DC 모터에서 모든 측면에서 최적 인 정류 점이 있습니까?

이 최근의 질문으로 인해 정류 타이밍과 그것이 왜 바람직한 지에 대해 생각하게되었습니다. 그러나 근본적인 현상을 더 깊이 고려하고 싶었고 이해가 불완전하다고 확신하므로 새로운 질문을 시도 할 것이라고 생각했습니다.

고정자 및 회 전자 필드는 결합 된 전체 필드를 만들기 위해 결합되며 일부 모터는 정류 타이밍을 진행하여 정류자 아크를 줄입니다. 잠수함 전기 시스템에 대한 이 기사 의 그림은 다음과 같습니다 .

이것이 나타나는 부분은 제너레이터에 관한 것이므로, 이것을 모터라고 생각하면 "회전"이라고 표시된 화살표가 거꾸로됩니다. 이것이 전류와 필드가 그려진 모터 인 경우 반대 방향으로 시계 반대 방향으로 회전 할 것으로 예상됩니다.

포인트 "새 중립 평면"에서 로터는 자기력선을 통과하지 않기 때문에 유도 전압이 없으므로 정류가 수행되면 아크가 최소화됩니다.

그러나 정류 지점을 이동하여 다른 매개 변수를 희생 했습니까? 토크를 줄였습니까? 능률? 아니면 이것이 모든면에서 최적의 정류 지점입니까?

내 이해는 모터가 시계 반대 방향으로 돌리기를 원한다는 것입니다. 이는 필드를 풀고 고정자와 회 전자 필드를 정렬하여 낮은 잠재적 에너지를 나타냅니다. 이 올바른지?

회전축 주위에 작용하는 힘으로 인해 회전합니다. 이러한 힘은 토크를 생성하여 회 전자의 각가속도를 생성합니다.

그러나 정류 지점을 그곳으로 옮기면 고정자 필드를 회전시켜 새로운 중립 평면을 만들지 않았습니까? 이 조정을 반복하면 최적의 정류 점에 수렴됩니까? 아니면 모든 곳에서 계속 왜곡됩니까? 이 정류 지점은 모든면에서 최적입니까, 아니면 타협해야합니까?

필드 중 하나를 회전 할 때마다 새 중립 평면이 생깁니다. 모터의 정류 지점은 토크가 최대화되는 각도로 중립 평면을 유지하는 것입니다.

나는 항상 타이밍이 더 빠른 속도로 진행되어야한다고 들었습니다. 그러나 이것은 엄격하게 사실입니까, 아니면 일정한 기계적 부하의 경우 속도와 상관 관계가있는 권선 전류 / 전계 강도의 함수입니까?

여기에 두 가지 효과가 섞여 있다고 생각합니다. 브러시리스 모터를 생각해 봅시다. 권선을 통해 흐르는 전류가 주어지면 중립면에 정착합니다. 이 시점에서 토크는 0입니다 (마찰 무시). 이제 손으로 천천히 회전을 시작하고 토크 대 위치를 그래프로 표시하십시오. 해당 그래프의 최대 값은 "최적의 느린 속도"정류 지점입니다. 수학적 모델을 사용하여 해당 그래프의 근사치를 도출 할 수 있습니다. 나는 이것을 타이밍을 진행시키는 것으로 부르지 않을 것이다. 위상과 극의 수에 따라 중립 평면에서 일정 각도로 고정됩니다. 위치 엔코더가 있고 홀 효과 센서가없는 폐 루프 브러시리스 시스템에서는 일반적으로 권선을 통해 약간의 전류를 공급하여 중립 평면의 위치를 ​​감지하는 순서를 거칩니다.

역동적 인 상황에서는 고정 자석과 동일한 위상을 유지하기 위해 제어 영역에서 필드를 계속 회전 시키려고합니다. 때문에 인덕턴스 와 같은 다양한 비선형 효과 자기 포화그리고 온도에서, 제어 타이밍은 필드들 사이에서 동일한 위상을 시도하고 유지하기 위해 속도의 함수로서 변경 될 필요가있다. 본질적으로 명령이 주어진 시간과 필드의 실제 변경 사이에 지연이 있으므로 명령은이를 보완하기 위해 "고급"명령이 더 일찍 제공됩니다. 브러시 모터에서는 하나의 고정 위상 전진 만 가능하므로 다른 속도로 작동하려는 경우 일종의 타협이 필요합니다. 브러시 모터의 경우에도 브러시의 크기 및 제어의 온 / 오프 특성과 같은 정적 손상이 있습니다. 어떤 상황에서는이 지연이 무시할 만하다.

정류 점을 찾기 위해 역기전력 제로 크로싱을 감지하는 센서리스 BLDC 드라이버가 그러한 모터의 예입니까?

back-EMF 제로 크로싱이 충분하지 않다고 생각합니다. 위에서 설명한 "정적"위치 만 반영합니다. 따라서 제어를 최적화하기 전에 모터 매개 변수도 알아야합니다 (예 : 필드 지향 제어 와 같은 것을 사용 ).

브러쉬 세트 포인트가 명목상 위치하는 중립 점이 올바른지 확인하십시오. 로터가 회전하는 동안, 로터의 움직임으로 인해 다음 세트의 전기자 권선에 전원이 공급되므로 필드가 효과적으로 이동하지 않습니다. 따라서 다른 전기자 권선이 움직일 때 "C"의 필드 그림은 "흔들 리게"됩니다.

최대 토크 생산을 위해 전기자 플럭스와 필드 플럭스가 "전체 강도"로 올바르게 정렬되기를 원합니다. (토크를 무시하는 것은 실제로 전류와 플럭스의 상호 작용입니다 ...)

권선 저항 및 인덕턴스로 인해 전기자 권선에서 전류가 증가하는 시간 상수가 있습니다. 이로 인해 전기자 플럭스 / 전류가 지연됩니다. 이 지연이 보상되지 않으면 최적의 토크 생성이 달성되지 않습니다. 정류 각도를 높이는 것이이를 해결하는 한 가지 방법입니다.

"정확한"전진 각도는 회 전자 속도, 전기자 회로의 시간 상수 및 전기자 극 수에 따라 다릅니다. 전기자 시정 수는 고정 된 시간이므로 더 빠른 회 전자 속도를 위해서는 전진 각도를 늘려야합니다.

중립면은 속도에만 의존하지 않고 전류에만 의존합니다. 고정자 자기장 (위 그림에서 수평)과 전기자 자기장 (위 그림에서 수직)은 각 필드를 벡터로 생각하지 않으면 실제로 "추가"되지 않습니다. 그렇다면 두 필드가 서로에 대해 변화함에 따라 중립 평면이 움직일 수 있음을 알 수 있어야합니다 (예 : 고정자 자기장이 동일하게 유지되고 전기자 자기장이 증가 또는 감소하면 중립 평면 움직입니다). 이 때문에 중립 평면이 속도가 아닌 전류에 의존하는 이유를 알 수 있습니다. 고정자 및 / 또는 전기자 (부하에 따라 달라짐)를 통한 전류는 자기장의 강도를 결정하고 결과적으로 중성 평면의 위치를 ​​결정합니다.

브러시를 이동하여 중립 평면에 맞출 수 있습니다. 그러나 중립 평면의 위치가 하중에 의존한다는 사실을 감안할 때 대부분의 응용 프로그램에는 단일 하중 지점이 없기 때문에 브러시를 이동시키는 이상적인 ( "적절하게 정렬 된") 위치가 없을 수 있습니다. 응용 프로그램이 양방향으로 회전해야하는 경우 명심해야합니다. 내 경험상 대부분의 모터 설계자는 과거의 경험과 실험의 조합에 의존하여 주어진 응용 분야에 적합한 브러시 정렬을 결정합니다.