Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
HELUPOWER
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Silnik DC

19 Sty 2008 00:14 3307 11
  • Poziom 13  
    Panowie mam pytanie
    czy obroty silnika prądu stałego zależą od wartości napięcie średniego czy skutecznego?
  • HELUPOWER
  • Poziom 24  
    To zależy. Od wielu czynników.
    W skrajnym przypadku (silnik w biegu jałowym, niskie indukcyjności) obroty mogą zależeć od wartości maksymalnej napięcia wyprostowanego.
  • Poziom 13  
    krzychol66 napisał:
    To zależy. Od wielu czynników.
    W skrajnym przypadku (silnik w biegu jałowym, niskie indukcyjności) obroty mogą zależeć od wartości maksymalnej napięcia wyprostowanego.

    Głównie chodzi mi o to, czy podczas sterowania silnikiem falą prostokątną ze zmiennym współczynnikiem wypełnienia PWM, napięcie "istniejące" na silniku oblicza się jako wartość średnią czy skuteczną?
  • HELUPOWER
  • Poziom 14  
    Ogólnie rzecz ujmując oblicza się całkę przebiegu napięcia. Jeśli sterujesz PWM`em "zasilanym" napięciem stałym jest to zwykła wartość średnia. Np. Umin=0V, Umax=12V: 75%=9V, 50%=6V, 25%=3V;
    Umin=-12V, Umax=12V: 75%=6V, 50%=0V, 25%=-6V.
  • Poziom 17  
    [quote="Robert_sw"]
    krzychol66 napisał:

    Głównie chodzi mi o to, czy podczas sterowania silnikiem falą prostokątną ze zmiennym współczynnikiem wypełnienia PWM, napięcie "istniejące" na silniku oblicza się jako wartość średnią czy skuteczną?


    Wszędzie, w przypadku maszyn elektrycznych, używa się wartości skutecznych. Jeśli mówimy o fali prostokątnej, to problem nie istnieje gdyż wartości te są sobie równe gdy tylko fala nie ma ujemnych wartości.

    P.S. By uniknąć "szarpanego" momentu na wale/wałku proponuję zastosować jakiś uśredniający filtr dolnoprzepustowy przed zaciskami silnika lub dobrać częstość kluczowania PWM'a znacznie większą od prędkości kątowej silnika, tak by uśrednianie realizowała sama bezwładność układu silnik - obciążenie.
  • Poziom 24  
    cavendish napisał:


    Wszędzie, w przypadku maszyn elektrycznych, używa się wartości skutecznych. Jeśli mówimy o fali prostokątnej, to problem nie istnieje gdyż wartości te są sobie równe gdy tylko fala nie ma ujemnych wartości.

    A jeżeli fala ma ujemne wartości?
    To wtedy w/w teoria idzie do kosza...

    W szczególnym przypadku: jeżeli podłączyć wirnik silnika DC do gniazdka w ścianie, to napięcie skuteczne będzie 230 V, a wirnik co najwyżej będzie sobie drgał...
    Drugi szczególny przypadek: silnik DC z magnesami trwałymi i niską indukcyjnością twornika podłączamy do gniazdka w ścianie przez prostownik diodowy. Napięcie skuteczne niby też 230V. A silnik (na biegu jałowym) się rozpędzi tak, jakby go podłączyć do akumulatora o napięciu ok. 310V...
    Podobna sytuacja jest przy zasileniu tegoż silnika przez chopper o za niskiej częstotliwości kluczowania.

    Dla przypadku symetrycznej fali prostokątnej i modulacji szerokości impulsu przyjmuje się wartość średnią napięcia. Pod warunkiem (zazwyczaj spełnionym), że częstotliwość kluczowania jest wystarczająco wysoka.
  • Poziom 12  
    Nie idzie do kosza teoria dla wartości ujemnych.Przy przebiegach niesinusoidalnych w związku z brakiem stałych współczynników pomiędzy wartościami śrenimi skutecznymi i amplitudami przyjąło się urzywać wartości średniej w związku z najłatwiejszym jej obliczeniem (bezpośrednio pole pod przebiegiem czasowym czyli całkowanie).Tutaj pole może być i dodatnie i ujemne bo też wrtość średnia dotyczy ładunku przeniesionego który ma dwa kierunki.Ale co do mocy to już wydzieli się ona zawsze czy prąd popłynie "tam" czy "z powrotem" i to właśnie wartość skuteczna liczy się przy mocy czyli w każdej zależności wiążącej wielkości dotyczące silnika.Obliczone wartości śrenie tżeba i tak przeliczyć na skuteczne. A od czego zależy prędkość? No od każdej bo to wszystko i tak "to samo" a szczególen przypadki dla prostokąta czy innego to nie była chyba istota pytania kolegi.Tak mi się wydaje.Do obliczeń używa się wartości skutecznych.Mam nadzieję że dobrze zrozumiełem pytanie?

    Dodano po 2 [minuty]:

    Przepraszam za ortografię (szybkie pisanie) :/
  • Poziom 24  
    Oj, Skunksie, Skunksie...
    Jak dla Ciebie nie ma różnicy, czy silnik prądu stałego będzie pracował jako maszyna elektryczna, czy jako grzałka, bo "to i tak to samo", to ja nie mam więcej pytań...
    A model matematyczny silnika prądu stałego (obcowzbudnego bądź z magnesami trwałymi) jest naprawdę prosty i wszystko z niego wynika...

    Założenie podstawowe: strumień wzbudzenia Ψ=const.
    Dalej podstawowe równanie na moment silnika
    M(t) = k1 * Ψ *i (t)
    Dalej zauważamy, że w działającym silniku indukuje się siła elektromotoryczna:
    E(t) = k2 * ψ * ω(t)
    gdzie ω = chwilowa prędkość kątowa wału silnika

    Dalej mamy równanie Kirchoffa dla obwodu twornika:
    U(t) - E(t) - R * i(t) - L *(di(t)/dt) =0
    przy czym dla silników o w miarę przyzwoitych mocach R jest pomijalne.
    U(t) to oczywiście nasze napięcie zasilające (wartość chwilowa).

    Dalej mamy równanie mechaniczne równowagi momentów:
    M(t) - ∑[ Mobc(t)] = J * (dω(t)/dt)

    i wzory na moce chwilowe:
    elektryczną pobraną
    P(t)=U(t)*i(t)
    oraz mechaniczną oddaną
    P(t)=M(t)*ω(t)

    i to jest koniec teorii wystarczającej na policzenie wszystkiego, co jest ważne z punktu widzenia napędu elektrycznego i jego zasilania.
    Trzeba jeszcze zauważyć, że w przypadku zaniku prądu w obwodzie twornika (co się może zdarzyć w warunkach szczególnych - np. zasilania silnika przez prostownik, jeśli L jest małe), napięcie na zaciskach jest równe napięciu indukowanemu przez silnik, a nie teoretycznemu napięciu zasilacza.
    I trzeba koniecznie zauważyć, że silnikowi nie jest wszystko jedno, jaki znak poprzedza wartość U(t). Podczas gdy przy liczeniu wartości skutecznej nie ma to znaczenia...
  • Poziom 17  
    Oczywiste jest, iż pojawienie się ujemnej pół-fali spowoduje spadek wartości średniej przy np. wzroście wartości skutecznej co spowoduje nagrzewanie się uzwojeń silnika, przy spadku momentu obrotowego. Dlatego też udzielając poprzedniego komentarza w ogóle nie brałem pod uwagę takiej możliwości! (stąd uwaga:"gdy tylko fala nie ma ujemnych wartości"). Po co nam fala prostokątna zawierająca w jednym okresie pół-fale o różnych znakach w silniku DC. Niech kręci się w lewo albo w prawo ale niech się nie grzeje niepotrzebnie, jak już wyżej zauważono.
  • Poziom 24  
    cavendish napisał:
    Po co nam fala prostokątna zawierająca w jednym okresie pół-fale o różnych znakach w silniku DC.

    No, okazuje się, że bywa potrzebna ;)
    Jeżeli mamy prostokątną falę napięcia, to najczęściej silnik jest zasilany albo z czopera (tranzystor kluczujący Uzas + dioda zwrotna), albo z mostka H.
    Zasilanie z czopera ma dość podstawowe wady:
    - nie zapewnia możliwości nawrotu silnika
    - hamowanie jest możliwe tylko wybiegiem (bo nie można odwrócić kierunku przepływu prądu w silniku).
    Wad tych jest pozbawione zasilanie silnika z mostka H, ale w przypadku takiego zasilania mamy na zaciskach silnika właśnie półfale napięcia o tej samej amplitudzie, ale różnych znakach. Nie oznacza to, że robimy sobie z silnika grzałkę - bo przy odpowiednio dużej częstotliwości nośnej zmiany prądu twornika podczas przechodzenia przez półfale napięcia o różnych znakach są niewielkie. Za to mostek H umożliwia
    - nawroty silnika
    - hamowanie silnikiem
    - uzyskanie momentu znamionowego dla ω=0
    - wysoką dynamikę silnika.
    Stąd mostek H jest typowym układem zasilania silnika prądu stałego w robotyce. A ponieważ jest typowy, nie godzi się go pomijać...

    Pozdrawiam
  • Poziom 9  
    Jeśli się jeszcze nie dałem zgłupieć to jeśli zasilasz "silnik DC" napiecięm przemiennym to pewnie prędkośćć zależy od od wartości skutecznej (************) a jeśli zasilasz napięciem stałym to od wartości średniej - ale czy w pierwszym przypadku silnik ruszy???????
    Być może się mylę - bardzo możliwe.
  • Poziom 19  
    Mostek H nie w każdym przypadku umożliwia pracę nawrotną silnika. W przypadku silnika szeregowego nawrót jest możliwy tylko przy przełączeniu uzwojeń stojana lub twornika w przeciwnym kierunku (realizacja najczęściej stycznikami w pojazdach trakcyjnych). Silnik szeregowy będzie też pracował na prądzie przemiennym (wykonuje się stojany blachowane w celu minimalizacji strat), gdyż kierunek strumienia wzbudzenia i prądu twornika zmieniają się jednocześnie. Układ z jednym kluczem sterowanym (tranzystorem lub tyrystorem) jest w takiej sytuacji ekonomicznie uzasadniony. Dla silników z magnesami stałymi strumień wzbudzenia ma zawsze ten sam kierunek, więc kierunek prądu w tworniku decyduje o kierunku obrotów - tu stosuje się mostek H w celu pracy nawrotnej i ew. hamowania. Silnik szeregowy nie może być hamowany elektrodynamicznie w takim połączeniu, w jakim pracuje przed hamowaniem (połączenie samobójcze!), gdyż powoduje to rozmagnesowanie remanentu w stojanie. Zawsze wtedy jest wymagane przełączenie w pracę nawrotną lub zasilenie stojana z obcego źródła.