателя. На некоторой скорости внутренняя ЭДС, создаваемая внутри, отменяет приложенное напряжение, и ничего не остается приводящим в движение двигатель. Конечно, он не будет вращаться на этой скорости, так как его больше ничто не ведет, но он работает на немного более низкой скорости, если ничто не загружает двигатель.

Олин Латроп
источник
1
+1 Красиво и понятно (конечно). Отмечая, что ваше объяснение распространяется на щеточные моторы, может быть полезно. В духе сезона и прискорбной интернациональности сайта, (единственное) число случаев правописания в США будет игнорироваться :-). | Хм - скорость скольжения - совершенно новый путь для погружения в синхронные двигатели. Нет! Остановись пока впереди :-).
Рассел МакМахон
Кто бы ни отрицал это: что именно вы считаете неправильным, вводящим в заблуждение или плохо написанным?
Олин Латроп
Я не понизил голос, но IMO, порядок, в котором вы представляете два эффекта (сопротивление провода и обратная ЭДС), выглядит немного задом наперед. Когда я впервые открыл страницу, я увидел только первые два абзаца вашего ответа, и я был готов понизить его, прежде чем прокрутить вниз и увидеть остальные.
Илмари Каронен
3

«Короткое замыкание» - это соединение с низким сопротивлением и низкой индуктивностью. Катушка двигателя представляет собой соединение с умеренным сопротивлением и высокой индуктивностью. Индуктивность снижает скорость, с которой ток увеличивается с 0 (в начальный момент подключения), а сопротивление ограничивает максимальный ток, который может протекать. Таким образом, даже если у вас есть катушка двигателя непосредственно через батарею, пока соединение не поддерживается очень долго, нет возможности для тока, проходящего через него, выйти из-под контроля.

Игнасио Васкес-Абрамс
источник
Спасибо. Применимо ли это объяснение к трансформаторам?
user1527227
В общем да. Но трансформатор также (обычно) имеет переменное напряжение, которое увеличивает влияние индуктивности на цепь.
Игнасио Васкес-Абрамс
3

Вы упоминаете бесщеточный станок. Для этого требуется форма возбуждения переменного тока (инвертор, контроллер и т. Д.). Возьмите однофазную бесщеточную машину постоянного тока (тот же аргумент для однофазного BLAC, или многофазного ...)

Если бы вы взяли батарею и подключили ее непосредственно к фазам этой бесщеточной машины, произошло бы несколько вещей

  1. Моментально статор станка будет выглядеть как разомкнутая цепь, так как по сути это индуктор реального мира: R + L (для индуктивности линии 100 мкГн может быть 0,1R)

  2. Ток будет расти в соответствии с V = L ди / дт

  3. Как только ток течет, возникает поток воздушного зазора ротора, который, в свою очередь, создает крутящий момент на роторе, и он поворачивается (если он не выровнен) и, по существу, блокирует ротор.

  4. В зависимости от других соображений необходимо отметить несколько других интересных моментов. Предел тока будет основан на сопротивлении эквивалентной серии вашего источника плюс сопротивление обмоток. Теперь статор действует как действительно хороший радиатор, поэтому примите это во внимание.

    4а. Если устойчивый ток короткого замыкания является значением, которое машина может выдержать, то она будет сидеть там, создавая крутящий момент на своем валу

    4b. Если, однако, это не так (более чем вероятно, для чего-либо от небольшой батареи ...), обмотки статора будут нагреваться, и изоляция сломается, закоротит витки, распространятся короткозамкнутые витки, будет короткое замыкание.

Если присутствовал инвертор + контроллер, в зависимости от сложности они могут ШИМ статора до фиксированного уровня тока, чтобы контролировать крутящий момент в пределах, указанных в конструкции машины + инверторы.

Проще говоря, в зависимости от батареи, ее способности к проворачиванию и способности машины выдерживать ток останова, вы не сможете поставить ее прямо на бесщеточную машину по точно таким же причинам.

Теперь, если они были подключены к машине с постоянным током (щетки), ротор начал бы вращаться, и ток будет ограничен из-за коммутации и скорости ротора.

JonRB
источник
0

Я думаю, что он пытается понять, почему соприкасающиеся катушки не все короткие. Я полагаю, что ответ, который он ищет, состоит в том, что проволока имеет тонкое полимерное покрытие, прежде чем она будет намотана на ламинаторы статора. Именно это смоляное покрытие удерживает ток, протекающий «по линии» по проводу. Когда бесщеточный двигатель выходит за пределы его текущего номинального значения, он может перегреться и сжечь часть смолы. Когда это происходит, провода теперь могут свободно касаться и обмениваться электронами, и мотор теперь не работает. Это покрытие прозрачное, поэтому, если вы не посмотрите или не поцарапаете его, вы не сможете увидеть, что оно есть.

Леви
источник
Это действительно не решает вопрос. Эмалирование на проводе, скорее всего, было воспринято как данность, как это часто бывает в обмотках двигателя. Обеспокоенность была связана с общим сопротивлением постоянного тока катушки и работой двигателя. На вопрос также был дан правильный ответ в правильном контексте, как из принятого ответа, так и из прочтения всех остальных ответов.
user2943160
на самом деле это была одна часть моего вопроса. Спасибо.
user1527227 11.09.16