У мене досить міцний досвід роботи в промислових системах управління двигуном змінного струму (м'які стартери, VFD та ін.), Але те, на що я, звичайно, НЕ добре розбираюся, - це безщіткові двигуни постійного струму ... тип, що знаходиться на кожному жорсткому диску планети.

Наскільки я можу сказати, вони виглядають ідентичними вашим типовим зірковим індукційним двигуном змінного струму, а контролери двигунів виглядають дуже-дуже схожими на типові трифазні контролери змінного струму, які я витратив більшу частину свого професійного життя на розробку.

Я не можу багато дізнатися про реальні відмінності між ними, ні з точки зору механічної конструкції, ні з точки зору контролю. Найближчим, який я, здається, вважаю, "вони схожі".

Хтось має ресурси або може запропонувати досить технічне пояснення, в чому основні відмінності між цими типами двигунів та способами їх управління?

З усіх схем :

Безщіткові двигуни постійного струму схожі на синхронні двигуни змінного струму. Основна відмінність полягає в тому, що синхронні двигуни розвивають синусоїдальну задню ЕРС порівняно з прямокутною або трапецієподібною задньою ЕРС для безщіткових двигунів постійного струму. Обидва мають статор, створений обертовими магнітними полями, що створюють крутний момент у магнітному роторі.

Конструкція мудра, по суті * різниці немає.

Двигун на наведеній діаграмі можна було б назвати "мотором індукції змінного струму" або "безщіткового двигуна постійного струму", і це був би той самий двигун.

Основна відмінність - у приводі. Двигуном змінного струму керує привід, що складається з синусоїдальної форми змінного струму. Його швидкість синхронна з частотою цієї форми хвилі. А оскільки він рухається синусоїдою, це Back-EMF - синусова хвиля. Однофазний двигун змінного струму може приводитися в рух від настінної розетки, і він обертається при 3000 об / хв або 3600 об / хв (залежно від країни походження з мережею 50/60 Гц).

Зауважте, що я там міг сказати . Для того , щоб вбити двигун від джерела постійного струму, контролер, який є по суті тільки постійної напруги в змінну інвертор, це потрібно . Ви правильно сказали, що двигуни змінного струму також можуть управляти контролерами. Наприклад, привід змінної частоти (VFD), який, як ви вже сказали, перетворювачі постійного струму в змінного струму. Хоча зазвичай вони мають випрямний і постійний випрямлячі передньої частини.

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

ВФД використовують ШІМ для наближення синусоїди і можуть наближатися досить часто, змінюючи ширину імпульсу, як показано нижче:

У той час як використання ШІМ для наближення синусоїди створювало б майже синусоїдальну хвилю зворотного ЕМС ("нечітке" - це слово, яке ви використовували), це також зробити трохи складніше. Більш простою технікою комутації називають шестиступінчату комутацію, при якій форма хвилі Задня ЕРС є більш трапецієподібною, ніж синусоїдальною.

шестиступеневий привід http://www.controlengeurope.com/global/showimage/Article/18087/

шестиступінчастий назад-ЕМП http://www.emeraldinsight.com/content_images/fig/1740300310012.png

І хоча ця "ШІМ дійсно бідна", як ви сказали, це також набагато простіше в застосуванні і, отже, дешевше.

Існують і інші способи комутації, крім шестиступеневого та синусоїдального. Єдиний інший, який дійсно популярний (на мій погляд) - це космічний векторний привід. Це має таку ж складність, як і синусоїдальний привід, але краще використовувати наявну напругу шини постійного струму. Я не збираюся деталізувати космічний вектор, бо думаю, що це лише замутить води цієї дискусії.

Отже, це відмінності в техніці приводу. Форма хвилі, що використовується для приводу двигунів змінного струму, як правило, синусоїдальна і може надходити безпосередньо від джерела змінного струму або може бути наближена за допомогою ШІМ. Форма хвилі, яка використовується для приводу двигунів постійного струму, як правило, трапецієподібна і походить від джерела постійного струму. Немає причин, чому диски не можна було б замінити, хоча це було б незначним впливом на ефективність.

* по суті

Вище я говорив, що конструкція двигунів двох типів по суті однакова. В обох випадках індукційний двигун змінного струму та безщітковий двигун постійного струму ми говоримо про двигуни, які замість постійних магнітів намотали статори. Це робить їх "Універсальними моторами" :

Однією з переваг намотування статорів у двигуні є те, що можна зробити двигун, що працює на змінного або постійного струму, так званий універсальний двигун.

Однак є невелика різниця в обмотці. Двигуни, призначені для використання з змінного струму, синусоїдально намотуються, тоді як двигуни, призначені для використання з постійним струмом, є намотаними трапазоїдно . Щось, що мене клопотить роками, - це те, що я не можу знайти спрощену схему, яка показує різницю. Якби мені дали статор двигуна, я б і не уявляв, як це було намотано синусоїдально або трапазоїдно. Єдиний спосіб, який я знаю, щоб відзначити різницю - це задній привід мотора, підключивши дриль до валу і дивлячись на задню-ЕРС. Ви побачите приємну синусоїду або більше трапеції, як показано на зображенні вище. Як я вже говорив вище, використання неправильного типу накопичувача призведе до незначного удару, але це призведе до іншої мудрої роботи.

Найчастіше безщіткові двигуни постійного струму будуються з постійними магнітами на роторі. Незважаючи на те, що це буде різницею від двигуна з клітковою кліткою, якщо статор - це намотаний статор, а не статор постійного магніту (як видно з щітчастих двигунів постійного струму), обидві конструкції по суті є "універсальними двигунами":

Сторона постійного магніту на наведеній діаграмі показує двополюсний двигун. Кількість полюсів контролює пульсацію крутного моменту. Чим більше полюсів, тим легша крива крутного моменту. Але кількість полюсів не відрізняється від точки змінного струму проти постійного струму.

З'єднання обмоток статора, дельта проти зірки, також не впливає на спосіб приводу. Насправді ви можете перемикатися між цими двома під час роботи :

Різниця полягає в тому, що дельта буде притягувати більше струму і, таким чином, виробляти більше крутного моменту. Для отримання додаткової інформації про співвідношення чи струм до моменту чи напруги до швидкості дивіться мою відповідь на це питання EE.SE .

Я трохи запізнююсь відповісти на це запитання і поки не можу відповісти безпосередньо на embedded.kyle вище, але хотів виправити невелику дезінформацію, подану вище. Моя експертиза - двигуни, а не управління, BTW.

1) "Універсальні двигуни" зовсім інші, ніж BLDC або індукційні двигуни. Універсальні мотори мають намотані статори та арматури та мають щітки. Тільки тому, що статор, намотаний, не робить його універсальним двигуном ... посилання embedded.kyle, пов’язане з універсальними двигунами, просто порівнює їх з двигунами щіткового типу PMDC.

2) Двигуни BLDC завжди мають магніти на роторі. Як я вже говорив вище, їх ніколи не називають універсальними двигунами. Універсальні мотори - це зовсім різні звірі.

3) Щодо трапецієподібних віршів синусоїдальних, то немає стандартного способу намотування вітрових двигунів і безщіткових двигунів (мені не подобаються терміни "синусоїдальна рана" і "трапецієподібна рана" з причин, які я поясню нижче). Взагалі конструктори індукційних двигунів намагаються створити повітряний зазор MMF і флюс, який є синусоїдальним. Це, як правило, робиться з тим, що називається "розподіленою" обмоткою. Все це означає, що замість котушки з T кількістю витків у вас є кілька котушок з різною кількістю витків, щоб наблизити синусоїду.

Безщіткові мотори можуть мати задню частину ЕМП, яка виглядає більш синусоїдально або виглядає більш трапецієподібно, як згадується embedded.kyle. Однак ви ніколи не отримаєте чисто синусоїдальну або трапецієподібну задню частину двигуна ... як двигуни розроблені та зроблені, щоб запобігти тому, що коли-небудь відбуватиметься. Це завжди десь посередині. Форма задньої емфи визначається багатьма речами - як вона намотана, співвідношення зубів статора до магнітів ротора, форма ламінованих зубів, форма магнітів ротора тощо. Тому мені не подобаються терміни "синусоїдальна рана" і "трапецієподібна рана" - спина-ЕМП залежить від інших речей, ніж від того, як вона намотана. Ви можете керувати будь-яким безщітчастим двигуном або з "трапецієподібним" приводом, або з "синусоїдальним" приводом. Взагалі (але це не універсально), якщо у вас є двигун з більш-менш захопленням заднього ходу, який передбачається поєднати з приводом лову, виробники двигунів будуть називати це мотором BLDC. Так само, якщо у вас є двигун з більш-менш синусоїдальною задньою частиною, яка має бути поєднана з синусоїдою, виробники двигунів будуть називати це мотором BLAC. Але будь-який із цих типів двигунів може працювати з будь-яким типом приводу.

4) Посилання embedded.kyle, на яке вказували 23 жовтня о 19:06, не показує різниці між синусом та обмоткою пастки. Я, мабуть, теж залишу тут коментар, але різниця між цими двома полягає в тому, що одна - це обмотка на колінах, а одна - концентрична обмотка.

Згідно з Вікіпедією, безщіткові двигуни постійного струму - це синхронні двигуни змінного струму постійного магніту з вбудованою інвертором та випрямлячем, датчиком та електронікою керування інвертором. Я не надто знайомий з двигунами змінного струму, але думаю, що безщіткові двигуни постійного струму з функціональної точки зору найкраще віднести до підмножини двигунів змінного струму.

Можуть бути і деякі інші відмінності, що стосуються застосування. Наприклад, різниця між кроковими двигунами і безщітковими двигунами постійного струму, як правило, передбачається застосування, а сервоприводи відносяться до двигуна (зазвичай, але не завжди щіткового постійного струму) з інтегрованими датчиками обертання.