Как толщина проволоки влияет на характеристики электродвигателя

статор электродвигателя

Трехфазный асинхронный электродвигатель был изобретен русским, ученным М. О. Доливо-Добровольский, в 1889 году. Его основное предназначение – преобразование электрической энергии в механическую. благодаря свое эффективной работе и низкой стоимости он является одним из самых выпускаемых двигателей. Еще, соей популярности они обязаны, простоте своей эксплуатации.

Асинхронный электродвигатель применяется во всех отраслях промышленности. Их массово применяют для бытовых приборов. Как правило, используют двигателя, которые работают на переменном токе. Встретить их можно даже в детских игрушках.

Принцип работы основан на двух законах: магнитной индукции и законе Ампера. Первый закон описывает появление электродвижущих сил, под влиянием изменения магнитного поля, создаваемого статором. Второй закон описывает работу ротора, которая заключается в электрических зарядах, поступающих к проводнику, которые находятся внутри магнитного поля и объясняет распределение движущихся сил.

Что такое статор ЭД и его назначение?

Статор – это неподвижная часть двигателя, которая работает в паре с ротором. Статор состоит из основания и сердечника. Основание это цельный корпус, изготовленный из сплавов алюминия или чугуна. Сердечник изготовлен листовой электротехнической стали, толщина которой зависит от характеристик двигателя и оставляет от 0,35 до 0,5 мм. В статоре есть пазы, предназначенные для размещения обмотки. Обмотка – это свитые межу собой повода, соединенные параллельным способом, что позволяет при работе уменьшить возникающие вихревые токи. Трехфазная перемотка статора создает электромагнитное поле. В пазы устанавливают определенное количество катушек, которые соединятся между собой.

В случае поломки электродвигателя выполняется перемотка статора. Варианты перемоток зависят от типа изоляции. Изоляцию выбирают в зависимости от показателя максимального напряжения, температуры перемотки, типа паза и вида обмотки.

Используемый материал для обмотки – медная проволока. Перемотка осуществляется в один или два слоя, в зависимости от расположения катушек в пазах.

Ремонт ЭД начинается с очистки или продувки от грязи и пыли составных частей статора. Следующий шаг – разборка корпуса для замены обмотки. При помощи механических инструментов проводят срезку лицевой части статора, где находится перемотка.

Для того чтобы осуществить разборку статор необходимо нагреть до температуры 200 градусов, после чего снятие обмотки и катушек будет более простым. После того как статор разобран прочищаются пазы. В очищенные и подготовленные пазы устанавливают новую обмотку, используя готовые шаблоны. Установленные новые катушки необходимо покрыть лакоми и высушить при температуре 150 градусов, выдержав два часа.

Сопротивлением между корпусом и обмоткой проверять можно только после того, как была выдержана все технология сушки. Использование различного по диаметру кабеля позволяет проводить регулировку параметров работы ЭД.

Во время эксплуатации электродвигателя возможны ситуации, когда детали начинают перегреваться. Это связано с изменением потребляемого тока. Это происходит из-ща размыкания электрической цепи. Еще одна причина нагрева ЭД – износ подшипников. Это негативно сказывается работоспособности обмотки изоляции. Производители устанавливают на всех типах ЭД защиту от перегрева. Она следит и срабатывает в случаях:

превышения пускового времени;
перегрузка;
скачков напряжения;
выхода из строя фазных проводов;
заклинивания ротора;
сбоя приводных устройств.

Также для защиты статора применяется тепловое реле. Оно срабатывает, когда нагревается биметаллическая пластина, которая под воздействием пружины размыкает электрическую цепь. В исходное положение пластина возвращается при нажатии кнопки.

Реле, может встроенным в ЭД, а может быть приобретено как отдельная единица.

Что такое якорь в двигателе?

Якорем асинхронных электродвигателей за частую может называться ротор. И так, ротор – это подвижная часть ЭД, состоящий из цилиндра, который собран из листов специальной стали, предназначенной для электрических устройств. Эти листы одеты на вал. Роторы или же якоря бывают фазными и короткозамкнутыми. Трехфазная обмотка фазного ротора соединяется схемой «звезда» и имеют на валу контактные кольца. С помощью щеток к кольцам подключают:

дросселя, которые удерживают ток ротора и стабилизирую работу ЭД во время перегрузок и резкого изменения оборотов;
источник тока (постоянного);
реостат для регулировки пускового момента;
инверторное питание, которое позволяет управлять частотой вращения вала и регулировать характеристики моментов.

Электродвигатели с фазным ротором устанавливают на машинах, работающих с переменными нагрузками.

Якорь практически не изнашивается при работе. Замене подлежат только щетки. В основном якорь подлежит только чистке от нагара, который появляется при нагреве обмотки статора. При нарушении базирования ротора из-за износа подшипников приводит возможны серьезные поломки, приводящие к остановке ЭД. Во избежание нежелательного простоя оборудования, ожидая замены ЭД, проводят профилактику.

Негативно на работу якоря влияет влага, которая привод к появлению коррозии на металлической поверхности, увеличивая трение, приводящее к возрастанию токовой нагрузки. Это приводит к чрезмерному нагреванию, оплавки контакта и искрению ЭД. По появлению искрения можно сделать вывод, что изжили свой срок службы токосъемники. Если же ЭД оказывается работать, то скорее всего замене подлежат щетки коллектора диэлектрик между пластинами. Возможно, произошло корытное замыкание цепи.

Об неисправности ЭД можно говорить если:

двигатель искрится;
слышен гул при работе;
появляется вибрация;
якорь меняет свое направление вращения меньше чем за оборот;
корпус сильно нагревается;
появляется запах гари.

Видя эти нарушения в работе, рекомендовано отключить ЭД от сети питания и провести первичный осмотр, по результатам которого будет определена неисправность и двигатель отправлен на техническое обслуживание.

Что такое обмотки возбуждения?

Ротор – это постоянный магнит, а статор – это генератор переменного магнитного поя. Поле, которое создает статор неподвижно относительно него. Включив электродвигатель, исходного варианта никакой работы не произойдет, а статор будет находится под воздействием поля или без него. для того, чтобы заставить якорь вращаться необходима обмотка возбуждения. Основная функция обмотки возбуждения – менять полярность ротора, таким образом, задавая ему вращательное движение. При достижении необходимых оборотов обмотка возбуждения отключается.

Расчет сечения кабеля: зачем он необходим и как правильно выполнить

Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией – это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы. Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту. В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля, иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.

кабель

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

проводка

Что еще влияет на нагрев проводов

Из формулы (2) видно, что сопротивление проводника зависит не только от площади поперечного сечения. В связи с этим на его нагрев будут влиять:

Материал. Пример – у алюминия удельное сопротивление больше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении проводов медь будет нагреваться меньше.
Длина. Слишком длинный проводник приводит к большим потерям напряжения, что вызывает дополнительный нагрев. При превышении потерь уровня 5% приходится увеличивать сечение.

Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16

Трехжильный кабель BBГнг 3×1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3×1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

BBГнг 3x1,5

Кабель ABБбШв 4×16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

Порядок расчета сечения по мощности

В общем виде расчет сечения кабеля по мощности происходит в 2 этапа. Для этого потребуются следующие данные:

Суммарная мощность всех приборов.
Тип напряжения сети: 220 В – однофазная, 380 В – трехфазная.
ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
Материал проводника: медь или алюминий.
Тип проводки: открытая или закрытая.

Шаг 1. Потребляемую мощность электроприборов можно найти в их инструкции или же взять средние характеристики. Формула для расчета общей мощности:

где P₁, P₂ и т. д. – мощность подключаемых приборов, К_с – коэффициент спроса, который учитывает вероятность включения всех приборов одновременно, К_з – коэффициент запаса на случай добавления новых приборов в доме. К_с определяется так:

для двух одновременно включенных приборов – 1;
для 3-4 – 0,8;
для 5-6 – 0,75;
для большего количества – 0,7.

К_з в расчете кабеля по нагрузке имеет смысл принять как 1,15-1,2. Для примера можно взять общую мощность в 5 кВт.

Шаг 2. На втором этапе остается по суммарной мощности определить сечение проводника. Для этого используется таблица расчета сечения кабеля из ПУЭ. В ней дана информация и для медных, и для алюминиевых проводников. При мощности 5 кВт и закрытой однофазной электросети подойдет медный кабель сечением 4 мм 2 .

таблица

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм 2 ·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, К_с – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм 2 . Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (√S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3×1,5 удовлетворяет этому условию.

Как рассчитать сечение по току

Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1.3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

Для трехфазной сети используется другая формула:

где U будет равно уже 380 В.

Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:

BBГнг 3×1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм 2 . У кабеля BBГнг 3×1,5 одна жила имеет сечение S = π · r 2 = 3,14 · (1,5/2) 2 = 1,8 мм 2 , что полностью соответствует указанному требованию.

таблица

Если рассматривать кабель ABБбШв 4×16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм 2 . У кабеля ABБбШв 4×16 сечение одной жилы равно:

Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

Перемотка бесколлекторного двигателя

Теория и практика
Недавно мне пришел двигатель 2211 1700об.в, не способный раскрутить нужный мне винт. После некоторых тестов был поставлен диагноз: где-то подкорачивает обмотку. Можно было просто оставить его на запчасти но мне захотелось его перемотать. Статей о перемотке двигателей на русском языке очень мало, и вот я, начитавшись заморских сайтов решил написать свое пособие по перемотке бесколлекторных двинателей.
Основным материалом для данной статьи послужили материалы сайта http://www.gobrushless.com
Итак, начнем. Для начала нужно определиться с проводом для намотки.
**Выбор провода. Сколько жил и какой толщины. **

Обычно,для намотки двигателей используется медный эмалированный провод. (ПЭВ-2). Такой провод можно купить на радио рынке и в магазинах с электронными компонентами.
С увеличением мощности мотора, требования к качеству провода сильно возрастают. Для решения этой проблемы некоторые используют несколько более тонких проводов вместо одного толстого. В этом есть несколько приемуществ:
1 — Толстый провод сложнее наматывать.
2 — На больших частотах возможно появление скин-эффекта (поверхностный эффект)

Вкратце, скин эффект это явление, когда электроны, протекающие через медный провод, двигаются только по поверхности провода. В этом случае центральная часть провода просто не используется и превращается в нежелательный вес. Проявляется этот эффект с увеличением частоты.
Применительно к нашим БК моторам этот эффект обсуждался несколько раз. Есть сторонники и того и другого лагеря.
Я думаю, что частоты в наших моторах не так велики и об этом эффекте можно не думать.
Для получения максимального КПД от мотора, необходимо стремиться получить как можно меньшее сопротивление обмоток. Чем меньше сопротивление, тем меньше потери в обмотке и тем выше эффективность мотора. Для достижения этой цели необходимо использовать как можно более толстый провод. Но толстый провод — означает меньшее количество витков и меньший крутящий момент.Пока вам не нужно сделать очень высокоскоростной двигатель, старайтесь намотать как можно больше витков для создания большего крутящего момента.
Слишком тонкий провод дает большое сопротивление, и вы не сможете пропустить нужный ток через двигатель. Если просто поднять напряжение, по закону Ома произойдет увеличение тока. Но потери в обмотках(нагрев) сильно возрастут , что приведет к разрушению двигателя. Т.е. для получения нужной мощьности — необходимо выбирать провод нужного диаметра.
Для модельных двигателей обычно используется провод диаметром 0.3-0.6 мм. Более тонкий провод позволяет намотать больше витков но и имеет большее сопротивление. Определить сопротивления вашего двигателя не так легко как кажется. Не пытайтесь измерить сопротивление менее 1 Ом, если у вас нет специального оборудования. Обычные цифровые мультиметры не предназначены для измерения таких низких сопротивлений.

Чтобы сделать жизнь немного проще, можно прогнозировать, сопротивление вашего двигателя путем измерения общей длины провода, а затем рассчитывать сопротивление, используя данные из таблицы. Таким образом, можно получить представление о том, какое сопротивление будет имеет ваш двигатель.
Я зашел в магазин “Чип и Дип” и купил катушку провода 0.4мм фирмы velleman. Надо сказать, что катушка 67 метров стоит 500р при простом походе в магазин и 380р при заказе через интернет. Так, что есть смысл сделать предзаказ.
Намотка мотора

Перемотка моторов — дело непростое. Потребуется довольно много практики, чтобы получилось красиво и качественно. В первый раз может потребоваться очень много времени.

Намотать 20 витков тонким проводом на зуб может оказаться довольно просто, но мы пытаемся намотать от 10 до 30 витков соответствующей толстой проволокой, что не всегда так просто.
Хитрость заключается в том, чтобы закрепить статор в какое нибудь приспособление, а затем, используя обе руки, наматывать витки с нужным усилием, чтобы обмотки получались более компактными. Это чрезвычайно важно, так как первый слой обмотки должны поддерживать следующие один или два слоя. Если первый слой намотан свободно, следующий слой может ложиться между обмотками первого слоя. Это создает общий беспорядок, и вы никогда не получите максимальное количество витков на зуб.

Правильно намотанный зуб имеет плотно уложенные слои и витки, которые должны выглядеть красиво и опрятно.
Для достижения такого результата необходимо много практики!
Схема намотки статора с 9 зубами

Основная схема намотки приведена на картинке ниже.
Эта схема одна из самых простых с физической и логической точки зрения. Основной проблемой является подсчет количества намотанных витков. По началу вы будете постоянно сбиваться со счета, но это пройдет с практикой.
Как можно объяснить этот эскиз в текстовом формате?
Существует простая форма записи для обозначения намотки:
Обычно статор мотается 3 проводами. Назовем их ‘A’, ‘B’ и ‘С’. Если смотреть на статор сбоку, то намотка провода по часовой стрелке будет обозначена заглавной буквой, а намотка против часовой стрелки — маленькой.
Таким образом,на схеме намотки 9ти полюсного мотора мы должны мотать все зубья в одном направлении, один за другим что видно в текстовой схеме “ABCABCABC”. Девять букв, по одной букве для каждого зуба.
Итак берем провод, оставляем около 10 см, и мотаем первый зуб по часовой стрелке. Затем перекидываем провод на 4й зуб и мотаем его. И в заключение мотаем 7й зуб. Потом вторым проводом мотаем зубья 2, 5 и 8. И в завершение третьим проводом мотаем 3, 6 и 9 зубья.
Итак возьмем наш моторчик, и удалим с него старый провод. Он был намотан проволокой 0.3мм. Количество витков на оригинале было 24. (Как китайцы умудряются столько витков намотать? не представляю )) )

Теперь отмотаем метр провода 0.4мм и попробуем намотать по приведенной выше схеме:

Переход с зуба на зуб я заизолировал термоусадкой (где-то вычитал…)
Соединение проводов

Итак, у нас есть намотанный статор и из него торчит 6 проводов. Три провода из них — это начала обмоток, и 3 другие концы. Упс… Вы не уверены какие из них какие? В этом случае, необходимо было заранее маркировать провода в каком либо формате, чтобы пометить их начало. Для этого можно использовать кусочки скотча с надписанными буквами или скотч разного цвета.
Итак, у нас есть 6 концов, но только 3 из них подключаются к контроллеру скорости. Теперь, чтобы завершить перемотку необходимо выбрать схему подключения (базируясь на желаемом предназначении мотора).
Существует две конфигурации которыми можно соединить выводы статора:
Первая называется Звезда (Star или ‘Y’), а вторая — Треугольник (Delta).

Каждая конфигурация предлагает немного разные свойства и влияет на мощность мотора. Однако, изготовители двигателей еще не решили, какая схема является лучшим вариантом.
Диаграммы ниже показывают электрические схемы для этих соединений.
После этих картинок, сразу понятно почему эти схемы так называются.
Как правило, соединение “Треугольник” выбирается, если вы хотите получить высоко оборотистый мотор и соединение “Звездой” используется для получения более низких оборотов двигателя и позволяет использовать большие винты. В следующем разделе эта разница будет рассмотрена более подробно.
Если рассмотреть соединение Треугольником и подать напряжение на два вывода, во всех обмотках потечет ток. Для демонстрации того как ток распределиться между обмотками, предположим, что сопротивление одной фазы равно 1 Ом. В этом случае, у нас есть фаза А в 1 Ом, соединенная в паралель с 2мя другими фазами B и С (B и С соединены последовательно) сопротивлением в 2 Ома. По закону Ома можно подсчитать, что 2/3 всего тока пойдут через фазу А и оставшаяся 1/3 пойдет через фазы B и C. Результирующее сопротивление которое увидит контроллер будет 0,66 Ом.

Если мы соединим выводы по схеме Звезда, то весь ток будет всегда идти через 2 фазы в любой момент времени.
Результирующее сопротивление для регулятора будет 2 Ома.

Если мы нагрузим мотор напряжением в 10В, то получим ток около 15А при соединении Треугольником и всего лишь 5А при соединении Звездой. Надо сказать, что соединение треугольником в данном случае дает большую мощность. Так-же, мы получим большие токи, но усилие для поворачивания большого винта может оказаться недостаточным. Можно подать на мотор большее напряжение и все же заставить этот винт крутиться, но возможно, что мотор от этого опять сгорит.

В качестве примера:
Предположим, что у нас есть мотор он винчестера, и мы хотим получить от него необходимую тягу для 72″ Piper Cub самолета. Чтобы мотор мог выдерживать большие токи, будем использовать 0.6 мм провод. После непродолжительных мучений, стало понятно, что больше 10-11 витков намотать этим проводом не получается.
Сначала, я соединил его звездой (т.к. я хотел получить больший крутящий момент). На 3х банках LiPo, с нужным мне пропеллером, удалось получить ток всего в 10А. Мощности мотора было явно мало и хотелось получить больше.
Мотор был переконфигурирован под схему Треугольник, что дало больше мощности. Больше тяги для полета, но вместе с этим и достаточно высокие токи, чтобы спалить мотор.
Что же делать в этой ситуации?
Самый верный способ, это подбор батареи с нужным напряжением. Соединение Звездой может спокойно потянуть 4 банки лития и в этой конфигурации выдать требуемую тягу. Для соединения треугольником, наоборот — необходимо уменьшить количество банок батареи.
В результате обе конфигурации выдадут примерно одну и ту-же мощность. (как ни крути)
Обороты и напряжение (об/В)

От того как вы намотаете мотор будет зависеть с какой скоростью он будет крутиться и какую батарею вам придется использовать для получения нужной тяги.
Если взять мотор без винта и дать полный газ на, скажем, 6В, мотор будет крутить на своих максимальных оборотах.
Если измерить эти обороты и поделить их на напряжение батареи, мы получим характеристику называемую Обороты на Вольт (RPM per Volt). После того как мы узнали эту характеристику мы уже сможем сказать, как быстро мотор будет крутить на нужном нам напряжении.

Например, наш мотор крутит 8000 Оборотов на 6В.

8000 / 6 = 1333 Об/в

В этом случае с батареей на 10В мотор будет выдавать 13330 Оборотов.
Эта характеристика помогает нам понять на что способен наш мотор, и подходит ли он для поставленной задачи.
Если нам нужен мотор для импеллера, тогда необходимо чтобы мотор имел более высокие Об/В.
Для 3D самолетов, необходимо вращать больший винт, и поэтому обычно используют моторы с более низким Об/В.

Под нагрузкой количество оборотов естественно упадет.

Возвращаясь назад к схемам Треугольника и Звезды. Имеется зависимость между этими двумя схемами и расчетом характеристики Об/В. Если вы соединили мотор звездой и измерили его обороты, вы можете подсчитать какие Об/В получатся при использовании схемы Треугольник и наоборот.
Для перевода от Звезды к Треугольнику надо домножить Об/В на 1.73
Для перевода от Треугольника к Звезде — домножить на 0.578

Таким образом, у нас появляется реальный инструмент для изменения характеристик мотора в зависимости от простой схемы подключения. Некоторые моделисты, зашли так далеко, что подключают все 6 проводов к небольшому блоку коммутации, что позволяет им менять схему в любое время.
Итак, как определить/рассчитать необходимое количество витков и оборотов/В перед намоткой двигателя?
Существуют специальные программы для расчета количества витков при определенных размерах статора и толщины зубов для получения нужного количества оборотов. Но в большинстве случаев, мы просто наматываем максимально возможное количество витков и измеряем параметры получившегося мотора. Используя полученные данные, уже можно понять устраивает нас такое положение дел или нет, и что делать для достижения цели. Метод “тыка” тоже работает достаточно хорошо.
Выводы:
В качестве инструкции можно привести несколько утверждений:
Чем больше витков намотано на зуб, тем большее магнитное поле будет получено на том-же токе.
Чем сильнее поле, тем больший крутящий момент и меньшее количество оборотов на вольт.
Для получения высоких Об/В, необходимо мотать меньшее количество витков. Но вместе с этим падает и крутящий момент. Для компенсации момента, обычно на мотор подают более высокое напряжение.
Соединение Звездой дает больший крутящий момент и меньшее количество Об/В чем соединение Треугольником.
Последний штрих

Возвращаясь к моей моторке. Мне удалось намотать всего по 11 витков проволокой 0.4мм. С таким колиеством витков о соединении проводов треугольником можно сразу забыть. Итак, я зачистил эмаль с 3х выводов и спаял их вместе.
Оставшиеся 3 вывода были заправлены в термоусадку. Последним шагом я подпаял 2мм коннекторы.

Результаты тестов показали следующие характеристики:
Судя по параметрам — получилось где-то 2200 оборотов, тахометра не было под рукой.
GWS 6х3 тяга 270грамм 6А
GWS 7х3.5 тяга 330 грамм 8.2А
Вполне приемлемый результат.

янв. 2011
4311

Комментарии

Этот сайт Вы конечно-же знаете.

сенк… перемотал движок друга . все ок

Да инфа хороша. Я уже с десяток моторов по ней переделывал.

Инфа шикарная. Вам удавалось перемотать 2830 с РС-Таймера? Я не могу понять как снять статор.

Перемотал свой бесколлекторник (24 зуба 22 магнита)… при соединении звездой всё работает, а вот треугольником нет… дёргается, греется. Думаю теперь, как оборотов больше сделать. В чём кстати отличие конструкции двигателя под 2 банки и под 3 ?

в выводах сказано: Для получения высоких Об/В, необходимо мотать меньшее количество витков.
так ли это? в других обзорах имеется другое мнение

English Русский
Этот сайт не будет работать без javascript!
Этот сайт не будет работать при отключенных cookie.
Сайт в оффлайне
<"assets_hash":"a8b26fa7f6e768b07a72c8c9aadb9422","page_data":,"48b9e8ca3df9550077777c92":,"48fce88e3df95500777765c0":,"4eb0d3c43df955007774c865":,"4f25867a3df9550077748f1c":,"511290fc3df955007773a6a9":,"51b07d9b3df9550077735e56":>,»settings»:,»entry»:Автор данной статьи Дмитрий Шохов, за что ему огромное спасибо. Размещена в моём дневнике для личной информации и распостанению не подлежит.
\npenolet.ru/content/110

Теория и практика
\nНедавно мне пришел двигатель 2211 1700об.в, не способный раскрутить нужный мне винт. После некоторых тестов был поставлен диагноз: где-то подкорачивает обмотку. Можно было просто оставить его на запчасти но мне захотелось его перемотать. Статей о перемотке двигателей на русском языке очень мало, и вот я, начитавшись заморских сайтов решил написать свое пособие по перемотке бесколлекторных двинателей.
\nОсновным материалом для данной статьи послужили материалы сайта http://www.gobrushless.com
\nИтак, начнем. Для начала нужно определиться с проводом для намотки.
\n**Выбор провода. Сколько жил и какой толщины. **

\n\n

\nОбычно,для намотки двигателей используется медный эмалированный провод. (ПЭВ-2). Такой провод можно купить на радио рынке и в магазинах с электронными компонентами.
\nС увеличением мощности мотора, требования к качеству провода сильно возрастают. Для решения этой проблемы некоторые используют несколько более тонких проводов вместо одного толстого. В этом есть несколько приемуществ:
\n1 — Толстый провод сложнее наматывать.
\n2 — На больших частотах возможно появление скин-эффекта (поверхностный эффект)

Вкратце, скин эффект это явление, когда электроны, протекающие через медный провод, двигаются только по поверхности провода. В этом случае центральная часть провода просто не используется и превращается в нежелательный вес. Проявляется этот эффект с увеличением частоты.
\nПрименительно к нашим БК моторам этот эффект обсуждался несколько раз. Есть сторонники и того и другого лагеря.
\nЯ думаю, что частоты в наших моторах не так велики и об этом эффекте можно не думать.
\nДля получения максимального КПД от мотора, необходимо стремиться получить как можно меньшее сопротивление обмоток. Чем меньше сопротивление, тем меньше потери в обмотке и тем выше эффективность мотора. Для достижения этой цели необходимо использовать как можно более толстый провод. Но толстый провод — означает меньшее количество витков и меньший крутящий момент.Пока вам не нужно сделать очень высокоскоростной двигатель, старайтесь намотать как можно больше витков для создания большего крутящего момента.
\nСлишком тонкий провод дает большое сопротивление, и вы не сможете пропустить нужный ток через двигатель. Если просто поднять напряжение, по закону Ома произойдет увеличение тока. Но потери в обмотках(нагрев) сильно возрастут , что приведет к разрушению двигателя. Т.е. для получения нужной мощьности — необходимо выбирать провод нужного диаметра.
\nДля модельных двигателей обычно используется провод диаметром 0.3-0.6 мм. Более тонкий провод позволяет намотать больше витков но и имеет большее сопротивление. Определить сопротивления вашего двигателя не так легко как кажется. Не пытайтесь измерить сопротивление менее 1 Ом, если у вас нет специального оборудования. Обычные цифровые мультиметры не предназначены для измерения таких низких сопротивлений.

Чтобы сделать жизнь немного проще, можно прогнозировать, сопротивление вашего двигателя путем измерения общей длины провода, а затем рассчитывать сопротивление, используя данные из таблицы. Таким образом, можно получить представление о том, какое сопротивление будет имеет ваш двигатель.
\nЯ зашел в магазин “Чип и Дип” и купил катушку провода 0.4мм фирмы velleman. Надо сказать, что катушка 67 метров стоит 500р при простом походе в магазин и 380р при заказе через интернет. Так, что есть смысл сделать предзаказ.
\nНамотка мотора

\nПеремотка моторов — дело непростое. Потребуется довольно много практики, чтобы получилось красиво и качественно. В первый раз может потребоваться очень много времени.

Намотать 20 витков тонким проводом на зуб может оказаться довольно просто, но мы пытаемся намотать от 10 до 30 витков соответствующей толстой проволокой, что не всегда так просто.
\nХитрость заключается в том, чтобы закрепить статор в какое нибудь приспособление, а затем, используя обе руки, наматывать витки с нужным усилием, чтобы обмотки получались более компактными. Это чрезвычайно важно, так как первый слой обмотки должны поддерживать следующие один или два слоя. Если первый слой намотан свободно, следующий слой может ложиться между обмотками первого слоя. Это создает общий беспорядок, и вы никогда не получите максимальное количество витков на зуб.

Правильно намотанный зуб имеет плотно уложенные слои и витки, которые должны выглядеть красиво и опрятно.
\nДля достижения такого результата необходимо много практики!
\nСхема намотки статора с 9 зубами

Основная схема намотки приведена на картинке ниже.
\n Эта схема одна из самых простых с физической и логической точки зрения. Основной проблемой является подсчет количества намотанных витков. По началу вы будете постоянно сбиваться со счета, но это пройдет с практикой.
\nКак можно объяснить этот эскиз в текстовом формате?
\nСуществует простая форма записи для обозначения намотки:
\nОбычно статор мотается 3 проводами. Назовем их ‘A’, ‘B’ и ‘С’. Если смотреть на статор сбоку, то намотка провода по часовой стрелке будет обозначена заглавной буквой, а намотка против часовой стрелки — маленькой.
\nТаким образом,на схеме намотки 9ти полюсного мотора мы должны мотать все зубья в одном направлении, один за другим что видно в текстовой схеме “ABCABCABC”. Девять букв, по одной букве для каждого зуба.
\nИтак берем провод, оставляем около 10 см, и мотаем первый зуб по часовой стрелке. Затем перекидываем провод на 4й зуб и мотаем его. И в заключение мотаем 7й зуб. Потом вторым проводом мотаем зубья 2, 5 и 8. И в завершение третьим проводом мотаем 3, 6 и 9 зубья.
\nИтак возьмем наш моторчик, и удалим с него старый провод. Он был намотан проволокой 0.3мм. Количество витков на оригинале было 24. (Как китайцы умудряются столько витков намотать? не представляю )) )
\n
\nТеперь отмотаем метр провода 0.4мм и попробуем намотать по приведенной выше схеме:
\n
\nПереход с зуба на зуб я заизолировал термоусадкой (где-то вычитал…)
\nСоединение проводов

Итак, у нас есть намотанный статор и из него торчит 6 проводов. Три провода из них — это начала обмоток, и 3 другие концы. Упс… Вы не уверены какие из них какие? В этом случае, необходимо было заранее маркировать провода в каком либо формате, чтобы пометить их начало. Для этого можно использовать кусочки скотча с надписанными буквами или скотч разного цвета.
\nИтак, у нас есть 6 концов, но только 3 из них подключаются к контроллеру скорости. Теперь, чтобы завершить перемотку необходимо выбрать схему подключения (базируясь на желаемом предназначении мотора).
\nСуществует две конфигурации которыми можно соединить выводы статора:
\nПервая называется Звезда (Star или ‘Y’), а вторая — Треугольник (Delta).
\n
\nКаждая конфигурация предлагает немного разные свойства и влияет на мощность мотора. Однако, изготовители двигателей еще не решили, какая схема является лучшим вариантом.
\nДиаграммы ниже показывают электрические схемы для этих соединений.
\n После этих картинок, сразу понятно почему эти схемы так называются.
\nКак правило, соединение “Треугольник” выбирается, если вы хотите получить высоко оборотистый мотор и соединение “Звездой” используется для получения более низких оборотов двигателя и позволяет использовать большие винты. В следующем разделе эта разница будет рассмотрена более подробно.
\nЕсли рассмотреть соединение Треугольником и подать напряжение на два вывода, во всех обмотках потечет ток. Для демонстрации того как ток распределиться между обмотками, предположим, что сопротивление одной фазы равно 1 Ом. В этом случае, у нас есть фаза А в 1 Ом, соединенная в паралель с 2мя другими фазами B и С (B и С соединены последовательно) сопротивлением в 2 Ома. По закону Ома можно подсчитать, что 2/3 всего тока пойдут через фазу А и оставшаяся 1/3 пойдет через фазы B и C. Результирующее сопротивление которое увидит контроллер будет 0,66 Ом.

Если мы соединим выводы по схеме Звезда, то весь ток будет всегда идти через 2 фазы в любой момент времени.
\nРезультирующее сопротивление для регулятора будет 2 Ома.

В качестве примера:
\nПредположим, что у нас есть мотор он винчестера, и мы хотим получить от него необходимую тягу для 72" Piper Cub самолета. Чтобы мотор мог выдерживать большие токи, будем использовать 0.6 мм провод. После непродолжительных мучений, стало понятно, что больше 10-11 витков намотать этим проводом не получается.
\nСначала, я соединил его звездой (т.к. я хотел получить больший крутящий момент). На 3х банках LiPo, с нужным мне пропеллером, удалось получить ток всего в 10А. Мощности мотора было явно мало и хотелось получить больше.
\nМотор был переконфигурирован под схему Треугольник, что дало больше мощности. Больше тяги для полета, но вместе с этим и достаточно высокие токи, чтобы спалить мотор.
\nЧто же делать в этой ситуации?
\nСамый верный способ, это подбор батареи с нужным напряжением. Соединение Звездой может спокойно потянуть 4 банки лития и в этой конфигурации выдать требуемую тягу. Для соединения треугольником, наоборот — необходимо уменьшить количество банок батареи.
\nВ результате обе конфигурации выдадут примерно одну и ту-же мощность. (как ни крути)
\nОбороты и напряжение (об/В)

От того как вы намотаете мотор будет зависеть с какой скоростью он будет крутиться и какую батарею вам придется использовать для получения нужной тяги.
\nЕсли взять мотор без винта и дать полный газ на, скажем, 6В, мотор будет крутить на своих максимальных оборотах.
\nЕсли измерить эти обороты и поделить их на напряжение батареи, мы получим характеристику называемую Обороты на Вольт (RPM per Volt). После того как мы узнали эту характеристику мы уже сможем сказать, как быстро мотор будет крутить на нужном нам напряжении.

Например, наш мотор крутит 8000 Оборотов на 6В.

8000 / 6 = 1333 Об/в

В этом случае с батареей на 10В мотор будет выдавать 13330 Оборотов.
\nЭта характеристика помогает нам понять на что способен наш мотор, и подходит ли он для поставленной задачи.
\nЕсли нам нужен мотор для импеллера, тогда необходимо чтобы мотор имел более высокие Об/В.
\nДля 3D самолетов, необходимо вращать больший винт, и поэтому обычно используют моторы с более низким Об/В.

Под нагрузкой количество оборотов естественно упадет.

Возвращаясь назад к схемам Треугольника и Звезды. Имеется зависимость между этими двумя схемами и расчетом характеристики Об/В. Если вы соединили мотор звездой и измерили его обороты, вы можете подсчитать какие Об/В получатся при использовании схемы Треугольник и наоборот.
\nДля перевода от Звезды к Треугольнику надо домножить Об/В на 1.73
\nДля перевода от Треугольника к Звезде — домножить на 0.578

Таким образом, у нас появляется реальный инструмент для изменения характеристик мотора в зависимости от простой схемы подключения. Некоторые моделисты, зашли так далеко, что подключают все 6 проводов к небольшому блоку коммутации, что позволяет им менять схему в любое время.
\nИтак, как определить/рассчитать необходимое количество витков и оборотов/В перед намоткой двигателя?
\nСуществуют специальные программы для расчета количества витков при определенных размерах статора и толщины зубов для получения нужного количества оборотов. Но в большинстве случаев, мы просто наматываем максимально возможное количество витков и измеряем параметры получившегося мотора. Используя полученные данные, уже можно понять устраивает нас такое положение дел или нет, и что делать для достижения цели. Метод “тыка” тоже работает достаточно хорошо.
\nВыводы:
\nВ качестве инструкции можно привести несколько утверждений:
\nЧем больше витков намотано на зуб, тем большее магнитное поле будет получено на том-же токе.
\nЧем сильнее поле, тем больший крутящий момент и меньшее количество оборотов на вольт.
\nДля получения высоких Об/В, необходимо мотать меньшее количество витков. Но вместе с этим падает и крутящий момент. Для компенсации момента, обычно на мотор подают более высокое напряжение.
\nСоединение Звездой дает больший крутящий момент и меньшее количество Об/В чем соединение Треугольником.
\nПоследний штрих

Возвращаясь к моей моторке. Мне удалось намотать всего по 11 витков проволокой 0.4мм. С таким колиеством витков о соединении проводов треугольником можно сразу забыть. Итак, я зачистил эмаль с 3х выводов и спаял их вместе.
\nОставшиеся 3 вывода были заправлены в термоусадку. Последним шагом я подпаял 2мм коннекторы.
\n
\nРезультаты тестов показали следующие характеристики:
\nСудя по параметрам — получилось где-то 2200 оборотов, тахометра не было под рукой.
\nGWS 6х3 тяга 270грамм 6А
\nGWS 7х3.5 тяга 330 грамм 8.2А
\nВполне приемлемый результат.

\n»,»user»:»48fce88e3df95500777765c0″,»ts»:»2011-01-11T21:13:31.000Z»,»st»:1,»cache»:,»views»:4311,»bookmarks»:0,»votes»:0>,»subscription»:null>,»locale»:»ru-RU»,»user_id»:»000000000000000000000000″,»user_hid»:0,»user_name»:»»,»user_nick»:»»,»user_avatar»:null,»is_member»:false,»settings»:,»unread_dialogs»:false,»footer»:,»contacts»:>,»navbar»:,»forum»:,»blogs»:,»clubs»:,»market»:>,»recaptcha»:,»layout»:»common.layout»>На что влияет количество витков и длина провода на электродвигателях

Чем больше развивается магнитное поле, тем мощнее двигатель. А оно зависит от «ампервитков»(произведения силы тока на количество витков) и сечения магнитопровода, на котором эти витки намотаны. А длина-это уже конструктивные особенности.

на напряжение питания

Наталья Данилова

На потребляемую мощность

Данила Джабаров

на рабочее напряжение. на мощность.

Shamil Mamatov

На намоточные данные.

Важна не длина провода, она может быть разная, а его сечение и число витков, ( что, очи до лоба? Как мол длина разная? ) Да просто шаблон намотки секций может быть короче либо длиннее лишь бы обмотка не упиралась в крышки.

Игорь Шохин

Количество витков, это и есть длина.. . Точнее будет, не длина, а диаметр провода..