Warum sind bürstenlose Motoren nicht „kurz“?

In der Schule lernt man immer, dass man niemals die Anschlüsse einer Batterie kurzschließen sollte, da die Drähte durch den großen Strom überhitzen.

Wenn Sie sich einen bürstenlosen Motor ansehen, werden Sie feststellen, dass es sich nur um Drahtspulen handelt. Warum "schließen" diese Motoren die Stromkabel nicht kurz? Wie unterscheidet sich dies vom Kurzschluss der Anschlüsse einer Batterie? Wie wird der Strom geregelt, wenn der Motor läuft?

Diese Drähte bilden Spulen, sind also lang . Jedes Drahtstück hat einen gewissen Widerstand, und all diese Drahtstücke von Ende zu Ende führen zu einem Widerstand, der signifikant genug ist, um nicht wie ein "Kurzschluss" auszusehen.

Diese an einer Spannungsquelle kurzgeschlossenen Drähte sind genau dort, wo der Blockierstrom des Motors herkommt. Es ist einfach die an die Spulen angelegte Spannung geteilt durch ihren Widerstand.

Wenn der Motor läuft, liegt ein weiterer Effekt vor. Der Motor wirkt tatsächlich wie ein Generator, so dass durch Drehen in Vorwärtsrichtung eine Spannung über den Spulen erzeugt wird. Diese Spannung ist der von der externen Stromquelle angelegten entgegengesetzt. Der Strom durch den Motor ist daher die Leistungsspannung abzüglich dieser Umkehr-EMK, die von dem als Generator wirkenden Motor erzeugt wird, und das Ergebnis geteilt durch den Spulenwiderstand. Je schneller sich der Motor dreht, desto weniger Strom wird erzeugt, da eine höhere Gegen-EMK von der Ansteuerspannung abgezogen wird.

Dieser Gegen-EMK-Effekt begrenzt auch die Höchstgeschwindigkeit des Motors. Bei einer gewissen Geschwindigkeit löscht die intern erzeugte Gegen-EMK die angelegte Spannung, und es bleibt nichts übrig, was den Motor antreibt. Natürlich würde es sich nicht mit dieser Geschwindigkeit drehen, da es nicht mehr angetrieben wird, aber es funktioniert mit einer etwas niedrigeren Geschwindigkeit, wenn nichts den Motor belastet.

Ein "Kurzschluss" ist eine Verbindung mit niedrigem Widerstand und niedriger Induktivität. Eine Motorspule ist eine Verbindung mit mittlerem Widerstand und hoher Induktivität. Die Induktivität verringert die Rate, mit der der Stromfluss von 0 (zum anfänglichen Zeitpunkt des Anschlusses) ansteigt , und der Widerstand begrenzt die maximale Strommenge, die fließen kann. Selbst wenn Sie eine Motorspule direkt über einer Batterie haben, besteht keine Möglichkeit, dass die durch sie fließende Strommenge außer Kontrolle gerät, solange die Verbindung nicht sehr lange aufrechterhalten wird.

Sie erwähnen eine bürstenlose Maschine. Diese erfordern eine Form der Wechselstromerregung (Wechselrichter, Regler usw.). Nehmen Sie eine bürstenlose einphasige Gleichstrommaschine (gleiches Argument für einphasiges BLAC oder mehrphasiges ...)

Wenn Sie eine Batterie nehmen und sie direkt an die Phasen dieser bürstenlosen Maschine anschließen würden, würden einige Dinge passieren

1. augenblicklich würde der Stator der Maschine wie ein offener Stromkreis erscheinen, da es sich im Wesentlichen um einen realen Induktor handelt: R + L (für eine Leitungsinduktivität von 100 uH könnten Sie 0,1 R haben)

2. Der Strom würde sich gemäß V = L di / dt aufbauen

3. Sobald Strom fließt, würde ein Rotorluftspaltfluss erzeugt, der wiederum ein Drehmoment auf den Rotor ausüben würde und sich drehen würde (sofern nicht bereits ausgerichtet) und den Rotor im Wesentlichen blockieren würde.

4. Abhängig von anderen Überlegungen müssen einige andere Punkte von Interesse beachtet werden. Die Strombegrenzung basiert auf dem äquivalenten Serienwiderstand Ihrer Quelle plus dem Wicklungswiderstand. Jetzt fungiert der Stator als wirklich guter Kühlkörper, wenn man dies berücksichtigt.

   4a. Wenn der stationäre Kurzschlussstrom ein Wert ist, den die Maschine tolerieren kann, sitzt sie dort und erzeugt ein Drehmoment an ihrer Welle

   4b. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist (mehr als wahrscheinlich für etwas über einer kleinen Batterie ...), erwärmen sich die Statorwicklungen und die Isolierung bricht zusammen, kurzgeschlossene Windungen, propagierte kurzgeschlossene Windungen, harte Kurzschlüsse.

Wenn ein Wechselrichter + Regler vorhanden war, können sie abhängig von der Komplexität den Stator auf einen festen Strompegel PWM, um das Blockierdrehmoment innerhalb der Grenzen des Maschinen + Wechselrichterdesigns zu steuern.

Einfach ausgedrückt: Abhängig von der Batterie, ihrer Anlassfähigkeit und der Strömungsabrissfähigkeit der Maschine würden Sie sie aus genau den gleichen Gründen nicht direkt über eine bürstenlose Maschine legen.

Wenn sie nun an eine PMDC-Maschine (Bürsten) angeschlossen wären, würde sich der Rotor drehen und der Strom wird aufgrund der Kommutierung und der Rotordrehzahl begrenzt

Ich denke, er versucht zu verstehen, warum die Spulen, die sich berühren, nicht alle kurz sind. Ich glaube, die Antwort, die er sucht, ist, dass der Draht eine dünne Harzbeschichtung hat, bevor er um die Statorbleche gewickelt wird. Es ist diese Harzbeschichtung, die den Strom "in Linie" durch den Draht fließt. Wenn ein bürstenloser Motor über seine Nennstromstärke hinausgeschoben wird, kann er überhitzen und etwas Harz verbrennen. In diesem Fall können die Drähte jetzt Elektronen berühren und austauschen, und der Motor ist jetzt tot. Diese Beschichtung ist klar. Wenn Sie also nicht genau hinschauen oder sie abkratzen, können Sie nicht wirklich erkennen, dass sie vorhanden ist.