Jak zwiększyć moc silnika 3-fazowego z układem BA6849FP – dobór wzmacniacza sygnału

Witam!
Buduje silnik 3-fazowy, mam już układ nawet do sterowania nim (BA6849FP) i działa nawet, ale obroty są zbyt niskie.
Więc chce dać większą moc na cewki silnika, ale nie mogę bo układ może się spalić, więc pomyślałem aby zwiększyć moc sygnału zza układem.

Chciałem wstawić jakiś wzmacniacz ale nie wiem jaki, jak itp.
Najlepiej jakiś niewielki, przebieg sygnały na cewkę jest podobny przebiegu sinusoidalnego.

Pozdrawiam

W silnikach indukcyjnych (w tym również trójfazowych) obroty zależą tylko od częstotliwości pradu zasilajacego, przy czym dla silników asynchronicznych są nieco niższe (o tzw. "poślizg"), niż częstotliwość podzielona przez ilość par biegunów w stojanie. Zwiększenie mocy zasilania może przynieść niewielki skutek tylko wtedy, jeżeli poślizg jest zbyt duży (zwykle wynosi kilka - kilkanaście %).
Granicą wydolności silnika jest jego wytrzymałość cieplna, zwykle projektuje sie silnik tak, aby jego straty w uzwojeniu (wynikajace z oporności) i straty w rdzeniu (stojan i wirnik) były sobie równe. Zastosowanie uzwojeń o wyższej wytrzymałości cieplnej izolacji pozwala na zwiekszenie mocy silnika, ale nie zwiększa jego sprawności.
Dla określonych gabarytów najwiekszą moc ma silnik z najmniejsza ilością par biegunów (i najwyższymi obrotami).
Kształt napięcia zasilajacego silnik nie jest bardzo istotny, bo uzwojenie będąc indukcyjnością tłumi składowe harmoniczne.

Kolega dobrze mówi. Najlepiej zmniejsz liczbę par biegunów, albo jeszcze lepiej wstaw przełącznik robiący to będziesz mógł wykonać łagodniejszy rozruch. Ewentualnie jakiś układ elektroniczny.
A jak coś to poczytaj tutaj
http://silnikielektryczne.prv.pl/html/asynchroniczne.html

Może źle się zrozumieliśmy, ten silnik 3-fazowy nie jest takim dużym silnikiem, to zwykły silnik wymontowany z CD-ROM'u.

Normalnie kręcił się szybciej. Tutaj on w ogóle się nie grzeje, a następna faza wzrasta zależnie od czujnika halla który znajduje się się pod magnesami. I raczej ma łagodny ruch, w końcu płyta CD musi poruszać się jak najpłynniej.

BO w tym jest tak, że jest na początku podawane napięcie na jedną z cewkę, co powoduje wychylenie się wirnika (z magnesami), magnes na wirniku zbliża się do halla który zwiększa prąd w następnej cewce co dalej wychyla wirnik, potem znowu i znowu.... i tak to trwa.

I tutaj sobie pomyślałem, że jak zwiększę napięcie czy natężenie na cewkach to on szybciej się wychyli i cały cykl będzie szybciej się odbywał.

To tak będzie działać - powstaje w ten sposów bezszczotkowy silnik prądu stałego (o charakterystyce silnika bocznikowego z magnesami trwałymi), czyli im większe będzie napięcie zasilające (czyli popłynie większy prąd w uzwojeniach) tym większa będzie prędkość - proporcjonalnie do napięcia.
Pzebieg na wyjściu przypomina bardziej prostokąt.
Jeśli 1,3A z układu BA to zamało to należało by podłączyć do wyjścia dodatkowe tranzystory mocy.

Oo właśnie o to chodzi, tylko ja nie wiem jak, jakie i w ogóle, czy mógł by mi ktoś to wytłumaczyć =) ? Był bym niesamowicie wdzięczny.
Jeszcze aż tak dobrze elektroniki nie znam i nie potrafię tego sam zrobić.
Bo już na testach jak moc zwiększyć na takie układy spaliłem, dziś 3 odbieram.

Niżej jest schemat układu trójfazowej końcówki mocy. Prawdopodobnie można go podłączyć wprost do wyjść sterownika BA, o ile na wyjściu jest rzeczywiście przebieg prostokątny - inaczej tranzystory będą się mocno rozgrzewały. Całość może być zasilana innym napięciem niż BA. Maksymalny prąd wyjściowy będzie zależał od użytych tranzystorów.
Poniższy układ posłużył mi do uruchomienia silnika z HDD, sterowany był z uK, ale prawdopodobnie tutaj też będzie pasował. Różnica jest taka, że tutaj na bramki "górnych" tranzystorów należy podać napięcie wyższe niż zasilanie, np. z jakiegoś prostego powielacza napięcia itp. Elementy dobrane są tylko orientacyjnie, a mimo to wydajność prądowa tego układu przekracza 4 A.

Mam też schemat układu wykonanego na wzmacniaczach op. i tranzystorach do sterowania silnikiem bezszczotkowym z czujnikami halla (działa tak samo jak BA6849FP). Jak chcesz to go umieszczę tutaj.

No właśnie chce aby układ był możliwie mały, dlatego zdecydowałem się na BA.
Możesz zapodać ten sterownik na hallach, zobaczę co to.
A jaką prędkość można na tym osiągnąć ?
I który byś ogółem polecił =).
W lutowaniu układów SMD mam już niezłą wprawę =P

A przebieg na wyjściach BA wygląda tak:


I zbuduje sobie chyba tą Twoją konstrukcje.
Tylko jeszcze pytanka mam:
1. On da rade na obie połówki ? Bo tam jest raz + raz -.
2. Nie lepiej zamiast IRF540 wsadzić BUZ11 ?

Pozdrawiam

Więc tak: Ten układ o którym mówiłem - przyjrzałem mu się dokładniej - nie polecam - jest tam mnóstwo elementów - to samo co siedzi w BA. Jeśli w BA nie ma żadnych elementów ograniczających maksymalną prędkość to nie ma sensu powielać tego układu na elementach dyskretnych.
On też wykorzystuje czujniki halla. Maksymalna prędkość - jeśli w BA nie ma żadnych filtrów to tylko od czasu reakcji hallotronów i prędkości przełączania tranzystorów mocy, a to praktycznie nie ma znaczenia.
Na wyjściu BA raz jest masa raz napięcie zasilania, układ jest zasilany pojedynczym napięciem, czyli nie ma tam ujemnych napięć, wszystko będzie ok.
Jeśli ten przebieg trapezowy na wyjściu ma rzeczywiście tak długi czas przechodzenia z jednego stanu na drugi to końcówka będzie się trochę grzała...
Jako mosfety można wsadzić cokolwiek - istotny jest tylko max prąd i rezystancja wewnętrzna.
Ale ja bym proponował ten układ na tranzystorach bipolarnych - jest prostszy, bo nie wymaga dodatkowego wyższego napięcia. A tranzystorów bipolarnych dużej mocy też jest cała masa - no i trudniej je uszkodzić w trakcie lutowania i uruchamiania.
A w ogóle to do czego ten układ ? - czy nie do "iskiernika" transformatora Tesli ?

Z prędkością wiem już jak on tam się ogranicza, ale chce po to ten wzmacniacz zrobić, aby większy prąd dać na silnik.
Bo te z cd-romów no sa małej mocy, łatwio je zatrzymać, a ja nawinołem sobie własny silnik na magnesach neodymowych i grubym drucie i chce tam dać kilka A na cewki, ale BA mi niepozwoli bo on niewytrzyma, więc BA chcialem tylko sterować a wzmacniaczek zasilac.

A to mi jest potrzebne do czegoś podobnego do "robota", mam taki projekt ktory realizuje i potrzebuje takiego silnika do niego.

Chce poprostu aby wytrzymał te przykładowe 6A jak mu dam.

Tak więc da się tak jak chce?

A z tym grzaniem, jak bardzo ? Bo konstrukcja będzie aluminiowa projektu i chcialem je tam przykręcić (to takie jak by podluzne plaski o wielkości 30cm x 5/6cm x 2mm i takie 2 lub 3 będą czyli po 2 mosfety na plaszke) i niewiem czy mi zdąrzy ciepło odprowadzać zanim się spali.

Z tym grzaniem się to tak źle nie jest. Ja taki właśnie układ zastosowałem też do silnika z CD (ale nie przewijanego) i prąd ograniczany był tylko przez zasilacz do 4 A.

Czyli który układ najlepiej zrobić do tego BA =) ?
Bo już w sumie mam BUZ'y i BC.

Proponuję ten na bipolarnych, bo łatwiej zrobić. W tym drugim, z IRF-ami , mniej rozgrzewają się tranzystory, ale potrzebny jest układ podnoszący napięcie o kilka woltów względem napięcia zasilającego. I tu może być problem. W moim układzie zastosowałem najpierw płaską baterię 4,5V a potem podwajacz na NE555. Z baterią działało to tak że do ~1,5A tranzystory w ogóle nie musiały być chłodzone- wisiały w powietrzu, przy ~3A wystarczył kawałek blaszki alu z naklejaną taśmą izolacyjną (tak by tranzystory nie zwierały się razem). Ale z układem z NE całość działała około minuty, przez drugą minutę NE umierał, puchły kondensatory w powielaczu i IRFy bardzo mocno się grzały (bo NE nie wyrabiał prądowo). Potem wszystko szlag trafiał.
Także jeśli znajdziesz gdzieś jakiś układ do podnoszenia napięcia to można ten na mosfetach, jeśli nie to bipolarne + chłodzenie.
Oba układy są wypróbowane przeze mnie i działają od razu.

No to ten pierwszy zbuduje... Mam zapas BC przynajmniej (50szt) =D.
Te BD (np 138) służą tylko do włączania ? Bo bym sobie zastosował jakieś małych parametrów bo tańsze.

te pnp - bd138 służą do wysterowania górnych tranzystorów mocy po podaniu stanu niskiego na wejście... To jakiego typu będą zależy od wzmocnienia prądowego tranzystorów mocy i ich obciążenia. Zwykłe BC327 itp powinny wystarczyć.

To jutro wpadnę na wolumen i kupie BD327 i BD 911.
Zobaczymy co z tego wyjdzie =).

nie BD327 - - małej mocy - BC327 -
Aha - bym zapomniał - ponieważ ta końcówka mocy odwraca sygnał (neguje to co jest na wyjściu sterownika BA) więc może być konieczne podłączenie na odwrót czujników hallotronowych do sterownika BA. tzn, po zamianie miejscami obu wyprowadzeń z każdego czujnika lub, jesli nie ma w nich dodatkowego zabezpieczenia - odwrócewniu zasilania tych czujników.
I tu mogą być problemy z tymi tranzystorami, jeśli coś nadmiernie by sie grzało - to lepiej byłoby zbudować ten drugi układ na mosfetach. Sory że tak mieszam z tymi układami, ale normalnie nie jest przewidziane dołaczanie czegokolwiek do gotowego sterownika BA..., stąd jest to trudniejsze niż mogło by się wydawać. Moj sterownik pracował na mikrokontrolerze i wszystkie zmiany wprowadzało sie programowo, a tu nie ma takich możliwości.

No przynajmniej czegoś się nauczę jak nadmiernie się będą grzały.
A z tymi halla ja je mam z napędów CD. Czuje ze zasilania odwrócić się nie da. A odwrócić czyli po prostu na odwrót podłączyć wyprowadzenia z halla ?

A w jaki sposób montujesz ten BA ? - bo jeśli na tej samej płytce no to będzie problem. Czujniki halla mają 4 wyprowadzenia - dwa do zasilania i dwa idące do układu scalonego. Wystarczyło by odwrócić zasilanie tych czujników, ale na tej plytce pod silnikiem to raczej nie możliwe. W takim razie, bez ingerencji w sam silnik, ale najbardziej skomplikowanym układem byłoby wykonanie końcówki mocy na mosfetach i wstawienie między BA a tą końcówkę, bramek NOT typu np. CD40106 itp. Wtedy nie trzabyłoby grzebać przy czujnikach. Tyle że to dodatkowy układ. Zamiast cd40106 można by też było zrobić układy odwracające na tranzystorach npn, tylko że byłoby ich już w sumie 9 szt. i całość nie byłaby już miniaturowa. Problem w tym, że każdy taki wzmacniający układ zawsze odwraca sygnał.
Jeszcze nie używałem takich scalaków jak BA stąd te problemy. Jeśli chcesz pokombinować to zrób ten wzmacniacz na bipolarnych a wyprowadzenia czujników halla idące do BA oznaczone H1+ i H1- ... zamień miejscami. Jeśli by się okazało że BA nie da się "oszukać" to wykonaj ten układ na mos-ach i bramkach not.

Z odwróceniem hallów niema problemu.
BA wylutowałem a napędu CD i wlutowałem w moją wytrawioną płytkę:



Jak widać układ nie jest za duży (ale w planach ma być o połowę mniejszy). Chłodzony jest radiatorem z płyty głównej z mostka.
Te druciki na górze są odprowadzeniami, 3 pierwsze to A1.... a reszta idzie do hallów czyli wystarczy kabelki prze lutować w inne nóżki i po problemie.

To dziś zakupie parę tranzystorów i sprawdzę ten pierwszy, mniejszy układ.

To taki prosty układ a podczas prób można zwątpić w siebie
żeby nie wprowadzić Cię w maliny popracowałem trochę nad podobnym silnikiem wyjętym ze starego CD-roma LG 52x. Po obejrzeniu efektów od razu odradzam stosowanie wogóle takich układów jak BA68.... Wszystko wykonałem na pojedynczych, łatwych do zdobycia elementach. I odrazu dadziałało.
Efekt pracy poniżej.

Ten układ będzie na 100% działać.
Wartości elementów dobrałem "na oko" stąd można będzie w razie czego trochę je pozmieniać.
Sterowanie wykonane jest na trzech wzmacniaczach operacyjnych i trzech bramkach not do odwracania przebiegu. To odwracanie jest potrzebne w moim silniku dlatego, że hallotrony są tak ustawione by zasilane były po dwa uzwojenia jednocześnie - zwiększa to moment napędowy (i prędkość). Bez tych bramek silnik było łatwiej zatrzymać i nie osiągał tak wielkich prędkości. Hallotrony ustawione są jeden obok drugiego, pod nabiegunnikami stojana, nie są rozłożone równomiernie na okręgu.
Podwajacz na NE wytwarza podwyższone napięcie sterujące bramkami IRF-ów, rezystory 2,2k można powiększyć jeśli to napięcie za bardzo by spadało.
Kolejność łączeń faz U,V,W z hallotronami U,W,V powinna być taka jak na schemacie. Ale ponieważ trudno dojść, który czujnik halla odpowiada któremu uzwojeniu więc tu należy dojść do tego metodą prób i błędów - tak by silnik pobierał jak najmniej prądu i jak najszybciej się obracał.

A co do czujników halla - sprawdziłem i odwołuję wszystko co wcześniej napisałem - nie ma znaczenia jak się podłączy taki czterokońcówkowy czujnik - obojętna jest polaryzacja i sposób podłączenia - o ile wszystkie są podłaczonę "tą samą stroną" a nie jak wyszło

Jak tylko dorobię tachometr to zmierzę prędkość obrotową.
Zasilacz którym zasilałem silnik ma ograniczenie do 2A - maksymalne napięcie zasilania wynosiło więc 10V - silnik obracał się z bardzo dużą prędkością, no i natychmiast wchodził w pełne obroty, mimo że nie poukładały się w nim te kulki wyważające. IRF-y były tylko letnie (przy 2A / 10V)
Jest jeszcze możliwość regulacji prędkości bez zmiany zasilania - na sygnał wychodzący ze wzmacniaczy operacyjnych nakłada się przebieg PWM o częstotliwości kilkudziesięciu kHz. Wtedy wypełnienie tego przebiegu będzie decydowało o prędkości.

Zapomniałem o czymś a nie mam jak tego zmienić - te rezystory nad wzmacniaczami TL074 powinny mieć 22k lub więcej zamiast 10k

Zajrzę tu dopiero w piątek, stąd jak wykonasz ten układ to napisz jak Ci wyszło...

No ja już obkupiłem się, złożę to i zobaczymy jak zadziała.
Co do BA zastanawiam się jak oni prędkością sterują.

Może i ten Twój będzie lepszy, w sumie dało by się niektóre elementy wykorzystać do podobnych co by na wielkości zaoszczędziło, bo takich silników ma być 4.

No zobaczymy.

---------------------------

Coś źle mi działał ten układ na samych tranzystorach i nie wiedziałem czemu, teraz zauważyłem że on tak naprawdę działać za bardzo nie może.
Bo prąd płynie przez tranzystor np T9, przechodzi przez rezystory, włącza tranzystor T6, przez co włącza się także T9 który włącza T5 i w ten oto sposób wszystkie tranzystory są włączone.
Może i ten ukłąd by był dobry gdyby bramki T9 i T6 niebyły połączone.

---------------------------

Na mosfetach działa i to bardzo ładnie (to znaczy ukłąd na mosfetach bo BA na nich jeszcze nie sprawdzałem).



Niżej zapodaje filmik mojego silnika (bez wzmacniacza, sam układ BA i zasilanie):



Ciekawe jak można zmierzyć prędkość jego, podobno BA ma w sobie jakiś licznik za pomocą którego CD-ROM wie z jaką prędkością się obraca.

-------------------

Podłączyłem do układu BA już wzmacniacz, ale jeszcze czujników halla nie przełożyłem i fajny efekt mi wyszedł. silnikiem na czujnikach steruje silnikiem który podłączyłem do wzmacniacza. Mogę kręcić w obie strony =D.



Takie głupie a cieszy =).

A i te Twoje czujniki halla to miałeś rozmieszczone tak jak są w cd-rom'ie standardowo czy jakoś inaczej je ustawiłeś ? Jak inaczej to narysuj mniej więcej jak jak byś mógł =).

No ładnie zasuwa ten silniczek ,
Ten układ na bipolarnych działa, ale pod warunkiem, że podłączone są wejścia do układu sterującego. Jeśli wejścia wiszą nie podłączone to jest tak jak piszesz - przewodzą wszystkie po trochu. Po prostu najpierw trzeba podłączyć a potem załączyć zasilanie.
Halle w silniku który mam są rozmieszczone jeden z drugim - jak na zdjęciu.

Tylko jeszcze coś - ten układ na NE nie pożyje długo, łatwo go zamęczyć takimi próbami - tu też trzeba by coś wymyślić

BA wysyła informacje o prędkości wystawiając po prostu na wyjście sygnał sterujący jedną z cewek - na tej podstawie znana jest dokładna prędkość - proporcjonalna do częstotliwości tych impulsów - żeby coś z tym zrobić trzeba by to najpierw przerobić na sygnał analogowy, albo posłużyć się jakimś uC.

Czyli w sumie BA by było najlepsze. Bo się tak nie męczy, można JAKOŚ nim sterować prędkością i zmierzyć ją. Kosztuje też grosze (tyle co za nieczytający napęd, czyli na allegro 1zł).
Jutro wezmę porozmieszczam halle na tym moim silniku prawidłowym i zobaczę co z tego osiągnę =).

A jeśli NE się męczy to można ręcznie zbudować generatorek astabilny na jakiś mocniejszych elementach.

No tak, regulacja prędkości jest łatwiejsza, ale jeśli chciałbyś zrobić automatyczną regulację obrotów wpływając sygnałem prędkości na samą prędkość - to potrzebny byłby już regulator PID, gorsza sprawa...
Podłączyłem mój układ do 12V zasilacza z PC. Przy przytrzymaniu osi silnika popłynęło 5,6A i po kilku sekundach spaliły się uzwojenia w silniku... Koniec testów

Uff zapomniałem CI napisać, wybacz... mój silnik przewijany jest na drucie 0,6mm i smażył się przy zasilaczu kompowym =) (po prostu szły kłęby dymów).
No ja sprawdzę jak działa silnik na tym wzmocnieniu i napisze efekty.

A ta regulacja PID na czym polega ? Skoro CD-ROM dawał rade regulować to zawsze można z niego wymontować to coś co powoduje to =). Chyba że to metoda np podawania sygnałów to już gorzej =P.

Co do czujników, to z tą polaryzacją chodziło o to gdzie + gdzie - czy wyjścia ?

albo jedno, albo drugie, ale zauważyłem, że nie ma znaczenia jak się to połączy - przynajmniej u mnie działa tak samo

Co do Twojego silnika to może przewiń go na grubszy drut tak jak ja.
Ja właśnie hallami się bawie i chyba wykonam taki projekt jak twój tylko zamiast powielacza napięcia na NE dam TL497A, prosta przetwornica DC/DC.

A i pytanie, czy zmiana na halotronie wynosi 0,5v ? Czy może coś źle robie.

--------------

Przetestowałem to. Połączony BA, wzmacniacz, bramka i przewinięty silnik... efekty jak poniżej.



Niestety musiałem zwykłe magnesy z napędu wsadzić bo moje są przykrótkie i hallotrony ich nie wyłapują.
No ale jak na takie magnesy to silnik jest i szybki i silny =).
Pobiera 3,5A z zasilacza kompowego.

A i słychać że te... no to co się kręci (nie pamiętam jak się nazywa), LG ma mocno niewyważone =). Już się nie dziwie że ich napędy czasem płyty łamią =P.

Gratuluję udanych testów (i zapału , te 3,5 A to w stanie bez obciążenia ? czy z zatrzymaną osią ? - bo jeśli to pierwsze to znak, że chyba coś nie tak z podłączeniem hallotronów ( u mnie było ok 1A) , jeśli przy zatrzymanym silniku płynie „tylko” 3,5A to znaczy, że IRFy nie są w pełni otwarte (wina NE). Z tą zmianą napięcia na czujniku – hallotrony są podłączone do wzmacniaczy operacyjnych działających jako komparatory – więc jakakolwiek (min. +- kilka mV) zmiana napięcia powoduje przełączenie wyjścia wzm op na stan niski lub wysoki. Zmiana napięcia na hallotronie zależy tutaj od odległości magnesów ( i ich „siły”) ale nie ma (w pewnych granicach) żadnego znaczenia dla układu sterującego. Więc może te neodymowe magnesy mają trochę inny rozkład pola, albo coś...
Z TL497 dobry pomysł, ale mi nie chciało się budować takiego powielacza. Jak zrobisz tą przetwornicę to jednocześnie zmniejsz kilkakrotnie wartości rezystorów przy bramkach IRFów – tych górnych i dolnych – znacznie poprawi to osiągi.
Silnik przewinę – szkoda by było nie pobawić się dalej , a LG – ten co mam, ma w wirniku kulki służące do wyważania, i to działa ale pod warunkiem że silnik nie rozpędza się w szalonym tempie

Hm... może i działa, ale nie tak jak dobrze wykonany już wyważony silnik =).
Mi na początku się rozpędza, ale to tak że silnik miota się jak głupi.
Co do NE... niema go, jadę z 12v od zasilacza, układ na 5v i tu jest moja różnica napięcia =).
Te 3,5A to w czasie pracy, obrotów silnika, jak zatrzymam to 5A.
A zamiast IRF'ów mam BUZ11, ładnie chodzą, jak silnik działa poprawnie to po 15min są leciutko ciepłe =). Jedynie silnik wtedy zamienia się w spalinowy i zaczyna dymić =P.

Teraz pewnie dorobię tą przetwornicę, i zmontuje to na jakiejś jednej płytce.
Chce tez zrobić już gotowy silnik do tego.
Chce po prostu przerobić silnik z dysku twardego, dać podwójny stator (bo ten ma 3mm grubości, trochę mało), są tam 2 łożyska czyli będzie pięknie śmigał, dość stabilny będzie, i chce zrobić własne mocowanie na ten stator (i chyba to na magnesy też) bo jak powiększę stator to reszta będzie za mała, ale to pewnie w roku szkolnym, wykonam to sobie na tokarce CNC =).

Ale to jeszcze trochę, na razie raczej poprawie ten silnik, i sklepie w całość elektronikę... i się zastanowię nad sterowaniem prędkością =D.