मेरा BLDC मोटर उच्च गति पर व्यवहार क्यों बदलता है?

Question

पृष्ठभूमि

मैंने एक छोटे उप 50 ग्राम शौक BLDC मोटर, केडीई 2304XF-2350 के टॉर्क बनाम गति प्रदर्शन को दर्ज किया है ।

मैं ईएससी (इलेक्ट्रॉनिक कम्यूटेटर) के लिए अलग-अलग निश्चित वोल्टेज पर और ईएससी के लिए अलग-अलग थ्रॉटल सेटिंग्स पर मोटर को पावर करता हूं। ईएससी का थ्रॉटल अनिवार्य रूप से निश्चित वोल्टेज को नीचे ले जाता है। मैं 3-चरण वाटमीटर का उपयोग करके मोटर में प्रवेश करने वाली "अर्ध-मल्टीफ़ेज़" एसी विद्युत शक्ति को मापता हूं। मैं कहता हूं कि अर्ध-मल्टीफ़ेज़ क्योंकि किसी भी बिंदु पर वर्तमान में 2 मोटर वाइंडिंग के माध्यम से प्रवाह का केवल एक ही चरण होता है।

मैं मोटर को एक एड़ी-वर्तमान ब्रेक का उपयोग करके लोड करता हूं: एक एल्यूमीनियम डिस्क रोटर से जुड़ा होता है, और मोटर / डिस्क दो इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के ऊपर निलंबित होते हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के लिए बढ़ती शक्ति स्पिनिंग डिस्क में बड़ी एड़ी-धाराओं को प्रेरित करती है जो एक बड़ा टॉर्क उत्पन्न करती है। मैं इन-लाइन टोक़ सेल और एक हॉल सेंसर का उपयोग करके विभिन्न लोड-धाराओं पर स्थिर-राज्य टोक़ और गति को मापता हूं।

यहां मेरा डेटा 8 वी, 50-100% थ्रॉटल है। प्रत्येक बिंदीदार प्रयोगात्मक सेट में एक साधारण डीसी मोटर मॉडल और केडीई के चश्मे के आधार पर एक समान ठोस भविष्यवाणी होती है।

$$V = dV_{DC}$$ $$V = IR + E$$ $$V = \frac{T}{k_t}R + k_t\omega$$ $$T = \frac{Vk_t - {k_t}^{2}\omega}{R}$$

कहाँ पे

• $d$ थ्रॉटल सेटिंग का कर्तव्य अनुपात है
• $V_{DC}$ ईएससी में प्रवेश करने वाला निश्चित वोल्टेज है
• $R$(182 m wind) मोटर का घुमावदार-से-घुमावदार प्रतिरोध है (KDE प्रति-विंडिंग प्रतिरोध 91 m resistance प्रदान करता है) क्योंकि वह कुल प्रतिरोध है जो मोटर टर्मिनलों पर तुरंत लागू वोल्टेज द्वारा देखा जाता है
• $k_t$ (0.0041 एनएम / ए) ऑनलाइन प्रदान किया गया है

मुसीबत

मुझे समझ में नहीं आता है कि प्रायोगिक डेटा मेरे मॉडल से उच्च गति पर क्यों निकलता है - विशेष रूप से कम थ्रॉटल पर।

मैं शुरू में यद्यपि यह कुछ "आकस्मिक" क्षेत्र-कमजोर करने वाला था। विचलन ढलान में परिवर्तन से उपजा है, और डीसी मोटर वक्र का ढलान केवल एक कार्य है$k_t$ तथा $R$। उच्च गति पर / कम वर्तमान,$R$ नहीं बदलेगा (कम करंट = कम टेम्प्स), लेकिन $k_t$ अधिष्ठापन में वृद्धि के कारण बदल सकता है ।

प्रायोगिक ढलान कम नकारात्मक हो जाता है जैसे कि $k_t$अधिक गति प्राप्त करने के लिए कम कर दिया गया है, फिर भी मोटर अभी भी अगर की तुलना में अधिक टॉर्क बनाए रखता है$k_t$ वैसा ही रहा था।

उदाहरण के लिए, 70% थ्रॉटल और 10 kRPM पर, मेरा मॉडल ~ 20 mN-m टार्क की भविष्यवाणी करता है, लेकिन "फ़ील्ड-कमजोर" मोटर 25 mN-m टार्क पैदा करता है। क्या देता है??

1. क्या यह बीएलडीसी का क्षेत्र-कमजोर होना है? यदि हां, तो टॉर्क को नुकसान क्यों नहीं होता है?
2. यदि यह क्षेत्र-कमजोर नहीं है, तो गति के साथ टॉर्क-स्पीड वक्र ढलान के कारण और क्या हो सकता है?

परिशिष्ट

इस उच्च गति विचलन के बारे में मुझे क्या भ्रमित करता है कि एफडब्ल्यू के साथ प्रयोगात्मक मोटर दक्षता में सुधार होता है।

जैसा कि मैं पीएमएसएम के लिए एफडब्ल्यू समझता हूं, कुछ स्टेटर करंट (Id?) को टॉर्क (Iq) उत्पन्न करने के बजाय आर्मेचर फ़ील्ड को "लड़ना" खर्च किया जाता है, इसलिए आप वास्तव में कुछ दक्षता खो देते हैं।

हालाँकि, मेरी मोटर की प्रायोगिक दक्षता मेरे मॉडल के रूप में पहले से नहीं गिरती है क्योंकि मोटर एक ही टोक़ में अधिक गति (मॉडल के सापेक्ष) का उत्पादन कर रही है।

जैसा कि Neil_UK ने उल्लेख किया है, ESC आर्मेचर पर चरण कोण के साथ कुछ प्रकार की चाल खेल सकता है। मैं आर्मेचर पर चरण कोण को कैसे माप सकता हूं?

मैं पहले से ही सभी 3 चरणों में अपने वाटमीटर (measuring = acos (∑P / ∑S)) के माध्यम से मोटर टर्मिनलों पर कुल चरण कोण को माप रहा हूं, लेकिन इस चरण कोण में शोर-स्विचिंग से गति में वृद्धि और हार्मोनिक विरूपण से वर्तमान अंतराल शामिल है। ।

परिकल्पना

टोक़ आकस्मिक एफडब्ल्यू क्षेत्र में पीड़ित नहीं होता है क्योंकि बीएलडीसी मोटर एफएमएस के विपरीत एफडब्ल्यू पर अधिक शक्ति खींचना जारी रखता है जो एफडब्ल्यू (अक्षमता की अनदेखी) के दौरान "निरंतर" शक्ति खींचते हैं। मैं अब डेटा की जाँच करेगा!

Comments

'थ्रॉटल' का क्या अर्थ है मेरा मतलब यह नहीं है कि 'यह मोटर की गति को नियंत्रित करता है', लेकिन इसका विद्युत, ईएससी से क्या मतलब है, और यह कैसे आपके मॉडल में प्रवेश करता है। मुझे लगता है कि मैं जो देख रहा हूं, वह है 'रिव्स उदय' के रूप में, मुझे लगता है कि टॉर्क गिरने की उम्मीद है, लेकिन यह उतना नहीं गिरता जितना मैं उम्मीद करता हूं, कम थ्रॉटल सेटिंग्स पर '। अगर मैं अलग-अलग बैटरी वोल्टेज पर ब्रश वाली मोटर चला रहा होता, तो मुझे बहुत आश्चर्य होता। हालांकि, एक ब्रशलेस के साथ, ईएससी के लिए समय परिवर्तन के रूप में 'कुछ चतुर करने' के लिए कई अवसर हैं। क्या वह ऐसा कर रहा है? आप कैसे जानते हैं कि 'थ्रोटल' इसे क्या करने के लिए कह रहा है?

— नील_यूके

आपने अपना मॉडल कैसे प्राप्त किया? क्या धारणाएँ इसमें अंतर्निहित हैं? ऐसा लगता है कि सबसे स्पष्ट स्पष्टीकरण यह है कि गति नियंत्रक आपके मॉडल में निर्मित मान्यताओं का पालन नहीं करता है। गति नियंत्रक वास्तव में विभिन्न थ्रॉटल सेटिंग्स के जवाब में क्या करता है? शायद नहीं कि आप क्या सोचते हैं।

— मैके

मूल रूप से, जो हो रहा है वह यह है कि मोटर लोड की स्थिति में आपकी अपेक्षा से अधिक तेज चल रही है। मुझे लगता है कि नियंत्रक बता सकता है कि मोटर लोड नहीं है और उन परिस्थितियों में क्षेत्र-कमजोर करने को लागू करने के लिए चरण अग्रिम या ऐसा कुछ उपयोग कर रहा है। जब मोटर भारी हो जाती है (टॉर्क अधिक होता है) तब प्रायोगिक डेटा आपके मॉडल के साथ परिवर्तित हो जाता है।

— जक 4'18

मैं सुझाव दूंगा कि आपका ESC एक नॉन-सिनुसॉइडल ड्राइव है, इसलिए जो भी एल्गोरिदम का उपयोग किया जा रहा है वह

— साइनसोइडल

@DmitryGrigoryev मैं 700 mN-m (100 oz-in) के लिए रेटेड टॉर्क सेल का उपयोग कर रहा हूं। कमर्शियल डायनामोमीटर (रिपोर्ट) का उपयोग करके सेना द्वारा परीक्षण किए गए छोटे BLDCs के लिए भी यही घटना हुई । मैंने इसे एक ज्ञात दूरी पर लटकाए गए ज्ञात वजन के साथ कैलिब्रेट किया। मेरे सैद्धांतिक और प्रायोगिक ढलान कम गति से मेल खाते हैं, इसलिए मुझे नहीं लगता कि माप त्रुटि है।

— TechSultan

Answer 1

आपके द्वारा की जा रही समस्या आपके द्वारा उपयोग किए जा रहे नियंत्रण से संबंधित है। बहुत ज्यादा हर शौक / क्वाडकॉप्टर ओरिएंटेड BLDC कंट्रोलर (जिसे आमतौर पर 'ESC' कहा जाता है), सेंसरलेस ट्रेपोजॉइड कंट्रोल का उपयोग करता है। नियंत्रण का यह रूप आपके प्रश्न में संदर्भित नियंत्रण के रूप से मौलिक रूप से अलग है, जिसे क्षेत्र उन्मुख नियंत्रण या एफओसी कहा जाता है।

इन नियंत्रण तकनीकों के विस्तार में अंतर का वर्णन करने के लिए अत्यधिक लंबे उत्तर की आवश्यकता होगी, और मैं आपको उन्हें स्वयं शोध करने के लिए प्रोत्साहित करता हूं। हालाँकि, परीक्षण के रूप में यह वर्तमान में मौजूद है कि चालक की ओर से मोटर की गति / टोक़ विशेषता को ठीक से डिकूपिंग नहीं किया गया है। एक उच्च रिज़ॉल्यूशन एनकोडर की कमी भी कम गति पर मोटर प्रदर्शन को प्रभावित करती है। यदि आप अच्छा कम गति प्रदर्शन चाहते हैं, तो आपको प्रश्न में नियंत्रण तकनीक की परवाह किए बिना एनकोडर के कुछ रूप की आवश्यकता है।

यदि आप पूरी गति से इन मोटरों को ठीक से चिह्नित करना चाहते हैं, तो आपको वास्तविक रूप से एक संवेदी FOC चालक की आवश्यकता होगी ।

Comments

अब मैं समझदार एफओसी और सेंसर-रहित 6-स्टेप कम्यूटेशन के बीच अंतर को समझता हूं। मैं यह बता रहा था कि ट्रेपोज़ाइडल कम्यूटेशन मैकेनिज्म में एफडब्ल्यू "दुर्घटना से" हो रहा है। मुझे लगता है कि यह सवाल बिना उत्तर के जाने

— पहचाने

Answer 2

मुझे लगता है कि एक सरल स्पष्टीकरण यह हो सकता है कि 50% पर थ्रॉटल सेटिंग का मतलब 50% से नीचे की ओर उतार-चढ़ाव नहीं है, क्योंकि यदि लोड छोटा है, तो pwm दालों के बीच 0 पर वापस जा रहा है, इसलिए आउटपुट वोल्टेज 50 से अधिक है %। बंद वर्तमान के साथ हिरन कनवर्टर में वोल्टेज देखें।

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मैं समझता हूं कि कैसे विखंडित वर्तमान मोड (DCM) में वोल्टेज बढ़ सकता है, लेकिन मुझे समझ में नहीं आता है कि यह टॉर्क-स्पीड वक्र के ढलान को कैसे प्रभावित करेगा। वोल्टेज सैद्धांतिक रूप से केवल वक्र के वाई-अवरोधन को प्रभावित करता है।

— TechSultan