Problem powszechnego stosowania PWM przy wrzecionach CNC

W dniu 2017-06-05 o 10:53, Adam Wysocki pisze:

Z datasheetu to nie wynika, niestety.

I będziesz zadowolony :-)

Dla silnika modelarskiej wiertarki widać znakomicie przy 20kHz. Jaką masz diodę zapewniającą przepływ prądu? Daj Schottky'ego.

Tylko co by to miało dać? Patrząc od strony mechanicznej, moc odbierana z wałka silnika: Moc to praca w jednostce czasu, praca to iloczyn siły i drogi na której ta siła działa, droga to iloczyn 2*pi*promień*obroty na sekundę. Więc moc to iloczyn 2*pi*obroty na sekundę*promień*siła. Ale dwa ostatnie czynniki to moment. Zakładając, że moment jest stały, co jest z grubsza prawdą, moc jest proporcjonalna do obrotów. Przy 1% obrotów znamionowych dysponujesz 1% mocy znamionowej. Patrząc od strony elektrycznej: moc dostarczana do silnika to iloczyn prądu i napięcia, napięcie to suma EMF oraz iloczynu prądu i rezystancji. EMF jest proporcjonalne do obrotów, dla 1% obrotów znamionowych jest równa 1% znamionowego napięcia zasilania (z grubsza), tak więc wówczas prawie cały prąd idzie na grzanie uzwojeń. I tu jest problem, nie możesz tego prądu istotnie zwiększyć, bo Ci się silnik ugotuje.

P.P.

Hmm, zakladasz ze on robi pod spodem jakas magie (np. z backemf), ktorej nie ma w datasheecie?

Moze ma wiecej sekcji drutu (nie wiem jak to sie fachowo nazywa) w rotorze?

UG18DCT na malym radiatorze, tranzystor IRFZ44N tez na radiatorze. Do tego rezystancja pomiarowa 0R1 20W zlozona z czterech rezystorow 0R1 5W.

Niskie i stabilne obroty. Ustawiam obroty X i chce, zeby po docisnieciu do materialu te obroty nadal wynosily X - jak docisne mocniej, to przekazane bedzie wiecej mocy (i proporcjonalnie wiecej mocy bedzie podane na silnik), jak puszcze zupelnie, to silnik ma nie odleciec w kosmos tylko zachowac te obroty X.

A czy zwiekszajac prad (zeby utrzymac stale obroty) nie zwiekszymy tez momentu?

Hmm, czyli tylko EMF * I jest zamieniane na moc, ktora idzie na silnik, a Uzas * I to moc idaca na grzanie uzwojen?

W dniu 06.06.2017 o 16:39, Adam Wysocki pisze:

Zwiększymy. Przy okazji prawdopodobnie ugotujemy silnik.

Dokładniej (U-EMF)*I. Jeśli EMF wynosi, powiedzmy, 150mV, to w przybliżeniu cała moc idzie na grzanie silnika.

P.P.

To się wszystko zgadza. Jednak chodzi o to, że spadek obrotów to spadek Back-EMF, czyli prąd rośnie bez zmiany czegokolwiek zewnętrznego). Zwiększenie napięcia zasilania sprawi, że wzrost prądu będzie jeszcze większy. Od konkretnego silnika i jego układu zasilania zależy, czy zwiększanie U zasilania nie skończy się kupą dymu lub zadziałaniem zabezpieczenia.

J. w. napisałem - możliwe. Tylko jeśli zatrzymanie wrzeciona wywala zabezpieczenie, to obawiam się, że zwiększanie PWM przy niskich obrotach przyniesie identyczny skutek. Na Twoim miejscu po prostu sprawdził bym jak jest podłączając regulator.

W dniu 02.06.2017 o 23:50, Marek S pisze: [...]

Ponieważ moc silnika jest proporcjonalna do obrotów. Nieco offtopicznie dorzucę, że każdy materiał lubi być obrabiany w pewnym zakresie prędkości liniowej, zakres ten zależy głównie od obrabianego materiału. Dla elektroników przykre może być zjawisko klejenia się wióru przy wierceniu aluminium, jest to spowodowane zbyt niską prędkością skrawania.

P.P.

W dniu 2017-06-11 o 11:52, Paweł Pawłowicz pisze:

stawiam na brak smarowania raczej. lepienie się aluminium do stali bez smarowania występuje w całym zakresie dostępnych mi RPM (0-20k)...

a.

W dniu 11.06.2017 o 12:06, Miller Artur pisze:

I masz rację :-) Minimalna prędkość, przy której wióry przestają się lepić jest łatwa do zapamiętania, wynosi jeden kilometr na minutę. Przy wierceniu nie do uzyskania :-)

P.P.

W dniu 2017-06-11 o 11:52, Paweł Pawłowicz pisze:

No i tu zderzają się dwie wzajemnie wykluczające się poglądy. Jedni mówią, że ważna jest moc, inni, że moment obrotowy. Moc wydaje mi się takim trochę syntetycznym parametrem bo to obroty * moment obrotowy. No i z własnych obserwacji zauważyłem, że auto o niższej mocy ale z dużym i płaskim momentem obrotowym (jak dual turbo diesle) znacznie lepiej przyspieszy od podobnego auta, które ma mocno garbatą charakterystykę momentu a wyższą moc przy bardzo wysokich obrotach (np. downsized silnik turbo benzynowy).

No to jestem teraz w kropce... Z silnikami elektrycznymi DC jest inaczej?

Dnia Sun, 11 Jun 2017 17:36:31 +0200, Paweł Pawłowicz napisał(a):

Wychodzi mi 100krpm przy 3mm srednicy. Dentysci chyba znaja wieksze obroty.

J.

Dnia Sun, 11 Jun 2017 18:12:26 +0200, Marek S napisał(a):

O tyle inaczej, ze moment sie bierze z pradu i pola magnetycznego, prad ograniczony mozliwosciami chlodzenia, pole stale ... przy nowoczesnym sterowaniu ten moment w zasadzie staly.

Przy niskich obrotach chlodzenie moze byc malo wydajne.

J.

W dniu 2017-06-11 o 19:31, J.F. pisze:

No niby racja, że moment obrotowy bierze się z prądu a ten z kolei wzrasta, gdy przyhamujemy silnik obciążeniem mechanicznym. Tylko za diabła nie potrafię sobie wytłumaczyć dlaczego tak łatwo jest zatrzymać ten sam silnik gdy pracuje na wolnych obrotach? Zachowuje się on tak jakby był słabszy o nie 5% czy 10% lecz o 90%.

Stąd moje podejrzenie, że przy małym wypełnieniu PWM, silnik nie jest w stanie otrzymać pełnego dopuszczalnego amperażu (małe wypełnienie = mała wartość skuteczna prądu) i dlatego traci na momencie obrotowym (o ile dobrze to interpretuję). No ale ponoć tak nie jest - jak przekonują mnie koledzy na tyle skutecznie, że sam mam wątpliwości.

A co do chłodzenia, to akurat w przypadku mojej CNC obroty mają mizerny wpływ na jakość chłodzenia. Silnik jest hermetycznie zamknięty. Obejma na nim wyposażona jest w radiator. Silnik ma wentylator skierowany na ten radiator. PO 15 minutach pracy radiator nawet letni nie jest. Na takim silniku obserwacje czynię właśnie (48V DC 200W).

Jedyne co mogę powiedzieć teraz to, że wiem, że nic nie wiem :-D

Dnia Sun, 11 Jun 2017 23:02:10 +0200, Marek S napisał(a):

Moze to wrazenie wynikajace z bezwladnosci ?

Potrzebowalbys jakis hamulec pomiarowy ...

Teoretycznie nie, przy niskim wypelnieniu moze takze duzy prad plynac, skoro EMF nie przeszkadza. Moze da sie zmierzyc ?

ALe w srodku moze jest roznica, czy silnik stoi, czy sie kreci jak glupi i powietrze wypelniajace tez.

J.

W dniu 2017-06-11 o 23:47, J.F. pisze:

Również i taką właśnie interpretację otrzymałem :-) Możliwe, że to złudzenie, ale... (dokończenie myśli na spodzie)

No właśnie... Hamownię będę musiał kupić :-D Przy okazji auto sobie stuninguję :-D

Zwróć uwagę, że w ten sposób możemy dojść do wniosku, że PWM tylko do uruchomienia jest potrzebne a potem wystarczy zewrzeć druty i silnik sam będzie się napędzał a może i nawet zasili dzielnicę w energię przy okazji :-D

Musi istnieć granica wypełnienia PWM, przy której następuje utrata momentu obrotowego. Pytanie: gdzie ona jest? Czy jeśli zejdę z obrotami z 12000 do powiedzmy 2000 to czy jej nie osiągam i to dużo wcześniej?

Dnia Mon, 12 Jun 2017 00:07:59 +0200, Marek S napisał(a):

BackEMF.

Podlaczasz 10V przez 90% okresu i 0V przez 10%, a silnik sie szybko kreci i ma 8V, to tak, jakbys do cewki podlaczyl 2V przez 90% i -8V przez 10%. Razem 1V%.

Jak silnik stoi, to wystarczy 10V przez 10% aby uzyskac ten sam 1V%.

J.

W dniu 2017-06-12 o 00:30, J.F. pisze:

Tak, zgadza się. Ja to wszystko rozumiem. Może niezbyt jasno wyraziłem się. Przedstawię to obrazowo. Ograniczmy się do ostatniego Twojego zdania.

Czy starczy 10V i 1% wypełnienia? Jeśli tak, to co z 10V i 0.1% wypełnienia? Możemy też pójść dalej i zaserwować 0.000001%. Czy za każdym razem silnik uruchomi się? Zapewne nie.

Uważam też, że jeśli znajdziemy graniczne wypełnienie, przy którym silnik będzie startował, to nie wywiercisz nim dziury nawet w drewnie sosnowym i prawdopodobnie w styropianie też nie. Nie sądzę aby o niską inercję tu chodziło. Raczej o indukcyjność, która pochłonie jak worek treningowy krótki impuls PWM, czy jakieś podobne zjawisko.

Stąd moje podejrzenie o istnieniu granicznego wypełnienia PWM, poniżej którego silnik będzie tracił na momencie obrotowym bo nie będzie potrafił przy nawet zerowym EMF otrzymać znamionowego prądu. Implikacja tego podejrzenia jest taka, że stabilizacja obrotów silnika wypełnieniem PWM poniżej tejże granicy może mieć sens.

Silniki DC sa rozne. Silniki z magnesami stalymi i BLDC maja prawie staly moment obrotowy. Podobnie silnik szeregowy przy malych obrotach. Silnik bocznikowy jest troche inny. Moment to w przyblizeniu produkt pola w silniku razy prad w winiku razy stala silnika. Pole w silniku zalezy (nieliniowo) od pradu wzbudzenia, przy malym pradzie wzbudzenia pole i moment spada. PWM zmniejsza prad wzbudzenia -- jak bardzo to nie tak latwo oszacowac bo ten prad bedzie pulsowal. Przy duzej czestosci PWM indukcyjnosc uzwojenia wzbudzenia powinna ladnie wyfiltrowac zmiany i prad bedzie bliski sredniemu. W efekcie przy danym srednim pradzie wirnika moment bedzie spadal ze zmniejszaniem obrotow. Przy malej czestosci PWM prad wzbudzenia (i tez roboczy) bedzie pulsowal i sredni moment bedzie proporcjonalny do sredniego pradu. W kazdym razie trzeba sie liczyc ze spadkiem momentu przy malych obrotach z powodu zbyt niskiego pradu wzbudznia. Teoretycznie mozna by dostac staly moment zasilajac uzwojenie wzbudzenia stalym napieciem, niezaleznie od zasilania wirnika...

... przy określonym (niezmiennym) prądzie.

Inny silnik. Najlepiej wielofazowy synchroniczny. Pracujący w trybie obciążonego generatora. Zwracałby dane: moc i obroty. Z nich wyliczałoby się moment. Pewnie można jeszcze prościej.