"Мотор-колесо" - конструкция, управление и т.д.

Burrdozel написал : Есть вещи, особенно высокотехнологичные, которые проще и дешевле купить. Раскурочить и подковать

"В точку!" (c) Дафна из "В джазе только девушки" :)

Burrdozel написал : хочет сказать, но не может сформулировать

Ну да. Похоже, пытается предупредить о каких-то подводных граблях. Интересно.

Для Рыжий Тигра.

Вы пишите: «Зато, периодически тыркая в обмотки короткими импульсами, удастся увидеть форму тока в катушках и с ейной помощью там, внутре, думатель сам додумает - какая у какой катушки сейчас индуктивность и в каком именно положении стоит ротор (два полюса у ротора и шесть у статора, так?). А следовательно - и в какую строну тянуть».

Н-нда… Вы действительно уверены, что индуктивность катушек может значительно изменяться во время работы машины за один или несколько периодов вращения? И по её величине можно судить о положении ротора в пространстве и времени? Тогда продолжите, пожалуйста, выражение L(от положения ротора) = … И какую машину вы подразумевали? Но для нас с вами известно, что о величине индуктивности катушек конкретной машины можно почерпнуть информацию из технического паспорта, или измерить её самостоятельно.

В вашем заявлении есть резон: «Зато, периодически тыркая в обмотки короткими импульсами, удастся увидеть форму тока в катушках и с ейной помощью там, внутре, думатель сам додумает - какая у какой катушки сейчас индуктивность».

А если, не сильно обращать внимание на: «у какой катушки СЕЙЧАС индуктивность», - то тогда и вовсе великолепно будет. Действительно, периодически «тыркая» в обмотки короткими импульсами, можно определить индуктивность машины с целью определения ее электрической постоянной – L\R. Обратите внимание – постоянной. Как известно: R не зависит ни от времени, ни от положения ротора, разве что от температуры. Тогда почему L есть переменная величина, если L\R = const?

Вы пишите: «Кгм. В годы моей молодости "синхронными" назывались двигатели со статорами из магнитотвёрдых материалов (курс "Радиодетали и радиоматериалы" - хорошо запомнилось, т.к. я тода как раз делал магнитофон с синхронным двигателем)».

Просьба от меня: опишите, пожалуйста, конструкцию вышеупомянутого двигателя, его название и т.д.

Ещё вы спрашиваете: «Опишите, пожалуйста, упомянутую лужу подробнее. Забудем о вентилях - оставим трёхфазное питание статора и постоянные магниты в роторе. Опишите, что произойдёт».

Сделаю попытку описать:

На короткое время обратимся к истории. Обычные коллекторные двигатели постоянного тока имеют высокий КПД и могут использоваться в качестве серводвигателей. Их единст¬венный недостаток связан с наличием коллектора и щеток, которые в процессе эксплуатации изнашиваются, и поэтому двигателю требует¬ся текущий ремонт. Если функции коллектора и щеток выполняют полупроводниковые ключи, то можно построить двигатели постоянно¬го тока, не требующие текущего ремонта в процессе эксплуатации. Такие двигатели получили название БЕСКОНТАКТНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА. Конструкция современного вентильного двигателя очень близка к конструкции двигателя переменного тока, известной под названием синхронного двигателя с постоянными магнитами. Обмотки якоря являются частью статора, а ротор состоит из одного (пара полюсов) или нескольких (пар полюсов) постоянных магнитов. Обмотки вентиль¬ного двигателя выполняются такими же, как и обмотки многофазного двигателя переменного тока, однако общепринятой и наиболее эф¬фективной конструкцией является трехфазная конструкция двигателя, работающая при двухполупериодном управлении. Вентильные двигатели постоянного тока отличаются от синхронных двигателей переменного тока тем, что первые содержат некоторые технические средства определения положения ротора (или магнитных полюсов) с целью выработки сигналов управления полупроводниковыми клю¬чами. Наиболее распространенным датчиком положения является эле¬мент Холла, однако в некоторых двигателях применяются оптические датчики положения. И ёщё, ротор классического синхронного двигателя выполнен из магнитомягкой электротехнической стали и намагничивается специальной обмоткой (для которого при помощи нехитрого приспособления возможен асинхронный пуск), либо - намагничен слабо и при определённых условиях поле статора может породить на его поверхности более «мощные» пары полюсов, подтягивающие исходные к себе, затем, при ослаблении внешнего поля, исходная намагниченность ротора проявляется вновь. Ещё одно малоприятное отличие: ротор классического синхронного двигателя, при определённых условиях перегрузки, может выйти из синхронизма и войти в нирвану, у вентильного двигателя, при двухполупериодном управлении, такое явление невозможно по определению.

Теперь ответ на ваш вопрос.

Имеем трёхфазное питание статора и постоянные магниты в роторе. Если двигатель классический синхронный, то смотрим описание его работы выше. А если, в качестве подопытного, мы взяли БЕСКОНТАКТНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПОСТОЯННЫМИ НЕПЕРЕМАГНИЧИВАЮЩИМИСЯ МАГНИТАМИ РОТОРА, то ситуация будет такой: машина заупрямится и не захочет тянуть за собой нагрузку, вследствие чего ротор может остановиться (аварийная ситуация) статор разогреется до неприличия, в общем – полный конфуз. В таких условия ротор может задергаться, заскакать, увлекая за собой статор, при этом токи в обмотках будут, цитирую Burrdozel-а: «Он хочет сказать, но не может сформулировать, что в период раскрутки (пуска) такого двигателя токи в статоре будут сильно странные». Действительно это так, но почему? Это происходит потому, что из-за не синхронности вращения ротора относительно неизменно вращающегося поля статора, порождённого трехфазной сетью, в обмотках статора ротор наводит противоэдс, которая не совпадает ни по фазе, ни по амплитуде с формой напряжения питающей сети. Если мы вспомним упрощённое уравнение БЕСКОНТАКТНОГО ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА: U = E + I*R, где: U – напряжение, приложенное к двигателю, E – противоэдс, I – ток двигателя, R – активное сопротивление двигателя, то сможем понять почему так происходит. Отмечу, что при благоприятном расположении карты звёздного неба, ротор при пуске (случайно) может попасть в синхронизм и жить себе припеваючи, но как только нагрузка захочет чихнуть – вновь произойдёт конфуз и, как следствие – нирвана. При таком способе управления ротор не знает, что хочет статор. Они живут сами по себе, совершенно не связано.

Andron55 написал : коллекторные двигатели постоянного тока [...] Их единственный недостаток связан с наличием коллектора и щеток, которые в процессе эксплуатации изнашиваются, и поэтому двигателю требуется текущий ремонт.

Не единственный. Ещё у них резко подскакивает потребление при росте нагрузки на вал и снижении оборотов (крайний случай - застопоренный ротор: U = E + I*R, противоЭДС равна нулю, ток равен напряжению, делённому на (достаточно малое) сопротивление обмотки).

Andron55 написал : периодически «тыркая» в обмотки короткими импульсами, можно определить индуктивность машины

Не всей машины. Каждой обмотки в отдельности. У той фазы, полюса которой ближе всего к полюсам ротора, индуктивность должна быть заметно больше.

Andron55 написал : Обычные коллекторные двигатели постоянного тока имеют высокий КПД и могут использоваться в качестве серводвигателей. Их единст¬венный недостаток связан с наличием коллектора и щеток, которые в процессе эксплуатации изнашиваются, и поэтому двигателю требует¬ся текущий ремонт. Если функции коллектора и щеток выполняют полупроводниковые ключи, то можно построить двигатели постоянно¬го тока, не требующие текущего ремонта в процессе эксплуатации. Такие двигатели получили название БЕСКОНТАКТНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА.

Полностью согласен, но в последнее время появился еще один недостаток щеток - лишние потери мощности (современные полевые транзисторы имеют гораздо меньшее сопротивление, чем кусок графита, и искрение в щетках - это тоже (по современным меркам) немалые потери). Наверно по этой причине появились они (бесколлекторные) в видеомагнитофонах и др. технике. Из практики знаю что в старых видаках коллекторный ведущий двигатель жрал в разы больше току. Чуть не забыл - сбалансировать геометрически правильный ротор проще, чем в коллекторном.

Так давайте все-же поговорим о двигателе (мотор-колесо) и его конструкции, а не о готовых изделиях (типа автомобили и т.д.).

Немного уточню то, что я собираюсь попробовать (как только доделаю очередной сварочник):

1. Имеем подъем в 10 градусов и аппарат с водителем (примерно 100кг). Привод должен создать тягу около 17,3 кг. Из этого вытекает вопрос как рассчитать (примерно) двигатель с таким тяговым усилием. Двигатель бесколлекторный, магниты собираюсь использовать от голов лазерных проигрывателей (их в наличии много и они сильнее обычных магнитов раз в десять), с определением положения ротора проблем нет (можно для начала оптику или Холла поставить).
2. Если п.1 работает то с движением по горизонтальной плоскости вопросов не будет.

2chernooleg дык тут загвоздка в расчете обмотки и ее изготовлении и габаритах. Как я понял, ее нужно встраивать в области втулки?
А вы кулеры комповые разбирали?(думаю да :) -человек Вы с явно богатым опытом) И читали про их устройство? (если вдруг нет (сомневаюсь :)) нет то см инет книгу ремонт ибп для системных модулей а так же журнал радио.) так там на датчиках Холла и маленькая микруха-оптика нафиг? Только что проще если оптопара - а если в грязь:) ?. Те загвоздка в конструктиве.

Забыл ответить на ваш вопрос о моем творении на шуруповерте (точнее кусках от них)
ну как бы вам так сказать -скорее самодвижущийся макет :) но выпендривался я на нем долго в деревне:) так по селу да на сенокос сгонять вполне- особенно если ногами помогать где трудно. батарея гелевая свинец 17ач 12в хватало надолго, но была бэу потом ставил мотоциклетную и 2 шахтерских(щелочных) Щелочные рулят по всем позициям. Эти шахтерские -чудо батареи! Вообще то я вас всех очень уважаю ребята из темы "а кто пробовал сделать сварочник ХХ" Вы ведь там на принцип пошли, так сказать конструкторский раж.Ибоб учитывая цену на современые сварочники смысла делать лишь из экономии нет. Сам не суюсь тк говорить считаю нужно предметно те как Вы делаю показываю и обсуждаю проблему, а мне сварочник как то ни к чему :) Да и без меня там такие спецы что даже страшно читать :).

Для Solovushka.

Цитирую вас «Так напишите софт и сконструируйте схему плату трассаните (хоть в спринте хоть в оркаде хоть в пикаде игле чем хотите) сделайте и киньте к себе на сайт(или сюда в раздел воплощенные идеи). Вот тогда Вы будете супер человек! А то ваш диалог с оппонентом напоминает меряние ....массой мозга
аналогичная просьба и оппоненту – сделайте».

После прочтения данного сообщения Andron55, стыдливо, слегка покраснев, наклонив голову, устремляет свой испепеляющий, пронизывающий раскалённое пенсне взор на пол. Вдруг он замечает концы носков растоптанных туфлей. Да, (подумал он и придвинул поближе к себе стакан) пора менять обувку. Вот только не пойму, какую лучше, левую или правую? Задача... (Не морщась, залпом выпивает содержимое). Не помогло, - так и знал, что это ВОДА! Внезапно к нему пришло гениальное решение: за желанной туфлёй нужно сходить в МАГАЗИН и там узнать, какая из них предпочтительнее!

Так о чём это мы? Ах да, про схемы и про трассировки.
Я как-то недавно, по своей наивности и глупости, имел неосторожность заявить: «Объявляю конкурс на лучшее оригинальное объяснение этого самого – диковинного явления. Победителя ожидает приз – схема электрическая принципиальная блока управления вентильной машиной». После чего сразу же погрузился в роботу. Назвался груздем – полезай в короб. Схема практически готова, а вот по поводу трассировки, - не знаю, нужно подумать… Схемы я могу плодить со скоростью быка–осеменителя, а вот разводку ПП гораздо медленнее: тут нужны мозги и усидчивость. Как-то думалось мне, что при активном обсуждении вопросов, поднятых автором темы chernooleg-ом, любопытствующие участники форума смогут почерпнуть для себя нужную информацию. Для этого и придумываются различные ухищрения в виде конкурсов, викторин и т.д. Однако ни один ВИКТОР пока ещё не появился. Ждем-с…
Хотя, ну её - эту викторину, всё равно толку никакого.
Так что, если интересно…
С уважением, Andron55.

2Andron55 Дык мы же вроде выяснили что проблема не в схеме и не трассировке(кстати странно что для того кто может плодить схемы с указанной скоростью (думаю работоспособные) трассировка это трудно- скажите честно -лень :)), трудность в изготовлении механики самой,конструктиве.Сделать, выточить,намотать это все дело.Я так понял во всяком случае. А насчет магазина -так я согласен и написал это в самом начале- это только из принципа делать можно, как они там сварочник, что я уважаю,но все таки сам делать не буду-нет такого запала и интереса к этой теме. Резона не вижу. Вот я реально делал эээ электродвижущийся велик ну гонял на нем по деревне. Но мы ж в России живем- дождь пошел дорог не стало и как то застало меня это дело далеко от дома-хоть с электродвижком хоть ножным (хоть двс был бы) по этой жиже я часа 2 добирался вымок, велик вязнет (почва такая),скользит благо трактор МТЗ-82 с тележкой и знакомым трактористом появился да и тот на блокировке мостов пер, закинул вел в тележку на бревна, а сам в дымную теплую кабину- и такой она мне уютной показалась хоть и прокуренной,а улыбающийся и смеющийся надо мной тракторист знакомый таким родным...И понял я нафиг нам электровелик, нам в России нужен трактор причем каждому кто за городом :)

Solovushka написал : И понял я нафиг нам электровелик, нам в России нужен трактор причем каждому кто за городом

Я то в городе живу и ездить собираюсь в основном летом на дачу по асфальту. Расстояние примерно 5-6 км туда и столько-же обратно (там есть возможность подзарядиться, но не всегда). Просто обидно на такое расстояние ездить с пересадкой в забитом до отказа автобусе, да и пешком (около часа) тоже не хочется ходить. Поэтому "лучше день потерять зато потом за пять минут долететь". Простой велосипед не совсем устраивает - очень большие габариты для хранения в квартире и цена ненамного меньше.

Всех с праздником !!!!!!!!!!

2chernooleg Взаимно! Так, Олег, Вы планируете сделать ЭТО еще меньше велика? Как самокат что ли?Или я не понял? Суть задачи понял и принял - резон есть,да и клево это- ух чего то я начал старые времена вспоминать. Все же остаюсь при своем мнении- обычный двигатель постоянного тока. И ваша задача будет перекрыта.И это гораздо более реально и быстро осуществимо. Мое чудо ездило и куда больше (20 и более км точно не знаю тахометр и спидометр одометр короче велокомп мне и не снился тогда) Но это при активном педалировании ногами на трудных участках(Горная местность,подъемы и скаты). Суть была в том что мне сварщик приварил назад еще одну звездочку оставив цепь основную нетронутой те никакой обгонной муфты ничего не было :) А сам мотор и акб были на багажнике сзади. привод той же велоцепью. Сейчас в веломагах выбор богатейший придумать можно много чего юзая серийные детали от шимано... Вот двигатель бы найти и редуктор надежные. Шуруповерт это конечно баловство -не для этого он.

2Burrdozel Я бы предложение принял - тем более думаю у Вас есть чему поучиться салаге :). Только Вы из Москвы кажись :) Впрочем надеюсь в будущем вдруг случится чудо я стану буржуем и куплю новую гибридную камри. Вот :).

Solovushka написал : Мое чудо ездило и куда больше (20 и более км

А можно поточнее - какой мощности примерно был движок и емкость аккумулятора? Хотелось бы собрать побольше информации, чтобы не тыкать пальцем в небо.

2chernooleg Я еще школьник был все уже смутновато помню. Был кусок от шуруповерта или отвертки (точно уже не помню) Короче напоминало цилиндр у которого была отломана ручка. Те какая мощность не в курсе просто был двигатель и редуктор в сборе (сейчас могу точно сказать лишь одно- это был не нонэйм, а какой то бренд цвет темный то ли серый то ли черный-я тогда не имел понятия об этом). напряжение тоже не известно.
вместе с гелевым акб(а тогда это была редкость) он достался мне от геологов которые выкидывали разный хлам при переезде базы экспедиции. АКБ -12В 17Ач .Но она уже была подиздохшая.И тяжелая. Потом я поставил мотоциклетную 12В но она тоже была дохлая (кто же мне отдал бы хорошую) и наконец я добыл шахтерские щелочные с жидким электролитом. Вот это вещь! 2 штуки по 6 вольт одна на багажнике другая на раме. на багажнике же был закреплен сам двигатель с привариенной к шпинделю звездочкой и еще одна звездочка была приварена к оси на велике (номера звездочек и модули не помню -ведущая была маленькая ведомая большая). суть такова что можно было крутить и педали и газовать движком -там где трудно я помогал педалями (в основном чтоб сберечь ресурс акб) а на прямой клал ноги на раму(была сделана подставка специальная) и здорово разгонялся! велосипед был собранный из кусков но основа была "Десна" (типа украины -большой такой,дорожный).Вобщем, было вполне удобно (тогда :)) И здорово -ведь о мотоцикле или скутере мы тогда и не мечтали ( не те богатства). Потом я его разобрал и поставил мотор от бензопилы дружба. И это уже стал серьезный аппарат (и опсаный- сцепления то нет). И много пользы он мне кстати принес - я на нем ездил даже там где мотоциклисты и не совались. Сами понимаете в деревне без мотороа тяжко (лошадь еще была,но ее берегли и мне не давали :)- боялись,что и ее "усовершенствую") ) А кстати круче аппарат чем лошадь нет :) идет везде и в горах(по любой тропинке) и на равнине , болото только стремно.Если лошадь умная конечно( а это я вам скажу встречается у нихне чаще чем улюдей - те редко :)).

Для chernooleg.

Вот вам рассчитанные параметры для вашей «машинки». Исходные данные: Сила тяги F = 17.36 кг., или 170.34Н Максимальная линейная скорость, я взял на себя смелость задать её в пределах: V = 25 км/час. Радиус колеса велосипеда: R = 0.25м Бортовое питание U = (24 – 36)В Полученные в результате нехитрого расчёта параметры желанной машины:

максимальная круговая частота вращения вала: ω = 2π*V/ 3.6 2π R = 27.77рад/сек или N = 265.18 об/мин

максимальный крутящий момент вала машины: M = F*R = 170.34*0.25 = 42.58Нм

Максимальная мощность машины: P = ω * M = 1182.44 Вт
(получился весьма мощный тихоход
способный тянуть на гору с углом в10градусов груз весом в 100кг )

Если учесть то, что вентильные машины способны выдерживать, в течение некоторого времени, многократные (пятикратные) перегрузки, предлагаю пожертвовать крутящим моментом и уменьшить его впять раз, тогда: P = ω * M = 236.32 Вт (M = 8.51 Нм) (что вполне приемлемо для велосипеда)

Определимся далее: Пусть Е(эдс) имеет размах 24В,тогда: Ке = Е(эдс)/ ω = 0.864(В*сек/рад)

Так как Ке = Км, то максимальный ток обмоток статора: I = M / Km = 8.51/ 0.864 = 9.84А

Делаем проверку: Pм = ω * M = 27.77*8.51 = 236.32 Вт (M = 8.51 Нм, ω = 27.77рад/сек) Мощность, потребляемая от источника питания: Ри = U*I = 24*9.84 = 236.16Вт

Итак, вот исходные данные для дальнейшего расчёта конструкции вашей машины:
Pм = ω * M = 27.77*8.51 = 236.32 Вт

ω = 2π*V/ 3.6 2π R = 27.77рад/сек или N = 265.18 об/мин

I = M / Km = 8.51/ 0.864 = 9.84А

Е(эдс) = 24В

С уважением, Andron55.

Solovushka написал : АКБ -12В 17Ач

Andron55 написал : Вот вам рассчитанные параметры для вашей «машинки».

Огромное спасибо за инфу.