AC endüksiyon motoru ile fırçasız dc motor arasındaki farkları kontrol et?


15

Endüstriyel AC motor kontrolünde (yumuşak yol vericiler, VFD'ler, vb.) Oldukça sağlam bir arka planım var ama kesinlikle iyi tecrübeli değilim bir şey fırçasız DC motorlar ... gezegendeki her sabit diskte bulunan tip.

Anlayabildiğim kadarıyla, tipik yıldız bağlantılı AC endüksiyon motorunuzla aynı görünüyorlar ve motor kontrolörleri, profesyonel yaşam tasarımımın çoğunu harcadığım tipik üç fazlı AC kontrol cihazlarına çok, çok benziyor görünüyor.

Ne mekanik bir yapı açısından ne de bir kontrol açısından ikisi arasındaki gerçek farklar hakkında fazla bir şey bulamıyorum. Bulduğum en yakın şey "onlar benzer."

Herkesin bu tür motorları ve kontrol yöntemleri arasındaki büyük farkların ne olduğuna dair herhangi bir kaynağı var mı veya oldukça teknik bir açıklama sunabilir mi?


1
BLDC'ler daha verimli ve daha az gürültülü, genel olarak "benzer", ancak aynı değil. AC motorlar için, sinüs referansı sinüs çıkışı (kontrol devresi ile) anlamına gelir, ayrıca arka EMF sinüstür, bu nedenle motor devam eder, ancak verimlilik düşüktür. BLDC için, yanıltıcı terimin DC olduğunu düşünüyorum, manyetik bükümlü senkron AC motorlardan başka bir şey değiller. Ayrıca, sürüş Hall transdüserleri ile (gerektiğinde) veya EMF'yi tespit ederek yapılır, bu nedenle "felsefe" farklıdır ve vasküler sinüs BLDC'leri de dalga formlarını bozmuştur, ancak trapezoidal olanlar kadar değil. Sonunda, küçük farklılıklar var, ama varlar.
Vlad

Yanıtlar:


15

Gönderen Devreler Hakkında All :

Fırçasız DC motorlar AC senkron motorlara benzer. En büyük fark, senkron motorların fırçasız DC motorlar için dikdörtgen veya trapez arka EMF ile karşılaştırıldığında sinüzoidal bir arka EMF geliştirmesidir. Her ikisinde de manyetik rotorda tork üreten dönen manyetik alanlar vardır.

İnşaat açısından, temelde * hiçbir fark yoktur.

jenerik motor kontrolörü

Yukarıdaki şemadaki motora "AC Endüksiyon Motoru" veya "Fırçasız DC Motor" adı verilebilir ve aynı motor olacaktır.

Temel fark sürücüde. Bir AC motor, sinüzoidal alternatif akım dalga formundan oluşan bir sürücü tarafından kontrol edilir. Hızı, o dalga formunun frekansı ile senkronize. Ve bir sinüs dalgası tarafından yönlendirildiği için, Back-EMF bir sinüs dalgasıdır. Bir tek fazlı AC motorlu olabilir prizden sürülebilir ve (50/60 Hz şebeke olması menşe ülkeye bağlı olarak) 3000 RPM ya da 3600 RPM'de açacak.

Orada olabileceğimi söyledim . Bir DC kaynağından motor sürmek için, esasen sadece DC'den AC'ye invertör olan bir kontrolör gereklidir . AC motorların kontrolörler tarafından da sürülebileceğini belirtmeniz doğrudur. Örneğin, sizin de belirttiğiniz gibi DC - AC çeviriciler olan Değişken Frekanslı Sürücü (VFD). Her ne kadar tipik olarak bir AC-DC doğrultucu ön ucuna sahiptirler.

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

VFD'ler sinüs dalgasına yaklaşmak için PWM kullanır ve darbe genişliklerini aşağıda görüldüğü gibi sürekli değiştirerek oldukça yaklaşabilir:

sinüs ve PWM

Sinüs dalgasına yaklaşmak için PWM kullanmak neredeyse sinüzoidal Back-EMF dalga formu ("bulanık" kullandığınız kelimedir) üretirken, bunu yapmak biraz daha karmaşıktır. Daha basit bir komütasyon tekniğine Back-EMF dalga formunun sinüsoidalden daha fazla trapez olduğu altı adımlı komütasyon denir.

altı kademeli sürüş http://www.controlengeurope.com/global/showimage/Article/18087/

altı adımlı Geri EMF http://www.emeraldinsight.com/content_images/fig/1740300310012.png

Ve bu "PWM gerçekten zayıf" dediğiniz gibi, aynı zamanda uygulanması çok daha basit ve bu nedenle daha ucuzdur.

Altı adımlı ve sinüzoidal dışında başka geçiş yöntemleri de vardır. (Bence) gerçekten popüler olan diğer tek uzay vektör sürücüdür. Bu sinüzoidal sürücü ile yaklaşık aynı karmaşıklığa sahiptir, ancak mevcut DC bara gerilimini daha iyi kullanır. Uzay vektörü üzerinde ayrıntıya girmeyeceğim, çünkü bu tartışmanın sadece sularını çamurlayacağını düşünüyorum.

Yani bunlar tahrik tekniklerindeki farklılıklar. AC motorların sürmek için kullanılan dalga genellikle sinüs ve olabilir bir AC kaynağından doğrudan gelen veya verebilir PWM kullanarak yaklaşık olarak. DC motorları sürmek için kullanılan dalga formu tipik olarak yamuk şeklindedir ve bir DC kaynağından gelir. Verimliliğe küçük bir vuruş olsa da, sürücülerin değiştirilememesinin bir nedeni yoktur.

* esssentially

Yukarıda iki tip motorun yapısının aslında aynı olduğunu söyledim . Her iki durumda da, AC İndüksiyon motoru ve Fırçasız DC motor, sabit mıknatıslar yerine yara statorları olan motorlardan bahsediyoruz. Bu onları "Evrensel motorlar" yapar :

Bir motorda sargılı statorlara sahip olmanın bir avantajı, bir evrensel motor olarak adlandırılan AC veya DC üzerinde çalışan bir motor yapabilmesidir.

Bununla birlikte, sarımda küçük bir fark vardır. AC ile kullanılmak üzere tasarlanmış motorlar sinüsoidal olarak sarılırken , DC ile kullanılmak üzere tasarlanan motorlar trapazoidal olarak sarılır . Beni yıllardır rahatsız eden bir şey, farkı gösteren basitleştirilmiş bir diyagram bulamıyorum. Bir motorun statoru bana verilseydi, sinüzoidal veya trapazoidal olarak yaralanıp yaralanmadığı hakkında hiçbir fikrim yoktu. Farkı anlatmanın tek yolu, şafta bir matkap bağlayıp Back-EMF'ye bakarak motoru geri sürmektir. Yukarıdaki resimde gösterildiği gibi ya güzel bir sinüs dalgası ya da daha fazla yamuk göreceksiniz. Yukarıda söylediğim gibi, yanlış tipte bir sürücünün kullanılması hafif bir performans isabetine neden olur, ancak diğer akıllıca işler de olur.

Çoğu zaman, Fırçasız DC motorlar rotorda kalıcı mıknatıslarla üretilir. Bu, sincap kafesli bir motordan bir fark olsa da, stator bir yara statörü olduğu ve kalıcı bir mıknatıs statoru olmadığı sürece (fırçalanmış DC motorlarda görüldüğü gibi), her iki tasarım da esasen "evrensel motorlardır":

Sincap kafesine karşı PM

Yukarıdaki şemanın sabit mıknatıs tarafı iki kutuplu bir motoru göstermektedir. Kutup sayısı tork dalgalanmasını kontrol eder. Daha fazla kutup, tork eğrisini daha pürüzsüz hale getirir. Ancak kutupların sayısı AC'den DC perspektifine göre fark etmez.

Stator sargılarının deltaya karşı yıldız bağlantısı da tahrik yöntemini etkilemez. Aslında, çalışırken ikisi arasında geçiş yapabilirsiniz :

delta star geçişi

Fark, deltanın daha fazla akım çekmesi ve dolayısıyla daha fazla tork üretmesidir. Tork ile gerilim veya hız / gerilim ilişkisi hakkında daha fazla bilgi için, bu EE.SE sorusuna cevabım bakın .


Ayrıntılı cevap için teşekkür ederiz, ancak kontrol yönteminiz bir AC invertörün yaptığıyla tam olarak eşleşir (sinüzoidal akım dalga formunu simüle etmek için IGBT veya FET kullanarak kesilmiş DC). Aynı zamanda yaygın olan ancak bir BLDC ve standart sincap kafesli AC endüksiyon motoru arasında neyin farklı olduğunu yanıtlamayan delta bağlantılı bir motor gösterdiniz. PWM'niz gerçekten zayıf olmadığı sürece back-emf bir sinüzoide oldukça yakın olmalıdır; bir VFD'nin mevcut dalga formu çoğu durumda "bulanık" bir sinüs dalgasıdır ... BLDC'ler için kullanılan PWM aynı değil mi?
akohlsmith

@AndrewKohlsmith Dürüst olmak gerekirse ben de cevabımdan memnun değildim ama ortada kesintiye uğradım ve kaçmak zorunda kaldım. Cevabımı biraz genişlettim ve umarım biraz daha açık hale getirdim. Ayrıca yorumunuza bazı ek sorularınızın cevaplarını da ekledim. Aradaki fark hala net değilse bana bildirin.
embedded.kyle

1
Bu harika bir cevap. Daha önce trapez şeklinde sarılmış bobinler hakkında bir bilgim yoktu; Motor dükkanı arkadaşlarımdan birini bu konuda soracağım. Yıldız-üçgen yolvericiler, uzak geçmişimde, ototransformatör yol vericileriyle karşılaştığım bir şey. Altı darbeli (ve EMI / RFI / harmonik 18 darbeli tasarımlar için daha yaygın olan), PWM kontrolü sizi oldukça güzel temiz sinüzoid akım akımı. Hepsi dedi, mükemmel cevap!
akohlsmith

uzay-vektör (ve akı-vektör) tasarımları yazılımda bir motor modeline sahiptir ve mevcut dalga formlarını mıknatıslama ve tork üreten vektörlere dönüştürmek için bir çift fonksiyon (Clark ve Park) kullanır ve bunlar daha sonra döndürülür ve tekrar akım vektörlerine dönüştürülür. Bu yeni akım vektörleri daha sonra hesaplanan akımları elde etmeye çalışmak için PWM'yi değiştirmek için ayar noktaları olarak kullanılır. Fikir, motoru düz bir V-Hz ölçeklendirmesinden daha doğru bir şekilde kontrol etmektir.
akohlsmith

Motor modeli motor sargısının tipini algılayabildiği veya seçebildiği sürece, hem BLDC hem de sincap kafesli endüksiyon motorları aynı kontrol algoritmasına sahip olabilir. Daimi mıknatıslı (senkron) motorlar, motor kayması önemli ölçüde daha düşük olacağından farklı bir kontrol mekanizmasına sahip olacaktır.
akohlsmith

13

Bu soruyu cevaplamak için biraz geç kaldım ve henüz doğrudan gömülü.kyle'ye doğrudan cevap veremiyorum, ancak yukarıda verilen küçük bir yanlış bilgiyi düzeltmek istedim. Uzmanlığım motorlar, kontroller değil, BTW.

1) "Üniversal motorlar", BLDC veya asenkron motorlardan tamamen farklıdır. Üniversal motorların sargılı statorları ve armatürleri ve fırçaları vardır. Statorun sarılması onu evrensel bir motor yapmaz ... gömülü bağlantı. Evrensel motorlarla bağlantılı kyle onları sadece PMDC fırçalı tip motorlarla karşılaştırıyor.

2) BLDC motorlarında her zaman rotorda mıknatıs bulunur. Yukarıda söylediğim gibi, bunlar asla evrensel motorlar olarak adlandırılmaz. Evrensel motorlar tamamen farklı hayvanlardır.

3) Trapezoid sinüzoidal ayetlerle ilgili olarak, rüzgar endüksiyon motorlarına ve fırçasız motorlara standart bir yol yoktur (aşağıda açıklayacağım nedenlerden ötürü "sinüzoidal olarak sarılmış" ve "trapez şeklinde sarılmış" terimlerini beğenmiyorum). Genel olarak, asenkron motor tasarımcıları sinüzoidal bir hava boşluğu MMF ve akı üretmeye çalışırlar. Bu genellikle "dağıtılmış" sarım ile yapılır. Tüm bunlar, T sayısı dönüşlü bir bobin yerine, bir sinüzoidi yaklaşık olarak değiştirmek için değişen sayıda dönüşlü birden fazla bobininiz olduğu anlamına gelir.

Fırçasız motorlar, gömülü olarak daha sinüzoidal veya daha fazla yamuk görünümlü bir arka emf'e sahip olabilir. Bununla birlikte, asla tamamen sinüzoidal veya yamuk şeklinde bir arka emf elde edemezsiniz ... motorların nasıl tasarlandığını ve üretildiğini bunun olmasını önleyin. Her zaman arada bir yerdedir. Arka emf'in şekli birçok şey tarafından belirlenir - nasıl yaralandığı, stator dişlerinin rotor mıknatıslarına oranı, laminasyon dişlerinin şekli, rotor mıknatıslarının şekli, vb. "sinüzoidal olarak sarılmış" ve "trapez şeklinde sarılmış" - back-emf, nasıl yaralandığından başka şeylere bağlıdır. Fırçasız herhangi bir motoru "trapez" veya "sinüzoidal" sürücü ile çalıştırabilirsiniz. Genellikle (ancak bu evrensel değildir), bir tuzak sürücüsüyle eşleştirilmesi gereken az çok tuzak geri emfine sahip bir motorunuz varsa, motor üreticileri bunu bir BLDC motoru olarak anlatacaktır. Benzer şekilde, sinüs tahriki ile eşleştirilmesi gereken daha fazla veya daha az sinüzoidal back-emf'ye sahip bir motorunuz varsa, motor üreticileri bunu bir BLAC motoru olarak anlatacaktır. Ancak bu tür motorlardan herhangi biri, her iki sürücü ile de çalıştırılabilir.

4) embedded.kyle 23 Ekim 19:06 tarihinde işaret eden bağlantı sinüs ve tuzak sargıları arasındaki farkı göstermez. Muhtemelen orada da bir yorum bırakacağım, ancak bu ikisi arasındaki fark, birinin kucak sarımı ve diğerinin konsantrik sargı olmasıdır.


Sana + 1'den fazla puan verebilirsem, yapardım. Ve kabul edilen bir cevabı iki cevap arasında dağıtabilseydim kesinlikle yapardım. Çok teşekkür ederim. TÜM BLDC'lerin daimi mıknatıs rotorları olduğunu bilmiyordum. Bu, kontrol algoritmasını ince yollarla etkileyecekti, bu da belirlemeye çalıştığım diğer şeylerden biri. Teşekkür ederim!
akohlsmith

@Brad - Bu nit toplama, ancak cevap "tuzak" yerine "trapez" kelimesini kullandı, ya da kurulan "tuzak" "trapezoidal" ile eşanlamlı ve aynı "sinüzoidal" ile eşanlamlı olsaydı bana yardımcı olurdu ve "sinüs". Disleksi ile aynı etkiye sahip bir bozukluğum var, bu yüzden sadece terminoloji değiştiğinde 'biraz sakatlandığımı' hayal eden bazı cümleleri okudum ve tekrar okudum. Aksi takdirde, cevabınızı çok yararlı buldum, ilk cevabın ötesine benim için çok şey ekledim ve bu yüzden + 1'ledim.
gbulmer

1

Wikipedia'ya göre fırçasız DC motorlar, entegre invertör ve doğrultucu, sensör ve invertör kontrol elektroniklerine sahip sabit mıknatıslı senkron AC motorlardır. AC motorlara çok aşina değilim, ama fırçasız DC motorların en iyi işlevsel açıdan AC motorların bir alt grubu olarak sınıflandırılacağını düşünüyorum.

Uygulama ile ilgili başka farklılıklar da olabilir. Örneğin, kademeli motorlar ve fırçasız DC motorlar arasındaki fark genellikle amaçlanan uygulamadır ve servo motorlar, entegre dönme konum sensörlerine sahip bir motora (genellikle her zaman fırçalanmış bir DC motor) atıfta bulunur.


Sağ; soru özellikle "ham" motor farklılıkları ve kontrol stratejisi farklılıklarıyla ilgilidir. Fırçasız bir DC motorla aynı şekilde bir AC endüksiyon motorunu sürdüğünüzü belirleyebildiğim kadarıyla, tipik olarak üç fazlı sinüs dalgasına doğru genlikle yaklaşan üç fazlı PWM dalga formuna sahip olan ve belirli bir dönme hızı için maksimum tork elde etmek için frekans (V-Hz oranı).
akohlsmith
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.