на что влияет количество витков в электродвигателе
Как рассчитать обмотку электродвигателя
Подписка на рассылку
Длительная эксплуатация асинхронных электродвигателей в режиме перегрузки или повышенное напряжение питающей сети в конечном итоге приводят к перегреву обмоток статора и возникновению межвитковых замыканий и пробою на корпус. В результате потребуется ремонт электрической машины с заменой статорных обмоток.
Если в документации на двигатель есть все обмоточные данные, то эта задача для квалифицированного персонала не составит особого труда. Но при отсутствии таковых восстановление электромашины становится более затруднительным. Перед перемоткой потребуется замерить диаметр обмоточного провода, посчитать количество витков в пазу, зарисовать схему расположения обмоток и их шаг, схему соединения обмоток и прочее.
Даже при сохранении необходимой исходной частоты вращения и мощности двигателя могут возникнуть затруднения, если в наличии не окажется провода нужного диаметра. Обмотка, выполненная проводом меньшего диаметра, будет изначально перегреваться даже в режиме номинальной нагрузки. При использовании проводников с большим диаметром существует вероятность того, что при сохранении исходного числа витков в катушке ее габариты не позволят уложить обмотку в пазы сердечника статора.
Кроме того, может возникнуть необходимость изменить частоту вращения ротора или величину питающего напряжения. Для этого требуется выполнить расчет обмотки электродвигателя.
Сущность этих расчетов сводится к нахождению оптимального соотношения между магнитными и электрическими характеристиками. Говоря более простым языком, требуется определить нужное количество витков для каждой фазы обмотки.
Какие данные нужны для расчета обмотки
Для выполнения расчетов необходимо предварительно очистить железо статора от остатков старой обмотки и изоляции. Важно помнить, что применение абразивных средств недопустимо. После этого производятся следующие замеры.
Da – наружный диаметр сердечника по возможности измеряется с использованием штангенциркуля или кронциркуля для наружных замеров.
hс – высота тела статора определяется с помощью штангенциркуля.
l – полная длина сердечника. Замер производится масштабной линейкой по дну зубцов.
h – полная глубина зубца
Z1 – количество зубцов (пазов) статора.
Нужно учитывать форму и размеры пазов статора для последующего определения их объема.
Чтобы выполнить расчет обмотки асинхронного электродвигателя также нужно знать толщину электротехнической стали статора и тип ее изоляции, а также количество вентиляционных поперечных каналов, их ширину или диаметр (если таковые есть).
Обработка результатов измерений
Первоначально определяют величину полюсного деления. Этот параметр измеряется в миллиметрах и определяет длину части окружности внутренней расточки, на которой будет располагаться один полюс электродвигателя.
где p – количество пар полюсов
Далее определяется расчетная длина статора (l). Если в статоре отсутствуют вентиляционные каналы, то эта величина остается равной измеренной.Если в конструкции сердечника есть вентиляционные каналы, то для дальнейших расчетов из измеренной длины вычитается произведение количества пазов на их ширину. Однако в расчетах обмотки используется чистая длина стали lо, вычисляемая по формуле
Величина этого коэффициента (kо) зависит от толщины листов электротехнической стали и типа изоляции между ними.
Потом определяется площадь полюсного деления по формуле:
Площадь поперечного сечения всего тела статора высчитывают по формуле:
Число пазов на один полюс и фазу рассчитывают по формуле:
Формулы для определения площади пазов в зависимости от их формы есть на рис.2.
К сожалению, формат обзорной статьи не дает возможности полностью раскрыть эту тему, но зная данные и используя рекомендации из пособия Г.К. Жерве «Как рассчитать обмотку асинхронного двигателя» можно вычислить диаметр обмоточного провода, количество витков в катушках и подобрать шаг и схему их укладки. Следует помнить, что расчет обмотки однофазного электродвигателя имеет свои особенности.
Подбор количества витков электродвигателя
Прошу помощи в поиске информации о зависимости количества витков двигателя (коллекторного) к скорости, либо мощности.
Заранее благодарен за ответы!
Чем меньше витков тем больше скорость и меньше тяга, чем больше витков тем меньше скорость больше тяга. Если на внедорожник мотор то нужно больше витков так как используем тягу, а если на шоссейку/дрифт то меньше, там нужна скорость.
Тогда конкретный вопрос: в каких диапазонах смотреть движок для внедорожника 1/10?
Внедорожники разные. смотря для чего. у меня на трофийке стоит 55 витков. прет всегда и везде.
Внедорожник будет использоваться для езды по бездорожью, скорость на асфальте нужна около 30 км/ч, т.е. Мне предпочтительнее крутящий момент, но не настолько мощный нежели у машин для триала…
В нете куча коллекторных двигателей с количеством витков от 8 до 50…
Вот 55 витков какую скорость на асфальте развивает?
не замерял. но полезет медленно и тянет нормально. на какую модель планируешь двигатель?
Знакомая машина. но у неё насколько я помню 550 мотор. а их не очень много.с 55 витками он будет не очень хорошо ехать. это скоростная машина…
Подарила жена, понимаю что это не профессиональная модель, но я очень рад и буду ее модернизировать. Поездив неделю — сжог родной двигатель (цена у него 390 руб., и отсутствие информации о количестве витков на коллекторном двигателе).
Хочу купить коллекторный двигатель 550 серии, причем более надежный (в районе 2000 руб.), с разу с куллером И НЕ МОГУ ОПРЕДЕЛИТЬСЯ С КОЛИЧЕСТВОМ ВИТКОВ…
Для него самый нормлаьный вариант это www.xmodels.ru/catalog/38/4639/ регулятор www.xmodels.ru/catalog/55/5264/ может быть и дорого. но это надежные вещи. сам такие использую. причем регулятор под Li-po
Но сразу возник вопрос начинающего моделиста: можно ли использовать имеющийся стандартный регулятор? Временно? Постоянно?
можно но нежелательно.просто если купить то комплект что по ссылка и Li-PO аккум, то ты машину неузнаешь.конечсно как мой слэш он взлетать небудет то ехать будет очень прилично.требовать от этой машины тяги как от той же трофийки безсмысленно…она не для этого.
Согласен с тобой — СПАСИБО за ценную инфу!
Исходя и полученной на форумах информации, я понял, что, Traxxas является надежным лидером в данной отрасли.
Могу сказать так. я свой убиваю как могу. У меня траксас слэш на заднем приводе. БК мотор на 7700 KV иаккум на 11.1v. он и летал и падал. а ему все ровно. 
это вчерашнее видео. в конце он перевернется и улетит на приличное расстояние.
а что? веселая машинка получилась… летает больше сотки по прямой…
Да ни че, искренне рад за людей имеющих хобби и получающих от него массу удовольствия, кто бы что не говорил…
на самом деле удовольствия действительно много.
Всем привет!
Присоединяюсь к теме! Помогите и подскажите плиз! У меня HSP Brontosaurus 1/10 полностью стоковый и появилась у меня идея поменять на нем мотор на бесколекторный пошустрее. В грязь я не лажу, а вот пыль поподнимать люблю. Какой мотор посоветуете да и вообще как их различать и по каким параметрам? Я новичок, так что сильно не ругайте)))
Заранее благодарю!
Ты хочешь поднимать пыль на краулере? Бронтозавр это вроде как краулер …
Я хочу сделать чтото типа дрифт кара, но и по бездорожью попрыгать типа баги. Топить в грязи его пока не собираюсь)))
тогда это все только в плане. так как из него мало что из перечисленного можно сделать.тебе больше слэш подойдет…
то что я из него сделал — это ад на колесах.заднеприаводный шорт трак, с адским мотором.скорость в 110 берет как делать нечего.полазий по моим блогам. увидишь…
Техника у тебя весьма серьезная! Не осталось ли у тебя каких нибудь зап. частей не нужных и подходящих к моей. Приобрел бы за разумные финансы. Просто не охото много вкладывать для начала, А дальше может и транспорт уже по серьезней приобрету.
на твою ничего от моих танков не подойдет.щас буду ставить на рэнглер новую резину…
ну скорее равносильно…
не совсем.
просто поберечь надо.
Привет!
Если хочешь ставить б/к мотор, то нужно сразу менять и регулятор.Самое простое решение-посмотреть комплект регуль+двигло.В описании движка смотри параметры обороты/вольт-чем меньше число, тем быстрее.
Ну и, конечно, за этим последует замена аккума на Липошку(если ещё не поменял).
Спасибо за подсказку, а Липошку обязательно ставить? Какие преимущества у нее?
Привет!
Если хочешь ставить б/к мотор, то нужно сразу менять и регулятор.Самое простое решение-посмотреть комплект регуль+двигло.В описании движка смотри параметры обороты/вольт-чем меньше число, тем быстрее.
Ну и, конечно, за этим последует замена аккума на Липошку(если ещё не поменял).
Доброго времени суток!
Пожет подскажешь сколько витковый мотор с регулем взять? 10 витковый попадался на ебее какойто, но я без понятия много это или нет.
Заранее спасибо!
Чем меньше витков-тем быстрее.На каждом регуле пишется до каких витков подходит.Так что внимательнее смотри и читай инструкции и описание.
Ещё скорость и тяговитость зависит от пиньонов(шестерёнка на двигле) и спуров(шестерёнка на коробке).Чем меньше пиньон-тем больше тяга и наоборот.Тут KRAFT даже тему такую делал когда-то.
Липошку на б/к можешь и не ставить, но ездить будешь минут 5. 🙂
У липошек большее время работы(скажем так).Но к такому аккуму нужен будет и зарядник хороший(если такого нет).
Посоветовали вот такой зарядник www.ebay.com/itm/New-iMAX…rgers&hash=item43bad5310d Мне подогнали почти новые две батареи по 6800 и + осталась стоковая на 1800. А коллекторные есть пошустрее моего стандартного?
Зарядка отличная(проверено)!
На счёт двигла-можешь смотреть витков на 15.Но нужно точно знать-поддерживает его регуль или нет.А так, если не заморачиваться, можешь витков 27 ставить на этот регуль.+ Поставить пиньён побольше(это шестерня на двигле).Но не увлекайся размерами-чем больше пиньён, тем меньше тяга, ну а скорость увеличивается.
Аккумы нормальные-сразу время покатушек увеличится! 🙂
Если что, можешь в сообщения писать…
Итак, двигатель Traxxas Titan 550 Motor 12T пришел. Однако, заказанная на Ебей система охлаждения (cgi.ebay.com/ws/eBayISAPI…iewItem&item=390654783276) еще в пути…
Вопрос: Можно ли новый движок использовать с существующим радиатором?
Вообще можно.Конечно не загонять до красного движка…
А новый движок лучше обкатать.В полгаза поездить и не рвать, хотя бы один аккум.
Электроника для всех
Блог о электронике
Двигатель постоянного тока. Характеристики и регулирование
После предыдущего поста о мотор-редукторе мне пришло несколько вопросов по регулированию двигателя постоянного тока. Так что пора написать очередной пост 🙂 
Двигатель постоянного тока (ДПТ) это один из самых привычных и понятных электродвигателей, он изучается даже в школе, на физике. Он используется практически везде, где нужен малогабаритный моторчик, а также не спешит сдавать своих позиций и там, где мощность измеряется десятками киловатт. О нем и поговорим.
▌Конструктив и базовый принцип
Не буду тут особо распинаться, покажу картинку из википедии и укажу ряд основных узлов. Все остальное вы и так знаете и трогали своими руками.
1. Статор состоит из источника магнитного поля. Далеко не всегда это постоянный магнит, более того, постоянный магнит это скорей исключение, чем правило. Обычно все же это обмотка возбуждения. По крайней мере на всем, что больше кулака по размерам.
Работает все очень и очень просто. Обмотка якоря отталкивается от магнитного поля статора силой Ампера и совершает пол оборота, стремясь вывести эту силу на ноль и таки вывела бы если бы не коллектор, который ловко всех обламывает переключает полярность катушки и сила вновь становится максимальной. И так по кругу. Т.е. коллектор служит механическим инвертором напряжения в якоре. Запомните этот момент, он нам еще пригодится 🙂
Обычно в мелких моторчиках всего два полюса обмотки возбуждения (одна пара) и трехзубцовый якорь. Три зуба это минимум для запуска из любого положения, но чем больше зубцов тем более эффективно используется обмотка, меньше токи и более плавный момент, т.к сила является проекцией на угол, а активный участок обмотки проворачивается на меньший угол
▌Происходящие в двигателе процессы
Думаю многие из вас кто баловался с движками могли заметить, что у них есть ярко выраженный пусковой ток, когда мотор на старте может рвануть стрелку амперметра, например, до ампера, а после разгона ток падает до каких-нибудь 200мА.
Почему это происходит? Это работает противоэдс. Когда двигатель стоит, то ток который через него может пройти зависит только лишь от двух параметров — напряжения питания и сопротивления якорной обмотки. Так что предельный ток который может развить движок и на который следует рассчитывать схему узнать несложно. Достаточно замерить сопротивление обмотки двигателя и поделить на это значение напряжение питания. Просто по закону Ома. Это и будет максимальный ток, пусковой.
Но по мере разгона начинается забавная вещь, обмотка якоря движется поперек магнитного поля статора и в ней наводится ЭДС, как в генераторе, но направлена она встречно той, что вращает двигатель. И в результате, ток через якорь резко снижается, тем больше, чем выше скорость.
А если движок дополнительно еще подкручивать по ходу, то противоэдс будет выше питания и движок начнет вкачивать энергию в систему, став генератором.
▌Немного формул
Не буду грузить никого выводами, их найдете сами если захотите. Чтобы было поменьше матана рекомендую найти учебник по электроприводу для средних учебных заведений и годом выпуска подревней. От 50х-60х годов самое то 🙂 Там и картинки винтажные и расписано для вчерашнего выпускника сельской семилетки. Много букв и никакого грузилова, все четко и по делу.
Самая главная формула коллекторного двигателя постоянного тока:
Ну и зависимость момента от тока и потока:
См — конструктивная констатнта.
Вот тут стоит обратить внимание, что зависимость момента от тока совершенно прямая. Т.е. просто замеряя ток, при неизменном потоке возбуждения, мы можем совершенно точно узнать величину момента. Это может быть важно, например, чтобы не сломать привод, когда двигло может развить такое усилие, что легко поломает то, что оно там вращает. Особенно с редуктором.
Ну и из этого же следует, что момент у машины постоянного тока зависит только от способности источника снабжать его током. Так что идеальный нерушимый сверхпроводящий движок вам на раз лом в узел завяжет, пусть даже он сам с ноготок будет. Только энергию подавай.
А теперь смешаем все это в кучу и получим зависимость оборотов от момента — механическую характеристику двигателя.
Если ее построить, то будет нечто следующее:
n0 — это обороты идеального холостого хода сферического двигателя в вакууме. Т.е. когда наш движок ну ваще халявит, момент равен нулю. Ток потребления тоже, естественно, ноль. Т.к. противоэдс равна напряжению. Чисто теоретический вариант. А вторая точка строится уже с каким-либо моментом на валу. Получается прямая зависимость оборотов от момента. А наклон характеристики определяется сопротивлением якорной цепи. Если никаких добавочных резисторов там нет, то это зовут естественной характеристикой.
Обороты идеального холостого хода зависят от напряжения и потока. Больше ни от чего. А если поток константа (постоянный магнит), то только от напряжения. Снижая напряжение вся наша характеристика параллельно смещается вниз. Уменьшили напряжение в два раза — скорость упала в два раза.
Если есть возможность менять поток возбуждения, то можно поднимать скорость выше номинальной. Тут зависимость обратная. Ослабляем поток — двигатель разгоняется, но либо падает момент, либо ему надо жрать больше тока.
Добавляя резисторы в якорную цепь мы можем увеличить наклон, т.е. чем больше грузим тем больше падает скорость. 
Метод плох тем, что резисторы в цепи якоря должны быть расчитаны на ток двигателя, т.е. быть мощными и будут греться зря. Ну и момент резко падает, что плохо.
Есть еще двигатели не независимого, а последовательного возбуждения. Это когда обмотка статора включена последовательно якорю. Не каждый двигатель так можно включить, обмотка возбуждения должна выдерживать ток якоря. Но у них возникает одно интересное свойство. При пуске возникает большой пусковой ток и этот пусковой ток является же током возбуждения, обеспечивая огромный пусковой момент. Механическая характеристика напоминает гиперболу с максимумом в районе нулевых оборотов.
А дальше, по мере разгона, момент падает, а обороты наоборот растут. И если нагрузку убрать с вала, то движок сразу же уходит в разнос. Такие движки ставят на тягловый привод в основном. По крайней мере ставили раньше, до развития силовой электроники. С места эта хрень рвет так, что все стритсракеры нервно закуривают.
▌Режимы работы двигателя постоянного тока
Направление вращения движка зависит от направления тока якоря или направления потока возбуждения. Так что если взять коллекторный двигатель и подключить обмотку возбуждения параллельно якорю, то он будет прекрасно вращаться и на переменном токе (универсальные двигатели, их в кухонную технику часто ставят). Т.к. ток будет одновременно меняться и в якоре и в возбуждении. Момент правда будет пульсирующим, но это мелочи. А для реверса там надо будет поменять полярность включения якоря или возбуждения.
Если нарисовать механическую характеристику в четырех квадрантах, то у нас будет нечто похожее на это:
Вот, например, характеристика 1 на I участке у нас машина работает как двигатель. Нагрузка растет и в определенный момент двигатель останавливается и начинает вращаться в обратную сторону, т.е. нагрузка обращает его вспять. Это тормозной режим, противовключение. Режим очень тяжелый, двигло греется просто зверски, но для торможения очень эффективный. Если же момент на валу сменит направление и пойдет вращать навстречу движку, то мотор сразу же выйдет на генерацию (IV участок).
Характеристика 2 это то же самое, только с обратной полярностью питающего напряжения двигателя.
А характеристика 3 это динамическое торможение. Оно же реостатное. Т.е. когда мы берем и просто коротим наш двигатель на резистор или сам на себя. Можете сами проверить, возьмите любой моторчик и покрутите его, а потом закоротите ему якорь и покрутите снова. На валу будет ощутимое усилие, тем больше, чем качественнее движок.
Кстати, драйвера двигателей вроде L293 или L297 имеют возможность включить реостатное торможение, подачей обоих ключей вверх или вниз. При этом якорь коротится через драйвер на шину земли или питания.
▌Бесколлекторные двигатели постоянного тока
Коллекторный движок он очень хорош. Он чертовски легко и гибко регулируется. Можно повышать обороты, понижать, механическая характеристика жесткая, момент он держит на ура. Зависимость прямая. Ну сказка, а не мотор. Если бы не одна ложка говна во всей этой вкусняшке — коллектор.
Это сложный, дорогой и очень ненадежный узел. Он искрит, создает помехи, забивается проводящей пылью от щеток. А при большой нагрузке может полыхнуть, образовав круговой огонь и тогда все, капец движку. Закоротит все дугой наглухо.
Но что такое коллектор вообще? Нафига он нужен? Выше я говорил, что коллектор это механический инвертор. Его задача переключать напряжение якоря туда сюда, подставляя обмотку под поток.
А на дворе то уже 21 век и дешевые и мощные полупроводники сейчас на каждом шагу. Так зачем нам нужен механический инвертор если мы можем сделать его электронным? Правильно, незачем! Так что берем и заменяем коллектор силовыми ключами, а еще добавляем датчики положения ротора, чтобы знать в какой момент переключать обмотки.
А для пущего удобства выворачиваем двигатель наизнанку — гораздо проще вращать магнит или простенькую обмотку возбуждения, чем якорь со всей этой тряхомудией на борту. В качестве ротора тут выступает либо мощный постоянный магнит, либо обмотка питаемая с контактных колец. Что хоть и смахивает на коллектор, но не в пример надежней его.
И получаем что? Правильно! Бесщеточный двигатель постоянного тока aka BLDC. Все те же няшные и удобные характеристики ДПТ, но без этого мерзкого коллектора. И не надо путать BLDC с синхронными двигателями. Это совсем разные машины и разным принципом действия и управления, хотя конструктивно они ОЧЕНЬ схожи и тот же синхронник вполне может работать как BLDC, добавить ему только датчиков да систему управления. Но это уже совсем другая история.
Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!
А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.
106 thoughts on “Двигатель постоянного тока. Характеристики и регулирование”
Я очень ждал статей про двигатели. Специалист по электроприводу научил нас как работать с AVR, а про моторчики нифига не написал. Еще будут статьи на эту тему?
Мне порвала шаблон обратная зависимость между магнитным потоком возбуждения и скоростью вращения. По формуле я вижу, что это так, но понять не могу. Особенно удивил уход вразнос при отключении обмотки возбуждения. Если нет магнитного потока статора, то от чего «отталкивается» ротор? Как двигатель может вообще работать в таком режиме?
Отталкивается от остаточного возбуждения. Намагниченности полюсов. Но ты обрати внимание, что момент там тоже уходит в ноль. Так что либо отталкиваться бешеным током, либо снижать момент до нуля.
Да, про момент я заметил. Понятно, что разгон будет происходить только без нагрузки и только, если источник питания способен выдать нужный ток.
Статьи может быть будут еще, не скажу. Я, на самом деле, за 7 лет изрядно эту тему подзабыл за неиспользованием. Особенно касаемо всякого продвинутого регулирования и динамики привода. Так что не такой я уж специалист по приводу 🙂
Можно и без продвинутого регулирования для начала. Меня совсем базовые вещи интересуют. Типа, какие бывают способы управления и, соответственно, какие драйверы их реализуют, чем отличаются, плюсы, минусы, подводные камни. Для коллекторных и бесколлекторных двигателей постоянного тока. На что следует обратить внимание при разработке схем с электродвигателями, чтобы не сжечь все нафиг. В общем, такая статья в раздел «Начинающим». Но и более емкие статьи я бы с удовольствием прочитал.
Ну базовые вещи я уже описал 🙂 А дальше додумываешь сам. Напряжение можно рулить ШИМом. Можно обратную связь по току-моменту замутить. Обращаться с ними также как с любой индуктивностью, о чем я тоже уже писал. Не расписывал только H-мосты самодельные. Но тут тема такая, на всех не угодишь, слишком они разные бывают.
Он используется практически везде, где нужен малогабаритный моторчик
Я БУДУ ЧИТАТЬ ДО КОНЦА, ПРЕЖДЕ ЧЕМ КОММЕНТИРОВАТЬ. Я БУДУ ЧИТАТЬ ДО КОНЦА, ПРЕЖДЕ ЧЕМ КОММЕНТИРОВАТЬ. Я БУДУ ЧИТАТЬ ДО КОНЦА, ПРЕЖДЕ ЧЕМ КОММЕНТИРОВАТЬ. Я БУДУ ЧИТАТЬ ДО КОНЦА, ПРЕЖДЕ ЧЕМ КОММЕНТИРОВАТЬ. Я БУДУ ЧИТАТЬ ДО КОНЦА, ПРЕЖДЕ ЧЕМ КОММЕНТИРОВАТЬ.
Модели — не игрушки. Совсем другие требования, и другие цены.
А в дешевых игрушках, — как правило, дешевые коллекторные движки с проволочными щетками. Да и в самых дешевых моделях вертолета с соосными винтами (по сути, те же игрушки) — тоже коллекторные.
Имеется двигатель постоянного тока мощностью 60Вт, напряжение питания 48В. Как его можно переделать чтобы питать от 12В не потеряв в мощности?