Mam dość solidne doświadczenie w sterowaniu przemysłowym silnikiem prądu przemiennego (softstartery, dyski twarde itp.), Ale czymś, co na pewno NIE jestem dobrze zaznajomione, jest bezszczotkowymi silnikami prądu stałego ... typem występującym na każdym dysku twardym na naszej planecie.

O ile wiem, wyglądają identycznie jak typowy silnik indukcyjny prądu zmiennego podłączony do gwiazdy, a sterowniki silników wyglądają bardzo, bardzo podobnie do typowych trójfazowych sterowników prądu przemiennego, które spędziłem większość mojego życia zawodowego.

Nie mogę znaleźć wiele na temat rzeczywistych różnic między nimi, ani z mechanicznego punktu widzenia, ani z kontrolnego punktu widzenia. Wydaje mi się, że najbliższe jest to, że są „podobne”.

Czy ktoś ma jakieś zasoby lub może zaoferować dość techniczne wyjaśnienie głównych różnic między tymi typami silników i metodami ich sterowania?

Ze wszystkich obwodów :

Bezszczotkowe silniki prądu stałego są podobne do silników synchronicznych prądu przemiennego. Główną różnicą jest to, że silniki synchroniczne wytwarzają sinusoidalny tylny EMF w porównaniu z prostokątnym lub trapezoidalnym tylnym EMF dla bezszczotkowych silników prądu stałego. Oba mają wytworzone przez stojan wirujące pola magnetyczne wytwarzające moment obrotowy w wirniku magnetycznym.

Pod względem konstrukcji nie ma zasadniczo * żadnej różnicy.

Silnik na powyższym schemacie można nazwać „silnikiem indukcyjnym prądu przemiennego” lub „bezszczotkowym silnikiem prądu stałego” i byłby to ten sam silnik.

Główną różnicą jest napęd. Silnik prądu przemiennego jest sterowany przez napęd składający się z sinusoidalnego przebiegu prądu przemiennego. Jego prędkość jest synchroniczna z częstotliwością tego przebiegu. A ponieważ jest napędzany przez falę sinusoidalną, jego Back-EMF jest falą sinusoidalną. Jednofazowy silnik prądu przemiennego może być napędzany z gniazda ściennego i obracałby się z prędkością 3000 obr./min lub 3600 obr./min (w zależności od kraju pochodzenia, w którym występuje sieć 50/60 Hz).

Zauważ, że powiedziałem mógł tam. Aby napędzać silnik ze źródła prądu stałego, wymagany jest sterownik, który jest zasadniczo tylko falownikiem prądu stałego na przemienny . Masz rację twierdząc, że silniki prądu przemiennego mogą być również sterowane przez sterowniki. Na przykład przemiennik częstotliwości (VFD), które są, jak powiedziałeś, falownikami prądu stałego na prąd przemienny. Chociaż zazwyczaj mają one przedni prostownik AC na DC.

PWM VFD http://www.inverter-china.com/forum/newfile/img/PWM-VFD-Diagram.gif

VFD używają PWM do aproksymacji fali sinusoidalnej i mogą zbliżać się do siebie poprzez ciągłą zmianę szerokości impulsu, jak pokazano poniżej:

Chociaż użycie PWM do przybliżenia fali sinusoidalnej wytworzyłoby niemal sinusoidalną postać fali Back-EMF („rozmyte” to słowo, którego użyłeś), jest to również nieco bardziej skomplikowane. Prostszą technikę komutacji nazywa się komutacją sześciostopniową, w której fala Back-EMF jest bardziej trapezoidalna niż sinusoidalna.

sześciostopniowy napęd http://www.controlengeurope.com/global/showimage/Article/18087/

sześć kroków Back-EMF http://www.emeraldinsight.com/content_images/fig/1740300310012.png

I chociaż „PWM jest naprawdę kiepski”, jak powiedziałeś, jest również o wiele prostszy do wdrożenia, a zatem tańszy.

Istnieją inne metody komutacji oprócz sześciostopniowej i sinusoidalnej. Jedynym innym, który jest naprawdę popularny (moim zdaniem) jest napęd w przestrzeni kosmicznej. Ma to tę samą złożoność co napęd sinusoidalny, ale lepiej wykorzystuje dostępne napięcie szyny DC. Nie będę szczegółowo omawiał wektora kosmicznego, ponieważ myślę, że to tylko zmętni wody tej dyskusji.

To są różnice w technikach jazdy. Przebieg używany do napędzania silników prądu przemiennego jest zwykle sinusoidalny i może pochodzić bezpośrednio ze źródła prądu przemiennego lub może być aproksymowany za pomocą PWM. Przebieg używany do napędzania silników prądu stałego jest zwykle trapezoidalny i pochodzi ze źródła prądu stałego. Nie ma powodu, dla którego dyski nie mogłyby zostać zamienione, choć miałoby to niewielki wpływ na wydajność.

* esencjonalnie

Powyżej powiedziałem, że konstrukcja dwóch rodzajów silników jest zasadniczo taka sama. W obu przypadkach, silnik indukcyjny prądu przemiennego i bezszczotkowy silnik prądu stałego, mówimy o silnikach, które mają uzwojone stojany zamiast magnesów trwałych. To czyni je „silnikami uniwersalnymi” :

Jedną z zalet posiadania stojan uzwojonych w silniku jest to, że można wykonać silnik, który działa na prąd przemienny lub stały, tak zwany silnik uniwersalny.

Istnieje jednak niewielka różnica w uzwojeniu. Silniki zaprojektowane do użytku z prądem przemiennym są uzwojone sinusoidalnie, natomiast silniki przeznaczone do prądu stałego są uzwojone trapazoidalnie . Coś mnie martwiło przez lata, że ​​nie mogę znaleźć uproszczonego schematu, który pokazuje różnicę. Gdybym dostał stojan silnika, nie miałbym pojęcia, czy jest on uzwojony sinusoidalnie czy trapazoidalnie. Jedyny sposób, w jaki znam różnicę, to napęd z tyłu silnika poprzez podłączenie wiertła do wału i spojrzenie na Back-EMF. Zobaczysz ładną falę sinusoidalną lub więcej trapezów, jak pokazano na powyższym obrazku. Jak powiedziałem powyżej, użycie niewłaściwego rodzaju dysku spowoduje nieznaczne pogorszenie wydajności, ale działałoby inaczej.

Najczęściej bezszczotkowe silniki prądu stałego są zbudowane z magnesami trwałymi na wirniku. Chociaż byłaby to różnica w stosunku do silnika klatkowego, o ile stojan jest stojanem uzwojonym, a nie stojanem z magnesem trwałym (jak widać w szczotkowanych silnikach prądu stałego), obie konstrukcje są zasadniczo „silnikami uniwersalnymi”:

Strona magnesu stałego na powyższym schemacie pokazuje silnik dwubiegunowy. Liczba biegunów kontroluje tętnienie momentu obrotowego. Im więcej biegunów, tym gładsza krzywa momentu obrotowego. Ale liczba biegunów nie ma różnicy z perspektywy prądu przemiennego w porównaniu z prądem stałym.

Połączenie uzwojenia stojana, delta względem gwiazdy, również nie wpływa na metodę napędu. W rzeczywistości możesz przełączać się między nimi podczas działania :

Różnica polega na tym, że delta pobiera więcej prądu, a zatem wytwarza większy moment obrotowy. Aby uzyskać więcej informacji na temat relacji lub prądu do momentu lub napięcia do prędkości, zobacz moją odpowiedź na to pytanie EE.SE .

Trochę spóźniłem się z odpowiedzią na to pytanie i nie mogę jeszcze odpowiedzieć bezpośrednio na powyższy plik embedded.kyle, ale chciałem poprawić trochę dezinformacji podanych powyżej. Moja wiedza to silniki, a nie sterowanie, BTW.

1) „Silniki uniwersalne” różnią się całkowicie od silników BLDC lub indukcyjnych. Silniki uniwersalne mają uzwojone stojany i szkielety oraz szczotki. To, że stojan jest uzwojony, nie czyni go uniwersalnym silnikiem ... link embedded.kyle powiązany z silnikami uniwersalnymi po prostu porównuje je do silników szczotkowych PMDC.

2) Silniki BLDC zawsze mają magnesy na wirniku. Jak powiedziałem powyżej, nigdy nie są one nazywane silnikami uniwersalnymi. Silniki uniwersalne to zupełnie inne bestie.

3) Odnośnie sinusoidalnych zwrotek trapezowych, nie ma standardowego sposobu na silniki indukcyjne wiatru i silniki bezszczotkowe (nie podoba mi się określenie „uzwojony sinusoidalnie” i „uzwojony trapezoidalnie” z powodów, które wyjaśnię poniżej). Ogólnie rzecz biorąc, projektanci silników indukcyjnych starają się wytworzyć MMF szczeliny powietrznej i strumień sinusoidalny. Zazwyczaj odbywa się to za pomocą tak zwanego uzwojenia „rozproszonego”. Wszystko to oznacza, że ​​zamiast cewki o liczbie zwojów T masz wiele cewek o różnej liczbie zwojów, aby przybliżać sinusoidę.

Silniki bezszczotkowe mogą mieć tylne emfy, które wyglądają bardziej sinusoidalnie lub bardziej trapezowo, jak wspomniano w embedded.kyle. Jednak nigdy nie uzyskasz czysto sinusoidalnego lub trapezoidalnego back-emf ... w jaki sposób silniki są zaprojektowane i wykonane, aby temu zapobiec. Zawsze jest gdzieś pomiędzy. Kształt tylnego elementu elektrycznego zależy od wielu rzeczy - od tego, jak jest uzwojony, stosunku zębów stojana do magnesów wirnika, kształtu zębów laminujących, kształtu magnesów wirnika itp. Dlatego nie lubię terminów „sinusoidalnie zraniony” i „trapezoidalnie zraniony” - emf grzbietowy zależy od innych rzeczy niż od tego, jak jest zraniony. Możesz napędzać dowolny silnik bezszczotkowy za pomocą napędu „trapezowego” lub „sinusoidalnego”. Ogólnie (ale to nie jest uniwersalne), jeśli masz silnik z mniej więcej tylnym emfem pułapki, który ma być sparowany z napędem pułapki, producenci silników określą to jako silnik BLDC. Podobnie, jeśli masz silnik z mniej więcej sinusoidalnym emfem wstecznym, który ma być sparowany z napędem sinusoidalnym, producenci silników określą to jako silnik BLAC. Ale każdy z tych typów silników może pracować z dowolnym rodzajem napędu.

4) Link do strony embedded.kyle wskazany 23 października o 19:06 nie pokazuje różnicy między uzwojeniem sinusoidalnym a uzwojeniem pułapki. Prawdopodobnie też tam zostawię komentarz, ale różnica między nimi jest taka, że ​​jedna jest uzwojeniem okrążenia, a druga koncentrycznym.

Według Wikipedii bezszczotkowe silniki prądu stałego są synchronicznymi silnikami prądu przemiennego z magnesami trwałymi ze zintegrowanym falownikiem i prostownikiem, czujnikiem i elektroniką sterującą falownikiem. Nie znam się zbyt dobrze na silnikach prądu przemiennego, ale myślę, że bezszczotkowe silniki prądu stałego najlepiej byłoby zaklasyfikować jako podzestaw silników prądu przemiennego z funkcjonalnego punktu widzenia.

Mogą występować również inne różnice dotyczące aplikacji. Na przykład różnica między silnikami krokowymi i bezszczotkowymi silnikami stałoprądowymi jest zwykle przeznaczona do zastosowania, a serwosilniki odnoszą się do silnika (zwykle, ale nie zawsze szczotkowanego silnika prądu stałego) ze zintegrowanymi czujnikami położenia obrotowego.