Problem powszechnego stosowania PWM przy wrzecionach CNC

May 24, 2017 125 Replies

A to ciekawe... możesz podać jak w silniku DC moment zależy od położenia wirnika? Pola cały czas w silniku DC przecinają się pod takim samym kątem (około 90 stopni). Pole od wirnika "stoi w miejscu" dzięki komutatorowi. Jak moment tego silnika miałby zależeć od położenia wirnika?

Moment = k * fi * I gdzie: k-stala silnika, fi -strumień wzbudzenia, I - prąd wirnika.

W dniu 2017-06-02 o 02:17, SnCu pisze:

Może niedokładnie to ująłem. Jeśli obniżasz strumień to silnik nie może być już obciążany mocą znamionową tylko niższą. Właśnie z uwagi na wzrost prądu powyżej znamionowego (zgodnie ze wzorem który podałeś). Pisałem już o tym w tym wątku.

M = k*fi*I.

Jeśli fi maleje to I musi wzrosnąć aby silnik utrzymał ten sam moment na wale.

Zgadza się, tak np. robiło się w trakcji, gdzie były stosowane silniki szeregowe. Maszynista odwzbudzał silnik np. poprzez bocznikowanie uzwojenia wzbudzenia. Tylko zauważ że przy większych prędkościach moment obciążenia silnika jest mniejszy.

Użytkownik "Elektrolot" napisał w wiadomości grup dyskusyjnych:59317486$0$15207$ snipped-for-privacy@news.neostrada.pl... W dniu 2017-06-02 o 02:17, SnCu pisze:

Czekaj czekaj. Bo ta moc silnika na wale to zaryzykowal bym ze wynosi I*SEM.

I teraz a) I nie mozna zwiekszac ponad miare, bo pewnie wynika z mozliwosci chlodzenia. A moc znamionowa dopasowana do Imax. (ale przez krotki czas mozna)

b) SEM tez nie mozna zwiekszac w nieskonczonosc, bo izolacje w kiedys przebije. Obrotow tez nie mozna zwiekszac, bo wirnik sie w koncu rozpadnie. Ale tu zapas moze byc wiekszy.

Razem .. moze i uda sie wyjsc poza moc znamionowa.

Tylko ze mowa byla o mocy, a nie momencie :-)

Ale to "odwzbudzanie" mi sie wlasnie niezbyt podoba. Zmniejszamy wzbudzenie, drut wirnika pracuje w mniejszym polu magnetycznym, musi duzy prad plynac, aby moment utrzymac, duzy prad grzeje - ten drut kiepsko wykorzystany jest. W pelnym polu przynioslby wiecej pozytku.

Zrobilbym uzwojenia dwu/wielosekcyjne, przelaczyl z szeregowego na rownolegle, to by SEM spadlo, i silnik mogl by pracowac przy wyzszych obrotach i pelnym wzbudzeniu - i tym samym napieciu zasilania.

Ale jakos nikt tak nie robi, to moze wiecej klopotow z takim przelacznikiem niz pozytku.

(robi sie w silnikach AC przelaczanie gwiazda trojkat, tam jeszcze inaczej to wyglada, ale moze przy 3 uzwojeniiach jeszcze jest sens).

szeregowy silnik z natury sam sie odwzbudzal - ale patrz wyzej, to niekoniecznie dobre bylo, bo drut niewykorzystany. Owszem, przez wiek sie sprawdzalo, umozliwialo szeroki zakres predkosci, ale teraz sie o ostatnie procenty bijemy.

J.

U¿ytkownik "Pawe³ Paw³owicz" napisa³ w wiadomo¶ci W dniu 02.06.2017 o 12:15, Adam Wysocki pisze:

A dziala ? Bo to niestety nie jest tak proste, ze wylaczymy prad i zmierzymy napiecie, prad zaniknie dopiero po pewnym czasie.

A poki PWM dziala, to napiecie skacze ostro, nie wiem czy tak latwo bedzie back EMF zmierzyc.

J.

W dniu 2017-06-02 o 16:55, J.F. pisze:

Zgoda.

Zgoda.

Pewnie się uda, ale na jak długo i po co ryzykować?

Masz rację. Popełniłem błąd, myślałem o momencie a pisałem o mocy. Powinno być: Jeśli obniżasz strumień to silnik nie może być już obciążany momentem znamionowym tylko niższym.

Oczywiście przy odwzbudzaniu silnik może być obciążony mocą znamionową, tylko nie może być obciążony momentem znamionowym. Już pisałem w tym wątku, że powyżej prędkości znamionowej pracujemy ze stałą mocą. Ponieważ moc to iloczyn momentu i prędkości, to moment musi być mniejszy od znamionowego.

W dniu 2017-06-02 o 16:06, Elektrolot pisze:

No ale komutator i uzwojenia wirnika nie są ciągłe tylko dyskretne. W obrębie danego wycinka moment będzie różny w zależności, czy to początek wycinka, czy koniec.

Użytkownik "Elektrolot" napisał w wiadomości grup dyskusyjnych:59318337$0$650$ snipped-for-privacy@news.neostrada.pl... W dniu 2017-06-02 o 16:55, J.F. pisze:

[...]

A to akurat zalezy IMO od tego, jak producent okreslil te moc znamionowa. Np dla obrotow 6000, bo tak mu bylo wygodnie/klient zamowil, a nam potrzeba 9000 ?

Izolacja wytrzyma, wirnik wytrzyma, lozyska wytrzymaja 30% krocej :-(

Domyslam sie, ze przy zalozeniu stalego napiecia zasilania ? Podnoszac obroty przez odwzbudzanie ?

J.

W dniu 2017-06-02 o 16:21, Elektrolot pisze:

No właśnie nie jest bo powyżej pewnej prędkości granicznej (~90 km/h), moment hamujący nie zależy oporów toczenia liniowo od prędkości, tylko od kwadratu prędkości, z powodu od oporów powietrza. Więc osiąganie większych prędkości przez lokomotywy to jest właśnie walka z oporami powietrza, więc na pewno moment hamujący nie maleje tylko rośnie.

Wiesz, co to są bieguny i sloty? Wiesz, że w silnikach DC stosuje się ukosowanie biegunów wirnika celem redukcji tętnień? Komutator ma nieskończoną ilość możliwych połączeń? Biegunów magnetycznych masz nieskończoną liczbę? Mam Ci poszukać materiałów na ten temat? Ile płacisz?

W dniu 2017-05-30 o 19:25, Pcimol pisze:

Przepraszam za opóźnienie w odpowiedzi. Trochę zaganiany jestem w tym tygodniu.

Tak, to miałem na myśli.

Dobrze ujęte :-D Jasne. Szkoda, że nie mam miernika indukcyjności bo przy braku doświadczenia w w/w temacie nie wiem nawet o jakich zależnościach rozmawiamy. PWM pewnie ma coś koło 20kHz. Więc zapewne indukcyjność silnika jest przy tych częstotliwościach istotna.

Hmmm... nie wiem jak to działa, ale przy silniku DC 48V 200W i minimalnym wypełnieniu PWM bezpiecznik 5A zawsze wywali gdy zatrzymam wrzeciono. Bezpiecznik jest bezpośrednio przed silnikiem. Jeśli byłoby tak jak mówisz, to w opisanym przypadku nigdy nie powinno wywalić bezpiecznika.

Zgoda.

Ok, ale czy nie sądzisz, że da się ją w pewnym stopniu kompensować? Prosty eksperyment. Ustaw PWM na minimum, przyhamuj silnik jakimś obciążeniem mechanicznym, podkręć PWM. Silnik odzyska utratę prędkości obrotowej. Operuję w tym momencie obserwacjami empirycznymi a nie teorią silników, której nie znam.

Co do inercji, to pewnie też ma ona swój udział. Jednakże jej wpływ nie jest raczej mizerny przy mniej więcej jednolitym ciągłym obciążeniu mechanicznym silnika. Inercja ma znaczenie w sytuacjach gdy np. jakiś wiór wywoła duży opór a inercja go urwie nie wnosząc przy tym po stronie elektrycznej widocznych skutków. Z praktyki powiem: przy małych obrotach silnika wysokoobrotowego (bez feedbacku) niewiele da się osiągnąć. wiercenie otworu potrafi zatrzymać wrzeciono. Tymczasem wiercenie tego samego otworu przy dużych obrotach (i proporcjonalnie szybszym zagłębianiu w materiał) nie stanowi żadnego problemu. Nie słychać aby silnik choćby odrobinę spowolnił. Dlaczego tak jest? Nie wiem... To mi właśnie podsunęło ideę sprzężenia zwrotnego.

W dniu 2017-06-01 o 10:24, ww pisze:

Idealnie na temat! :-)

No więc właśnie... ktoś jednak podjął się z pozytywnym skutkiem (w domyśle) stabilizacji prędkości obrotowej silników DC.

Czyli jak to jest? Czy to urządzenie to wymysł marketingowy czy też faktycznie może działać?

P.S. Zerknij pod link:

formatting link
Czy ktoś nie wiedział, że to się nie da zrobić i zrobił to? Czy może jest to nabijanie ludzi w butelkę?

W dniu 2017-06-03 o 00:02, Marek S pisze:

A poczytałeś co on tam pisze? boi ja tak, sprzężenie ma czujnikiem odbiciowym lub tacho, steruje silnikami AC bocznikowymi za pomocą tyrystora, czyli po chłopsku, tnie sinusa. Do twojego DC się nie nadaje.

W dniu 2017-06-02 o 17:43, J.F. pisze:

Tak, zakładam że napięcie jest znamionowe. Ponieważ jeśli chcę zwiększać prędkość, to od 0 do prędkości znamionowej najprościej to zrealizować właśnie przez zmianę napięcia zasilania. Aby zwiększać dalej prędkość musiałbym podnosić napięcie, a tego nie można robić bo konieczne byłoby podnoszenie napięcia powyżej znamionowego. Więc obniża się strumień wzbudzenia.

Tak, to miałem na myśli.

W dniu 2017-06-02 o 17:40, SnCu pisze:

OK. Masz rację. Cały czas myślałem o regulacji prędkości i pominąłem kwestie związane z przełączeniem uzwojeń.

W dniu 02.06.2017 o 16:59, J.F. pisze:

Pisałem już milion razy. DZIAŁA.

P.P.

W dniu 2017-06-02 o 23:57, Marek S pisze:

No właśnie nie DC

"Super-PID v2 Closed Loop Router Speed Controller for AC Routers"

Ja kiedyś robiłem stabilizację obrotów do takiego silniczka DC

formatting link
Niestety zabrakło mi chęci żeby to skończyć ale początkowe efekty wyglądały obiecująco. Prosty PID dosyć fajnie reagował na zmiany obciążenia. Niestety, potrafił też robić czasami głupie rzeczy. Ale to pewnie nic czego by się nie dało dopracować.

No nie... to wazne, co on dokladnie mierzy.

Natomiast tak go reklamujesz, ze poskladam go chocby z ciekawosci :)

Chce miec dwa moduly - jeden mocy (staly, zamontowany na stale) i drugi ze sterownikiem, i wyprobuje rozne sterowniki. Jednym z nich bedzie ten na TPIC2101, drugi chce zrobic na MCU z feedbackiem z predkosci. Chyba ze ten na TPIC bedzie rzeczywiscie idealny, to juz nie bede kombinowal.

Poki co zwiekszylem czestotliwosc PWM w 555 z 500Hz do 20kHz i silnik zachowuje sie duzo stabilniej, do tego mam wrazenie ze na podobnych obrotach jest mocniejszy - zatrzymanie go reka powoduje wiekszy opor i wiekszy spadek napiecia na zasilaniu.

Co do samego backEMF, ogladalem przebieg i przy 500Hz i przy 20kHz i w tym pierwszym przypadku ewidentnie widac predkosc silnika (backEMF pojawia sie tym wczesniej po odpuszczeniu impulsu i jest tym wieksze, im szybciej silnik sie kreci), ale przy 20kHz nie ma zadnej zmiany - za szybko sie to dzieje. Mam film, moge zgrac jak to kogos interesuje i wrzucic.

Ale da sie chyba przy okreslonym obciazeniu tak dobrac napiecie (i prad za nim podazy), zeby utrzymac zalozone obroty? I niech sie to dzieje tak dlugo, jak prad nie przekroczy ustalonego maksymalnego - wtedy wchodzimy w przeciazenie.

Przyszedl mi do glowy jeszcze jeden pomysl - dawac na silnik pelny PWM, jesli silnik pobiera prad powyzej ustalonego progu (czyli jest obciazony), a jesli pobiera mniejszy, to ustalamy, ze silnik jest podniesiony (to wiertarka stolowa) i zasilamy go na tyle malym wypelnieniem, zeby tylko troche sie krecil i zeby mozna bylo wykryc obciazenie... bo tak naprawde to to jest problemem. Tak samo w szlifierce recznej na 230V, ale tam zalatwiam to foot switchem (jak przestaje szlifowac, to zanim obroty za bardzo wzrosna, puszczam foot switch).

Tyle ze chcialbym, zeby dzialo sie to plynnie, bez udarow...

Przy 500Hz mi sie udawalo (na oscyloskopie), przy 20kHz bez szans. Przynajmniej na tym silniku, ktory mam (od wkretarki na 18V).

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required