एक डीसी मोटर में, क्या एक कम्यूटेशन पॉइंट है जो सभी मामलों में इष्टतम है?


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यह हालिया प्रश्न मुझे कम्यूटेशन टाइमिंग के बारे में सोच रहा था, और इसे आगे बढ़ाना क्यों वांछनीय हो सकता है। हालांकि, मैं अंतर्निहित घटनाओं पर अधिक गहराई से विचार करना चाहता था, और मुझे पूरा यकीन है कि मेरी समझ अधूरी है, इसलिए मैंने सोचा कि मैं एक नया प्रश्न आज़माऊंगा।

स्टेटर और रोटर फ़ील्ड एक घुमाए हुए समग्र फ़ील्ड बनाने के लिए गठबंधन करते हैं, और कुछ मोटर्स कम्यूटेटर arcing को कम करने के लिए कम्यूटेशन समय को आगे बढ़ाते हैं। पनडुब्बी विद्युत प्रणालियों पर इस लेख से एक उदाहरण है :

क्षेत्र विरूपण

वह खंड जहां यह प्रतीत होता है जनरेटर की चर्चा कर रहा है, इसलिए "रोटेशन" नामक तीर पीछे की ओर है यदि हम इसे मोटर के रूप में सोच रहे हैं। अगर यह एक मोटर थी, तो धाराओं और क्षेत्र के साथ, हम इसे विपरीत दिशा में, प्रति-घड़ी की दिशा में मोड़ने की उम्मीद करेंगे।

चूँकि बिंदु लेबल "न्यू न्यूट्रल प्लेन" में रोटर बल की किसी भी चुंबकीय रेखा से नहीं गुजर रहा है, कोई प्रेरित वोल्टेज नहीं है, इसलिए यदि यहाँ पर कम्यूटेशन किया जाता है तो कम से कम arcing होगी।

लेकिन, कम्यूटेशन पॉइंट को आगे बढ़ाकर, क्या हमने कुछ अन्य पैरामीटर का त्याग किया है? क्या हमने टॉर्क कम किया है? दक्षता? या यह सभी मामलों में इष्टतम कम्यूटेशन पॉइंट है?


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लोग इसे बंद करने के लिए मतदान क्यों कर रहे हैं? यह मेरे लिए एक अच्छी तरह से पूछा और विषय पर सवाल की तरह लगता है।
ओलिन लेथ्रोप

संभावित ऊर्जा कथन पर सिर्फ एक विचार। मैं कहूंगा कि मोटर घूमता है क्योंकि टोक़ है। टॉर्क घूर्णन अक्ष से जुड़ी किसी भी चीज पर काम करने वाली ताकतों का अभिन्न अंग है। आप किसी भी समय इस बल को अधिकतम चरणों में नियंत्रित करके अधिकतम करने की कोशिश कर रहे हैं। एक ब्रशलेस मोटर में स्थैतिक मामले के बारे में सोचें (मोटर एक निश्चित स्थिति पकड़े हुए है), जो आपको दिखाता है कि चुंबकीय क्षेत्र कैसे उन्मुख है। जब चीजें आगे बढ़ रही हैं तो आपको ईएमएफ वापस मिल जाएगा लेकिन मुझे लगता है कि सापेक्ष अभिविन्यास नहीं बदलता है।
गाइ सीरटन

एक त्वरित Google खोज से विलंब बनाम गति: प्रेरण और चुंबकीय संतृप्ति की भौतिकी के संबंध में खेलने के दो कारक दिखाई देते हैं।
गाइ सिरटन

@GuySirton एक स्थिर स्थिति (अधिक संभावना एक स्टेपर मोटर) को पकड़े हुए एक ब्रशलेस मोटर के मामले में, फ़ील्ड संरेखित होते हैं और आकृति A की तरह दिखते हैं, अगर रोटर पर कोई महत्वपूर्ण टोक़ नहीं है।
फिल फ्रॉस्ट

@PhilFrost मैं जो कहने की कोशिश कर रहा हूं वह स्टेटिक हिस्से को डायनामिक्स से अलग करने के बारे में है। अपनी होल्डिंग मोटर लें और इसे दूसरे मोटर के माध्यम से एक स्थिर वेग में घुमाना शुरू करें। केवल एक चीज जो आप देखेंगे, वह है EMF (AFAIK), जो बोर्ड भर में टॉर्क में गिरावट का कारण बनेगी, लेकिन यदि आप टॉर्क बनाम पोजीशन को ग्राफ करते हैं तो आपको एक फेज चेंज नहीं दिखेगा। मुझे पूरा यकीन है कि ऊपर दिए गए मेरे टिप्पणी में कारकों के कारण सिस्टम को चलाते समय चरण उन्नत है, अधिष्ठापन (यह प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से वर्तमान को बदलने के लिए समय लगता है) और गैर-रैखिकताएं जो मैग्नेटिक्स (संतृप्ति आदि) से संबंधित हैं
गाय सिरटन

जवाबों:


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मेरी समझ यह है कि मोटर काउंटर-क्लॉकवाइज को चालू करना चाहती है क्योंकि यह फील्ड को खोलकर स्टेटर और रोटर फील्ड्स को संरेखित करके एक कम क्षमता वाली ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है। क्या ये सही है?

यह रोटेशन की धुरी के चारों ओर काम करने वाली ताकतों के कारण बदल जाता है। वे बल टोक़ बनाते हैं जो बदले में रोटर के कोणीय त्वरण का निर्माण करते हैं।

लेकिन अगर हम कम्यूटेशन पॉइंट को वहां ले जाते हैं, तो क्या हमने स्टेटर फ़ील्ड को घुमाया नहीं, जिससे एक नया नया न्यूट्रल प्लेन बन गया? यदि हम इस समायोजन को दोहराते हैं, तो क्या यह एक इष्टतम कम्यूटेशन पॉइंट पर परिवर्तित होता है या क्या हम सभी जगह घुमाते रहते हैं? क्या यह कम्यूटेशन पॉइंट सभी मामलों में इष्टतम है, या कुछ समझौते किए जाने हैं?

परिभाषा के अनुसार जब भी आप किसी एक क्षेत्र को घुमाते हैं तो आपके पास एक नया तटस्थ विमान होता है। एक मोटर में कम्यूटेशन का पूरा उद्देश्य उस कोण पर न्यूट्रल प्लेन रखना है जहां टॉर्क को अधिकतम किया जाता है।

मैंने हमेशा सुना है कि उच्च गति पर समय अधिक उन्नत होना चाहिए। लेकिन क्या यह कड़ाई से सच है, या यह वर्तमान / क्षेत्र की ताकत को घुमावदार करने का एक कार्य है, जो निरंतर यांत्रिक भार के मामले में गति के साथ सहसंबद्ध होता है?

मुझे लगता है कि आप यहां दो प्रभाव मिला रहे हैं। चलो एक ब्रश रहित मोटर पर विचार करें। इसकी घुमाव के माध्यम से बहने वाली एक वर्तमान को देखते हुए यह अपने तटस्थ विमान में बस जाएगा। इस बिंदु पर टोक़ शून्य है (घर्षण की अनदेखी)। अब इसे धीरे-धीरे हाथ से घुमाना शुरू करें और टॉर्क बनाम स्थिति को ग्राफ करें। उस ग्राफ़ का अधिकतम भाग आपका "इष्टतम धीमी गति" कम्यूटेशन पॉइंट है। आप गणितीय मॉडल का उपयोग करके उस ग्राफ़ का एक बहुत ही निकट सन्निकटन प्राप्त कर सकते हैं। मैं इस समय को आगे बढ़ाने को नहीं कहूंगा। चरणों और ध्रुवों की संख्या के आधार पर यह तटस्थ विमान से कुछ निश्चित कोण पर होगा। एक स्थिति-एनकोडर और कोई हॉल प्रभाव सेंसर के साथ एक बंद लूप brushless प्रणाली में आप आमतौर पर एक अनुक्रम के माध्यम से जाते हैं जहां आप तटस्थ विमान की स्थिति की खोज करने के लिए कुछ वर्तमान डालते हैं।

एक गतिशील स्थिति में आप एक ही चरण बनाम निश्चित मैग्नेट रखने के लिए अपने नियंत्रण में क्षेत्र को घुमाते रहना चाहते हैं। क्योंकि चुंबकीय संतृप्ति जैसे प्रेरण और विभिन्न गैर-रैखिक प्रभावऔर तापमान, नियंत्रण समय को खेतों के बीच एक ही चरण की कोशिश करने और बनाए रखने के लिए गति के एक समारोह के रूप में बदलना होगा। अनिवार्य रूप से एक कमांड दिए जाने के समय और क्षेत्र में वास्तविक परिवर्तन के बीच देरी होती है, इसलिए कमांड को इसके लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए पहले "उन्नत" दिया जाता है। अगर आप अलग गति में काम करने की योजना बनाते हैं, तो एक ब्रश की हुई मोटर में आप केवल एक निश्चित चरण की उन्नति कर सकते हैं। ब्रश किए गए मोटर्स में स्थिर समझौते भी होते हैं, जैसे ब्रश का आकार और नियंत्रण की प्रकृति पर / बंद। कुछ स्थितियों में यह देरी वैसे भी नगण्य है।

क्या एक सेंसरलेस BLDC ड्राइवर है जो कम्यूटेशन पॉइंट को खोजने के लिए बैक-ईएमएफ जीरो क्रॉसिंग का पता लगाता है, ऐसी मोटर का उदाहरण है?

मुझे लगता है कि पीछे-ईएमएफ शून्य क्रॉसिंग अपर्याप्त हैं। वे केवल ऊपर वर्णित "स्थिर" स्थिति को दर्शाते हैं। इसलिए आपको अपने नियंत्रण को अनुकूलित करने से पहले मोटर मापदंडों को जानना होगा (जैसे कि क्षेत्र-उन्मुख नियंत्रण जैसी किसी चीज़ का उपयोग करके )


जब आप कहते हैं, "आप गणितीय मॉडल का उपयोग करके उस ग्राफ़ के एक बहुत करीब सन्निकटता को प्राप्त कर सकते हैं," बिल्कुल यही सवाल है। मुझे पता है कि कुछ बिंदु है जिस पर टोक़ को अधिकतम किया जाता है। कहाँ है, और क्यों है? अनिच्छा कोई संदेह नहीं है कि कुछ हिस्सा खेलेंगे, लेकिन मुझे नहीं लगता कि यह सब कुछ है। और सामान्य परिचालन स्थितियों में किन परिस्थितियों में चुंबकीय संतृप्ति खेल में आएगी? मान लें कि मैं विनिर्देशों के भीतर घुमावदार चालू रख रहा हूं, क्या कोर को संतृप्त नहीं करने के लिए डिज़ाइन किया गया है?
फिल फ्रॉस्ट

नोट मैं वहाँ स्थैतिक प्रणाली के बारे में बात कर रहा हूँ। समरूपता कारणों से मैं अधिकतम दो शून्य टोक़ बिंदुओं के बीच होने की उम्मीद करूंगा (शून्य टोक़ बिंदुओं की संख्या 2 आईआईआरसी द्वारा विभाजित चरणों की संख्या के ध्रुवों की संख्या है)। आप मॉडल के लिए Google कर सकते हैं, लेकिन यहां एक है: robot2.disp.uniroma2.it/~zack/LabRob/DCmotors.pdf
गाय सिरटन

@PhilFrost: इस पत्र चर्चा चुंबकीय संतृप्ति मॉडलिंग: personal-homepages.mis.mpg.de/fatay/preprints/Atay-AMM00.pdf । सहज रूप से मुझे लगता है कि गति के साथ चरण को बदलने के लिए विलंब और स्विचिंग विलंब पहला आदेश कारण है। यदि आप एक साधारण गणितीय मॉडल की तलाश कर रहे हैं, तो एक मोटर में होने वाली हर चीज की व्याख्या करने के लिए मुझे नहीं लगता कि आप एक पाएंगे। यहां तक ​​कि बहुत जटिल मॉडल अभी भी अनुमानित हैं। अधिकांश भाग के लिए जो मायने नहीं रखता है।
गाय सिर्टन

वह कागज सार्वभौमिक मोटर्स में चुंबकीय संतृप्ति के लिए एक मॉडल प्रस्तुत करता है, लेकिन क्या यह तब लागू होता है जब हम सार्वभौमिक मोटर्स के बारे में बात नहीं कर रहे हैं, और, इसे कम्यूटेशन टाइमिंग समायोजन के साथ क्या करना है?
फिल फ्रॉस्ट

@PhilFrost: के अनुसार scholarsmine.mst.edu/post_prints/pdf/... "BLDCM के गणितीय मॉडल अनिच्छा बदलावों के प्रभावों को शामिल करना चाहिए और सबसे महत्वपूर्ण, चुंबकीय संतृप्ति, जिसके अस्तित्व को अपरिहार्य जब बड़े torques उत्पन्न कर रहे हैं है।" संतृप्ति गतिशील व्यवहार को बदल देती है, इसलिए यह एक घूर्णन मोटर में वर्तमान और टोक़ के बीच के चरण को प्रभावित करेगा। कम से कम, यही तरीका है कि मैं इसे समझता हूं।
गाय सिर्टन

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आप सही हैं कि तटस्थ बिंदु वह जगह है जहां ब्रश सेट बिंदु मुख्य रूप से स्थित होगा। जबकि रोटर मुड़ रहा है, फ़ील्ड प्रभावी रूप से नहीं चलती है (बहुत), क्योंकि रोटर के आंदोलन से आर्मेचर वाइंडिंग का अगला सेट सक्रिय हो जाएगा। इस प्रकार "सी" में फ़ील्ड चित्र "आकर्षक" होगा क्योंकि विभिन्न आर्मेचर वाइंडिंग द्वारा चलते हैं।

अधिकतम टोक़ उत्पादन के लिए, आप चाहते हैं कि आर्मेचर फ्लक्स और फ़ील्ड फ़्लक्स को ठीक से गठबंधन किया जाए और "पूरी ताकत" पर। (इस बात की अनदेखी करना कि टॉर्क वास्तव में करंट और फ्लक्स का परस्पर संपर्क है ...)

ध्यान दें कि घुमावदार प्रतिरोध और प्रेरण के कारण आर्मेचर वाइंडिंग में करंट के बढ़ने का समय स्थिर है। यह आर्मेचर फ्लक्स / करंट में देरी का कारण बनता है। यदि इस देरी के लिए मुआवजा नहीं दिया जाता है, तो इष्टतम टोक़ उत्पादन प्राप्त नहीं किया जाएगा। कम्यूटेशन कोण को आगे बढ़ाना यह संबोधित करने का एक तरीका है।

"सही" अग्रिम कोण रोटर गति, आर्मेचर सर्किट के समय स्थिर और आर्मेचर पोल की संख्या पर निर्भर करता है। चूंकि आर्मेचर समय स्थिर एक निश्चित समय है, तेज रोटर गति के लिए, अग्रिम कोण को बढ़ाने की आवश्यकता है।


किस बिंदु पर आर्मेचर और फ़ील्ड "ठीक से संरेखित" हैं? देखिए, मैंने पहले ही मान लिया था कि कम्यूटेशन पॉइंट को आगे बढ़ाने का कारण आपके द्वारा बताए गए वोल्टेज के पीछे की वर्तमान लेगिंग के कारण था, लेकिन यदि आप मेरे द्वारा जुड़े प्रश्न के कुछ उत्तर पढ़ते हैं, तो आप देख सकते हैं कि मैंने कैसे सोचा कि शायद वह 'यह सब वहाँ था।
फिल फ्रॉस्ट

यहां भ्रम का एक और बिंदु है: मान लीजिए कि हम किसी भी मौजूदा अंतराल के लिए पूरी तरह से क्षतिपूर्ति कर सकते हैं, इसलिए आर्मेचर का चुंबकीय क्षेत्र हमेशा वैसा ही होता है जैसा कि आंकड़ा बी, ऊपर है। क्या समग्र क्षेत्र अभी भी आकृति C के रूप में विकृत नहीं होगा, जिससे समय को अधिक समायोजित करने की आवश्यकता होगी?
फिल फ्रॉस्ट

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तटस्थ विमान गति पर निर्भर नहीं है, केवल वर्तमान है। स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र (ऊपर आपकी तस्वीर में क्षैतिज) और आर्मेचर चुंबकीय क्षेत्र (ऊपर आपकी तस्वीर में लंबवत) वास्तव में एक साथ "जोड़" नहीं करते हैं जब तक कि आप प्रत्येक क्षेत्र को वेक्टर के रूप में नहीं सोचते हैं। यदि ऐसा है, तो आपको यह देखने में सक्षम होना चाहिए कि तटस्थ विमान एक दूसरे के संबंध में दो क्षेत्रों में परिवर्तन के रूप में घूम सकता है (उदाहरण के लिए, यदि स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र समान रहता है और आर्मेचर चुंबकीय क्षेत्र बढ़ता है या कम हो जाता है, तो तटस्थ विमान कदम होगा)। इस वजह से, आप देख सकते हैं कि तटस्थ विमान वर्तमान पर निर्भर करता है, गति पर नहीं। स्टेटर और / या आर्मेचर (जो लोड पर निर्भर है) के माध्यम से वर्तमान चुंबकीय क्षेत्रों की ताकत निर्धारित करता है, जो बदले में तटस्थ विमान के स्थान को निर्धारित करता है।

तटस्थ विमान के साथ उन्हें संरेखित करने के लिए ब्रश को स्थानांतरित किया जा सकता है। लेकिन इस तथ्य को देखते हुए कि तटस्थ विमान का स्थान भार पर निर्भर है, आपके ब्रश को स्थानांतरित करने के लिए एक आदर्श ("ठीक से संरेखित") स्थिति नहीं हो सकती है क्योंकि अधिकांश अनुप्रयोगों में एक भी लोड बिंदु नहीं है। यह भी ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है अगर आपके आवेदन को दोनों दिशाओं में रोटेशन की आवश्यकता होती है। मेरे अनुभव में, अधिकांश मोटर डिज़ाइनर किसी दिए गए एप्लिकेशन के लिए उचित ब्रश संरेखण निर्धारित करने के लिए पिछले अनुभव और प्रयोगों के संयोजन पर भरोसा करते हैं।


मुझे लगता है कि कमोबेश मैंने जो अनुमान लगाया था वह होगा। मैं विचार कर रहा था कि खेतों को जोड़ते हैं जैसे कि वे वैक्टर के एक सरणी हैं - मैं वास्तव में गणितज्ञ नहीं हूं इसलिए मैं सही शब्दों के बारे में सुनिश्चित नहीं हूं। लेकिन, मैं अभी भी सोच रहा हूं, अगर हम तटस्थ बिंदु को पूरा करने के लिए कम्यूटेशन बिंदु को घुमाते हैं, तो क्या यह आर्मेचर के चुंबकीय क्षेत्र को घुमाता नहीं है, जिससे एक नया तटस्थ बिंदु होता है?
फिल फ्रॉस्ट

क्या कम्यूटेशन पॉइंट को न्यूट्रल प्लेन (जहां भी है) में शिफ्ट करना टॉर्क को अधिकतम करता है या टॉर्क के खर्च पर कम्यूटेटर को कम से कम करता है?
फिल फ्रॉस्ट
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