Подготовка и настройка электромоторов

[LaverychevMaxim]

Тема очень дискуссионная. Много мнений, теорий.
Поэтому предлагаю начать с очередного видео на тему.

[LaverychevMaxim]

По просьбам трудящихся - сделал перезалив в RuTube.

[vasya_y]

Ну как прокомментировать данное видео?! - Скорее либо они чего-то не знают, либо чего-то недоговаривают.
В начале умилило то, как он смело, раскрутив корпус мотора, вынимает ротор, не опасаясь уронить и потерять те самые шайбы на валу. - Значит, он уверен, что там их просто не было. А раньше в моторах были... (у меня, надо аккуратно вынимать, запомнив где какие и не перепутать потом) - без шайб ротор мог упереться в те самые датчики на плате (сейчас видно, уже нет). В худшем случае при невнимательном включении их можно снести с платы... Сейчас видно, что он ставит ротор в заднюю крышку и говорит, что зазор очень маленький (в-целом, наверное сейчас это правильно по конструктиву, так подобраны типы датчиков) и вся настройка сводится к выбору осевого зазора шайбами для минимального продольного люфта. - Это потому что поле измеряется в "боковых лепестках", где очень сильный градиент - т.е. небольшая флуктуация зазора приводит к значительной погрешности измерения магнитного поля, и приводит к неправильному определению момента переключения фаз (искажается алгоритм и т.д.). Это сильно сказывается на всяких бустовых режимах(что он и упоминает) особенно. Но вероятно, также ухудшает работу и безбустовых прошивок, когда крышка с датчиками на моторе сильно скручена (наш случай!) - об этом он тоже говорил. Замечу, что у моих моторов ситуация такая - на "ракетах" довольно сильно болтается вал, а на "ксерунах" стоит с минимальным зазором. - В-общем, есть над чем работать... К сожалению, 5я "ракета" плохо разбирается, там всё лаком залито, неудобно шайбы подобрать. 6я "ракета" - на порядок лучше сделана, там всё доступно.
Потом ещё он меряет поле ротора прибором (измеряет магнитную индукцию) - один полюс и другой. -У него величины одинаковые, т.е. ротор одинаково намагничен (лепестки поля симметричны). - Видно хорошие с фабрики ему подсунули... По-хорошему, надо снять эту величину раз... много ... за один оборот ротора и, построив график в полярных координатах, оценить на самом деле симметричность лепестков поля. - Эта картина может быть уже не столь оптимистична...
Когда он меряет датчики и получает весьма небольшую флуктуацию и асимметрию ... тоже подозрительно... - Ему явно подсунули не самые ... серийные ... моторы. - Представьте, чувствительность датчиков (это разные микросхемы!) отличаются примерно менее 1% и припаяны на плату с точностью не хуже 1 градуса относительно центра! - Судя по показаниям его прибора. (Теоретически, имея хорошее паяльное оборудование, можно попытаться "настроить" плохо симметричную плату датчиков, приотпаяв пару выводов из трёх и слегка смещая туда-сюда, чтобы получить максимальную ситмметрию... )
Кстати, считаю что полезно в процессе эксплуатации мотора (сезон и дольше) мерять магнитную индукцию ротора таким как они образом и оценить деградацию в процессе (от нагрева). - Отпадут вопросы, почему вдруг "старый-добрый" мотор едет уже как-то не так, а соперники на новых улетают...

[Андрей]

Я удивился , когда измерил индукцию своего ротора после прошлых летних соревнований в лемаре.
Она осталась на том-же уровне, а мотор я трижды в финалах разогревал до 150 градусов, причем замер был не мгновенный, а через пару минут после финиша.

[Роман]

Я удивился , когда измерил индукцию своего ротора после прошлых летних соревнований в лемаре.

А каким образом измерялась индукция?

[Андрей]

1.png

[Роман]

Уровень

[Роман]

С другой стороны, вполне вероятно, что температура ротора может быть ниже температуры статора. Как измерялось?

Ну и по идее, вплоть до температуры кюри проблем быть не должно

[Андрей]

Как раз наоборот.
Температура ротора выше температуры статора, так как он находится внутри статора.
Измерения производились пирометром с лазерной указкой. Прицеливался внутрь статора.

[vasya_y]

Пирометр берёт довольно широкое пятно, а пятно от лазера существенно меньше (даже если форма переключаемая). Там должны быть ИК-объектив, линзочки хоть какие (а это дорого, потому и нет), так что все экономят и ... в общем, там приличное усреднение по окрестностям. Что-то похожее на правду покажет тепловизор радиотехнический (там точки задать можно), сейчас они не очень дорогие...

[Роман]

Как раз наоборот.
Температура ротора выше температуры статора, так как он находится внутри статора.

Ну все таки не уверен...но если так, то это уже близко к кюри. Хотя надо бы знать марку магнита

[LaverychevMaxim]

1.png

Где можно такой приобрести?)

[Андрей]

Где сейчас купить , даже не знаю. Давно покупали.

[LaverychevMaxim]

Давайте вернемся к вопросу о настройке электромоторов.
Положим, у нас есть мотортестер по типу SkyRC. Он умеет измерять тайминг (по каждой фазе), обороты (kV), потребляемый ток и шум.
Какой алгоритм настройки и что мы пытаемся получить?

Мое мнение, частично подтвержденное практикой, что мы можем постараться обеспечить следующие аспекты:
1) подобрать такое положение сенсорной платы/степени ее затяжки и т.д., при котором разброс тайминга по фазам будет минимальным.
2) выставить тайминг таким образом, чтобы последующее увеличение тайминга давало меньшее приращение kV, при большем приращении тока.

Хороший тайминг - это точка, где дальнейшее увеличение тайминга дает маленький прирост оборотов, но заметно увеличивает ток.
При этом найдя оптимум по таймингу мы должны подобрать передатку, которая обеспечит адекватную работу системы в целом. Т.е. она должна быть не перегружена.

Также вопрос - наверное лучше делать замеры под нагрузкой (это по идеи будет приводить к уменьшению значения "хорошего тайминга"). Как это организовать?

[Роман]

Под нагрузкой эл.мотор будет иметь другие значения эл.параметров и соответственно другой оптимальный тайминг. На сколько сильно сложно сказать. Возможно "мотористы" знают это и просто откручивают от оптимально го на ХХ сколько-то градусов или процентов.

Нагружать, как мне кажется, проще всего вторым мотором обмотки которого соединены через резисторы (в данном случае тормозные резисторы).
В такой конструкции относительно просто реализовать несколько ступеней нагрузки имея несколько комплектов резисторов (чем меньше сопротивление, тем выше нагрузка).
Так же к плбсам можно отнести отсутствие истираемых деталей в отличии от механического тормоза.
Недостаток же в том, что нагрузка будет зависит от скорости вращения. Но возможно это и не критично.

Соединять валы моторов надо через компенсирубщую муфту

[vasya_y]

В-целом, согласен. - Нужен второй мотор. По-хорошему нужно измерять ток и выходное напряжение на нём, а регулировать нагрузку МОСФЕТАМи - ШИМом. Но это целая схема, уже сложно. Но получим прямую характеристику отдаваемой мощности и момента. Просто мерять изменение тока на холостом ходу - косвенные данные, это не отражает его работы в полной мере. Мотор можно взять коптерный/вертолётный, многополюсный (и дешёвый, кстати), сопоставимый по КВ. Можно просто попробовать подобрать мощные резисторы для нагрузки мотора-генератора, чтобы потребление тока нашего испытуемого мотора было сопоставимо с тем, что в заезде моделью. - Возможны варианты - на 20 или на 50% больше (как нужно для лучших разгонов?). В том импортном видео они просто подобрали шайбы, чтобы максимально приблизить ротор к плате датчиков (максимально увеличили сигнал, не заботясь о балансе, но возможно "за кадром" остался подбор самих плат). Если предположить, что выходы датчиков измеряют неодинаково, из-за чего тестер показывает разбег по фазам, то получается надо поставить плату датчиков так "криво" (фактически перекашивая плоскость платы), чтобы скомпенсировать разницу выхода.

[LaverychevMaxim]

Ну вот на G5 моторе сделали возможным регулировку положения сенсорной платы, чтобы убирать разбег по таймингу фаз

[LaverychevMaxim]

Это перевод поста с RCTech

Редактирую текст, чтобы его было легче читать. Информацию об этом можно найти в следующей теме: "Load Master".

Я подтвердил совместимость со следующими тестерами электромоторов:
1. Trinity Motolyser - до 15 ампер
2. SkyRC Brushless Motor Analyzer - до 15 ампер
3. Hobbywing Tunalyzer - до 15 ампер (хотя техническая поддержка Hobbywing утверждает, что показатели варьируются, и чаще всего они видят 12 ампер)
4. R1 Digital 3 ESC с модулем Wi-Fi и приложением
5. Разработанный мной интегрированный телеметрический блок

Предупреждение: само крепление не рассчитано на высокие токи. Я тестировал с токами до 25 ампер, но не рекомендую превышать это значение. Пружинные контакты могут сильно нагреваться, и крепление может начать плавиться. Если требуется больший ток, я рекомендую удалить пружинные контакты и припаять соединения к клеммам двигателя. Также обратите внимание, что у двигателя нет вентиляционных отверстий для охлаждения. PLA+ (из которого он напечатан) выдерживает температуру до 130°F (54°C).

Я собрал тестер нагрузки для различных мотортестеров. Это резистивная нагрузка, подключенная к ведомому двигателю, соединенному с тестовым двигателем. Крепление двигателя имеет пружинные зажимы, которые контактируют с контактами двигателя, к контактам припаян провод 16 AWG с помощью 3,5-мм штекерных разъемов. Нет необходимости припаивать и отпаивать провода или использовать зажимы типа «крокодил». У меня есть 2 нагрузки для этого устройства: нагрузка 1 Ом предназначена для двигателей 21,5-25,5Т, а нагрузка 2 Ом — для 13,5-17,5Т. Возможно, вы сможете использовать нагрузку 2 Ом с двигателем 10,5Т. Если вы хотите протестировать двигатели с меньшим количеством витков, вам понадобятся резисторы большего номинала.

Эта идея уже была реализована, я просто решил собрать всё воедино, так как не нашёл в интернете готового устройства. В основном, концепция заключается в добавлении нагрузки к тестируемым двигателям для получения более точных результатов. Разработчики Motolyser утверждают, что Motolyser 2 может выдерживать 20 ампер. Постоянно работать с такой высокой нагрузкой нельзя, так как на полевых транзисторах нет радиаторов, но если дать Motolyser несколько минут между тестами, всё будет в порядке. Я однажды перегрел свой Motolyser, но тогда я использовал его довольно интенсивно.

Вот список всех необходимых деталей для сборки устройства. Рядом с каждым пунктом указаны две цены: первая — это цена, которую вы бы заплатили, если бы сами закупили все детали. Вторая — это стоимость материалов для сборки, если у вас есть запасы. Большинство деталей я купил на Amazon, винты — в McMaster Carr. Крепление я разработал и распечатал сам. Другие варианты креплений можно найти в интернете.

Крепление двигателя, напечатанное на 3D-принтере - 32,00 - 2,00 $
Контакты батареи - 9,62 - 6,00 $
Резистор 1 Ом 100 Вт - 10,69 - 6,42 $
Резистор 2 Ом 100 Вт - 10,69 - 6,42 $
Пулевые разъемы 3,5 мм - 8,55 - 1,71 $
Черный провод 16 AWG - 31,01 - 1,86 $
Соединитель 3,17 мм - 9,62 - 9,62 $
Винт с круглой головкой M2,5*5 - 9,05 - 2,17 $
Винт с плоской головкой M3*8 - 6,23 - 0,25 $
Итого - 127,46 - 36,45 $

Вам понадобится собственный ведомый двигатель. Я использую двигатель USGT.

В принципе, если вы сами найдете все необходимые детали для сборки, это обойдется вам примерно в 130 долларов. Однако после сборки у вас останутся лишние детали...

ВНИМАНИЕ: Если вы собираете самостоятельно, обязательно припаяйте провода к пружинным контактам перед установкой их в крепление двигателя. Крепление изготовлено из PLA+ и расплавится, если вы попытаетесь паять с установленными контактами.

Осторожно: Резисторы рассчитаны на 100 Вт! Выбор двигателя для ведомого двигателя имеет решающее значение. Если вы используете двигатель с низким kv в качестве ведомого и запускаете, скажем, двигатель 13,5 на максимальной скорости, вы будете создавать более высокое напряжение на ведомом двигателе, что приведет к большему току через резисторы, и им придется рассеивать больше мощности. Например, двигатель USGT ~ 1900 kv, двигатель 13,5 работает на 24000 об/мин с резистором 2 Ом. 24000/1900 = 12,63 В! Падение напряжения на резисторе составляет 12,63 В, что равно 6,315 амперам, а общая мощность — около 80 Вт. Резисторы сильно нагреваются при длительной работе. Чтобы этого избежать, используйте тот же двигатель в качестве ведомого двигателя, что и тестовый.

Печать крепления занимает около 8 часов. И двигатель устанавливается довольно плотно. Это сделано специально, чтобы двигатель не вращался в креплении.

Ниже несколько фотографий. Обратите внимание, что ни двигатели, ни ноутбук, ни батарея, ни что-либо еще на моем захламленном рабочем столе, ни Motolyser в комплект не входят, лол.