О, здесь есть что обсудить, кстати. Если что -- всё без претензий, никаких обид, как раз хорошо, что обсуждение началось... Дабы не захламлять страницу с обсуждением, постарался скрыть всё под спойлеры.
ista011 писал(а):Он очень сильно удорожает стоимость системы управления
Ну речь-то была про вот эту модернизацию. Раз уж там поставили контроллер, который умеет управлять как АТЭДами, так и КТЭДами, то весьма логичным и оправданным шагом была бы и последующая установка АТЭД.
ista011 писал(а):сам стоит столько же сколько коллекторный, вот только коллекторный уже есть, его покупать не надо
Вы правы, хотя мне даже кажется, что АТЭДы чуть дешевле, потому что там обмотки только на статоре, а ротор из более дешёвых сплавов. Что, впрочем, не отменяет необходимости покупки АТЭДа, ну так можно и старый КТЭД сдать на переработку, а стоимость там явно ниже, чем блока управления, в разы. Может быть, и правильно, что начали обкатку с имеющимися КТЭДами, но на перспективу стоит подумать заменить их АТЭДами на этих модернизированных номерных.
ista011 писал(а):Для колекторного двигателя транзистор нужен всего 1
Схема называется "однофазный полный мост" (она же Full Bridge Driver) и состоит из двух полумостов (Half Bridge Driver). Каждый полумост -- это, условно, переключатель, который может выход подключить либо к питанию, либо к земле.
Один транзистор может работать лишь как ключ, то есть не получится сделать реверс. Существуют ухищрения, позволяющие собрать схему несколько иначе, но там появляются всякие компромиссы.
Ну и в РКСУ в роли силовых ключей выступают не транзисторы, а контакторы (попросту говоря -- большие реле), их можно не экономить. Ну а КТЭДов не требуется быстрое переключение плеч полумостов.
ista011 писал(а):Для АТД нужен инвертер, который постоянку в переменку преобразует с заданной частотой. Поэтому в инвертере 3 транзисторапо одному на фазу.
А иногда шесть, если нейтраль не выведена, либо обмотки соединены по топологии "треугольник". Схема называется "трёхфазный полный мост" (Three Phase Full Bridge Driver), и состоит из трёх полумостов.
Обычно модель двигателя, с которым будет работать устройство, известна заранее, но если планируется подобрать оптимальный путём испытаний, то потребуется именно такая.
ista011 писал(а):Да, схемотехника отличается очень сильно.
Я посмотрел
в их буклетик -- и понял, что забыл про устройство тяговых коллекторных двигателей постоянного тока (у них нет постоянных магнитов на статоре, там тоже электромагниты, которыми тоже можно управлять).
Там в их преобразователе, кажется, стоит как раз трёхфазный полный мост. Просто в КТЭДах нет постоянных магнитов, их заменяют обмотки возбуждения. И вот для управления АТЭДами их контроллер подключается напрямую к обмоткам АТЭД и контролирует их каким-то алгоритмом для асинхронников, а для КТЭД алгоритм должен сильно поменяться: там один мост отдают под обмотки двигателя, а ещё один мост (или полумост даже) -- под обмотку возбуждения.
Конечно, деталей реализации в буклете нет, но чисто в теории можно использовать одну и ту же силовую часть (просто работать она будет по разным алгоритмам в зависимости от АТЭД/КТЭД). Такая реализация, в отличие от РКСУ, даёт возможность подавать на КТЭДы сигнал с ШИМ, то есть "плавно" их регулировать. А может быть там вообще не ШИМ, а выпрямленный синус...
ista011 писал(а):Вообще стоит думать в сторону Бесколекторного двигателя постоянного тока, по сути тот же коллекторный, но щёточно-коллекторный узел заменяется на полупроводники и датчики. Система управления пойдёт та же, что и для коллекторника. В общем сплошные профиты.
Вот здесь я совсем не соглашусь, кстати.
Сейчас наиболее популярными являются четыре типа двигателей:
1) Коллекторные двигатели (КТЭД);
2) Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (АТЭД);
3) Синхронные трёхфазные двигатели с постоянными магнитами (PMSM);
4) Синхронные трёхфазные двигатели с обмотками возбуждения (СТЭД).
КТЭДы весьма просты в производстве, весьма неприхотливы и легко поддаются управлению. Неприхотливость заключается в том, что форма входного сигнала не особо важна: можно регулировать скорость напряжением, можно подавать на вход ШИМ, хоть выпрямленную синусоиду -- как-то работать он будет, вопрос эффективности. Ещё несомненным плюсом является простота реализации рекуперации: если подать напряжение на КТЭД, то он будет мотором, а если его вращать (при торможении, например), то станет генератором.
АТЭДы тоже просты в производстве, но вот управлять ими сильно сложнее. Кажется, у нас неподалёку, в Псковской области, довольно давно существует завод, выпускающий АТЭДы. Вот только проблема в управлении ими: для достижения эффективности действительно требуется микропроцессорная схема и силовые транзисторы/транзисторные сборки. Это и есть ключ к разгадке. Зато АТЭДы позволяют "на ровном месте" заметно снизить потребление электроэнергии, а также весьма дёшевы в производстве и надёжны (нет постоянных магнитов, обмотки только на статоре). Рекуперацию на них реализовать весьма сложно, там вылезает понятие реактивной мощности.
PMSM -- "идеальный вариант", вот только масштабировать их не научились в силу дороговизны постоянных магнитов. Они тоже требуют микропроцессорной схемы и инвертора чистого синуса, но достигают наибольшей эффективности. На транспорте их практически не применяют из-за дороговизны, но вот французский поезд-рекордсмен TGV как раз использовал такие двигатели.
В маленьком масштабе они доступны: во всяких моделях самолётов и квадрокоптерах повсеместно используются. Максимум в электросамокатах или всяких этих гироскутерах. Но в этих задачах ими и управлять в чём-то проще.
Если кто-то ещё помнит флоппи-дисководы (для дискет), то вот в них тоже моторчики были синхронные, только магниты постоянные "попроще" -- ферритовые. Для транспорта такие не подойдут.
СТЭДы, вроде бы, в транспорте тоже не очень активно применялись. У них есть скользящие контакты, но, в отличии от КТЭДов, представляют из себя кольца, поэтому практически не искрят и более долговечны. Для достижения эффективности требуют микропроцессорной схемы, и вот не так давно стало возможно управлять ими эффективно. То есть между СТЭДами и АТЭДами с недавних пор реально есть выбор, а раньше они проигрывали наличием механического узла.
Так вот, "бесколлекторные двигатели постоянного тока" (BLDC) -- это в подавляющем большинстве случаев PMSM с платой управления в одном корпусе. Например, компьютерные вентиляторы почти все так устроены: там на роторе ферритовые магниты, а на статоре обмотки и несколько датчиков Холла, соединённых с транзисторами, которые коммутируют обмотки. Да, "снаружи" интерфейс как у коллекторного двигателя (только реверса нет). Но внутри это всё ещё PMSM и его ценность/эффективность как раз зависит от характеристик платы управления. Для того, чтобы воздух в компьютере гонять -- особого управления не нужно, задача простая. Можно управлять ШИМом снаружи, и он на своей частоте никак не повредит коммутации на плате двигателя. Точность особо и не важна.
А вот для транспорта такое решение ни разу не подходит: там как раз управление должно быть на уровне коммутации обмоток, а не по внешнему "интерфейсу". И как у любого PMSM вопрос в стоимости магнитов (ферритовые для транспорта не подходят).
Вообще, ничто не мешает сделать BLDC на базе асинхронника! Просто в один корпус с ним поместить плату, которая обмотки коммутирует. Но тогда управление "по двум проводам" опять же затмит все достоинства асинхронника внутри. Эффективнее и правильнее управлять именно самим асинхронником напрямую, чем напряжением/скважностью ШИМ на входе такого "гибрида".
Так что, пока мы не овладели в совершенстве синхронными двигателями без постоянных магнитов -- АТЭДы всё ещё остаются лучшим выбором.
ista011 писал(а):Вообще очень хороший проект судя по описанию. Если речь про 30% экономии, то значит рекуперация стала доступна, иначе такую экономию только на замене привода не получить.
Вот тут целиком согласен, снаружи проект выглядит весьма интересным.
Смущает только, что:
MetroGnom писал(а):это чудо "испытывают" уже почти два года, если не ошибаюсь.
Прошу прощения за многословность
Долгое время обсуждать было особо нечего.