+40Vdc, +400Vdc, +4000Vdc Framtidens nät?

29 jan 2015 18:35 - 29 jan 2015 18:40 #21 av Jan Wahlberg
Reluktansmotorn, eller varianten jag nämnde: Den Synkrona Reluktansmotorn SynRM

Detta är klippt och klistrat från
" www.moodle2.tfe.umu.se/mod/book/view.php?id=23720 "

Synkron reluktansmotor (SynRM)
Den synkrona reluktansmotorn kan beskrivas som en induktionsmotor (asynkronmotor) där rotorn har byggts om. Statorn är identisk. Motorn startar som en induktionsmotor men när varvtalet närmar sig synkrona varvtalet kommer den fungera som en reluktansmotor. Den kommer då, till skillnad från induktionsmotorn, snurra med det synkrona varvtalet och man slipper eftersläpningen (att rotorn roterar långsammare än magnetfältet i statorn). Statorn har, till skillnad från switchad och variabel reluktansmotor, inte utpräglade poler utan släta poler så som induktionsmotorn.

Synkrona reluktansmotorer har lika många stator- som rotor-poler. De använder fluks-barriärer i rotorn för att lättare kontrollera fältlinjerna. Rotorerna är släta och minskar därmed luftmotståndet under rotationen samtidigt som fluks-barriärerna leder de magnetiska fältlinjerna längs rotor-polernas längdaxel. Vanligt antal poler är 2, 4 och 6.

Eftersom rotor roterar med synkrona varvtalet och det inte finns några ström-ledande delar i rotorn är förlusterna i rotorn minimala jämfört med dem i en induktionsmotor.

Fördelar
Kan ge högt vridmoment i förhållande till vikten
Konstruktionen är relativt enkel och materialet är billigt (tex saknas permanentmagneter i rotorn)
Motorerna är enkla att producera, statorlindningarna kan träs över polerna och rotorerna är laminerade stålplåtar
Rotorn kräver ingen strömmatning för att skapa ett magnetfält. Man undgår därmed att använda mekaniska slitdelar, tex borst, släpringar och kommutator, för att skapa magnetfälet.
Rotorn har inga lindningar och man slipper där med resistiva förluster i dessa
Konstruktionen är solid och enkel vilket gör den tålig för hård behandling
Motorn är mycket effektiv, ofta över 95%
Uppbyggd som en vanlig asynkronmotor, samma byggstorlekar mm
Lika lätt som asynkronmotor att underhålla.

Nackdelar
Luftgapet mellan rotor och stator behöver vara litet för att största möjliga magnetiska fältlinjer ska gå genom rotorn. Ofta är luftgapet <0,5 mm. Detta kräver höga toleranser och noggrann produktion av rotor och stator.
Pga den stora skillanden mellan största och minsta moment under varje vridning uppstår moment-rippel i motorn, särskilt vid låga hastigheter. Detta behöver man motverka med elektronisk styrning och ökat antal poler
Motorerna bullrar pga moment-rippel

Ang. moment ripplet, ABB har 2 poliga 3000r/m i sortimentet. jag har aldrig sett eller hört ngn i verkligheten. Hur beter dom sej varvtalsstyrda på mellan eller tom låga varv, Någon?


"edit" Skulle väl bättre passa i "Elmotor" ..

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

29 jan 2015 18:39 #22 av Stefan Ericson
Hej på er!
Svåraste likströms motorn med kol, att ersätta är seriemotorn. Start motorer till bil och liknande. Brukar sitta i truckar också. Seriemotorn har störst start moment, naktdel, den varvar ihjäl sig, utan last.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

29 jan 2015 19:06 #23 av Torbjörn Forsman
Nja, de senaste 25 åren eller så har det varit vanligt med permanentmagnetmotorer som bilstartmotorer också. Jag tror Saab 9000 använde en sådan redan i slutet av 80-talet , en VW Golf '97 som jag hade förut satt det en 6-polig permanentmagnetmaskin som startmotor på, bara som exempel.
Redan i början av 70-talet var små startmotorer för t ex utombordare ofta av permanentmagnettyp.

Det finns flera sätt att undvika att en seriemotor varvar sönder. Den billigaste lösningen är att göra som i t ex en borrmaskin eller bilstartmotor. Man ser till att förlusterna i motorn blir så stora vid högre varvtal att man aldrig riskerar något haveri. I en borrmaskin brukar kylfläkten ta tillräckligt med kraft för att hålla ner varvtalet, och i en startmotor löser man det dels genom att göra rotorns järnkärna av ganska tjock plåt så att virvelströmförlusterna ökar vid höga varvtal, och dels ser man till att ha mycket friktion genom starka fjädrar till kolen, tvivelaktiga glidlager och ibland även en särskild "rotorbroms".
En bättre lösning med tanke på verkningsgrad är att komplettera motorn med en shuntkopplad fältlindning så att man gör en kompoundmotor av den. Det är vanligt i t ex hydraulaggregat för boggilyftar, och förekommer ibland i större startmotorer. Dock är det svårt att göra en kompoundmotor för växelström, shuntlindningen får så hög induktans att det blir svårt att få magnetfältet i fas med rotorspänningen.
Och ytterligare en metod är att ha någon form av aktiv motorstyrning som mäter varvtalet och styr ner motorspänningen om det behövs. Så ser det ut i tvättmaskiner med seriemotor från 80- och 90-talet.

Was man sich nicht erklären kann, sieht man als Überspannung an.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

29 jan 2015 19:18 - 29 jan 2015 19:54 #24 av Stefan Ericson
Vilken borstlös motor skulle du ersätta den med?
Borrmaskiner och handhållna maskiner brukar vara shunt motorer.
Likströms spindelmotorer var också shunt eller några permanet magnetiserade.
Jag tror inte jag jobbat med någon kompound motor.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

29 jan 2015 19:55 #25 av Torbjörn Forsman
Om vi antar en permanentmagnet-startmotor med borstar, så är det väl närmast till hands att ersätta den med en borstlös synkronmaskin. Det är ju egentligen exakt samma maskin, men vänd ut och in och med elektronik istället för kollektor. För att hålla ner startmotorns diameter bör man nog göra som på ganska många moderna startmotorer och sätta ett extra planetväxelsteg mellan elmotorn och startmotordrevet.

När det gäller borstlösa motorer i bilar så såg jag redan för över 10 år sedan reklam från någon underleverantör (troligen Bosch) för borstlösa maskiner som var avsedda för elkylfläktar.
Ett annat ställe där borstlösa motorer ofta används är i elektriska bränslepumpar, speciellt på etanolbilar (t ex Ford Taurus från 90-talet och Ford Focus från 2002 och framåt). På Focus ligger strömriktaren för bränslepumpen helt öppet under baksätet, en liten ingjuten burk som ser ut ungefär som ett LED-drivdon.

Was man sich nicht erklären kann, sieht man als Überspannung an.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

29 jan 2015 19:59 #26 av Torbjörn Forsman
Jag vågar nog påstå att borrmaskiner och andra handhållna elverktyg, hushållsmaskiner mm så gott som uteslutande har seriemotorer, så länge de är avsedda att matas med nätspänning. Möjligen kan någon enstaka dyr borrmaskin med avancerad hastighetsreglering ha en separatmagnetiserad motor, och jag har sett någon pryl, kan ha varit en elvisp eller liknande, som hade likriktarbrygga + permanentmagnetmotor.
En shuntmotor skulle aldrig kunna få den "segdragningsförmåga" man vill ha hos en borrmaskin.

Batteridrivna skruvdragare och borrmaskiner har såklart praktiskt taget alltid permanentmagnetmotor.

Was man sich nicht erklären kann, sieht man als Überspannung an.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

29 jan 2015 20:28 #27 av Stefan Ericson
En serie motor går samma ström genom fält och ankarlindningen.
En shunt motor har en magnetisering lindning med klenare area än ankaret. På spindel motorer hade man full magnetiser på upp till ca 1200v/min, dit ökade man ankarspänningen. Vid högre varv minskade man magnetiseringen.
Borrmaskiner, dammsugare, elmotorsåg, sticksåg och liknande är shunt motorer. Jag har aldrig hört talas om en seriemotor som går på växelström.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

29 jan 2015 20:51 #28 av Torbjörn Forsman
Då tycker jag du ska titta lite närmare på hur lindningarna är kopplade i vilken dammsugare, borrmaskin, vinkelslip eller liknande som helst.

Det som gör att seriemotorn kan gå ganska bra på växelström är ju just det faktum att rotor och fältlindning är kopplade i serie, så att strömmen genom rotor och fältlindning alltid är i fas. Skulle man bygga en shuntmotor för växelström så skulle fältlindningens höga induktans göra att strömmen genom fältlindningen ligger närmare 90 grader efter rotorströmmen, och då kommer motorn inte att kunna göra någon större nytta eftersom magnetfältet har fel polaritet under nästan halva tiden. Ett annat problem är att om man skulle göra en liten shuntmotor på några hundra watt för normal nätspänning, så skulle fältlindningen få så tunn tråd och många varv att den blir svår och dyr att massproducera. Förmodligen skulle den inte bli särskilt driftsäker heller.


Ett annat bra exempel på seriemotorer för växelström är ju äldre växelströmsmatade järnvägsfordon (innan man började med kraftelektronik i den branschen). Från allra första början (fram till ca 1910) laborerade man med alla möjliga motorkonstruktioner, bl a olika varianter av repulsionsmotorer och mellanting mellan repulsions- och seriemotorer), men så småningom kom man fram till att den enklaste och bästa lösningen var en seriemotor. Även om man var tvungen att ta till en del speciallösningar för att få så stora maskiner att gå bra på växelström - t ex att arbeta med låg frekvens (först 25 Hz, sedan fick man gå ner till 15 och ändrade sedermera till 15,4 och till sist 16 2/3 Hz) och att utrusta motorerna med diverse extralindningar för att förbättra kommuteringen, motverka ankarreaktion mm.

Was man sich nicht erklären kann, sieht man als Überspannung an.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

30 jan 2015 16:23 #29 av Stefan Ericson
Om jag belastar min elsåg, så sjunker den i varv men inte mycket. Vid överbelastnig så bryter elektroniken. Med en serie motor så hade varvet sjunkit till hälften, som på en gammal stapel lastare i uppförsbacke.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

30 jan 2015 19:32 #30 av Stefan Ericson
Ge mig en anleding till att ha en serie motor på en dammsugare.
Förklara för mig, varför min ellärare på ebersteinska gymnasiet hade fel, på 70 talet?

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

31 jan 2015 08:28 #31 av Torbjörn Forsman
Anledningarna att ha seriemotor på en dammsugare är just det jag skrev förut, att det blir för stor fasförskjutning mellan strömmarna genom rotor och fältlindning om man försöker köra en shuntmotor på växelström, samt att fältlindningen i en shuntmotor för 230 V skulle få så tunn tråd och många varv att den blir dyr i tillverkning och förmodligen inte särskilt driftsäker.

Was man sich nicht erklären kann, sieht man als Überspannung an.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

31 jan 2015 08:51 #32 av Electrum

Stefan Ericson skrev: Ge mig en anleding till att ha en serie motor på en dammsugare.
Förklara för mig, varför min ellärare på ebersteinska gymnasiet hade fel, på 70 talet?

Jag kan inte förklara varför din lärare har vare sig rätt eller fel.

Men jag kollade precis upp anteckningar och filmad "föreläsning" och min lärare från Högskolan i Dalarna kallar seriemotorn även för universalmotor och säger att den sitter i väldigt många 230V AC-drivna konsumentprodukter, allt från elverktyg till dammsugare.

Och att fördelen är billig konstruktion, relativt bra startmoment, men på minussidan främst att den varvar "obegränsat".

Och jag vet inte heller om min lärare har rätt eller fel. Men där påstods det åtminstone att seriemotorn är vanlig.

"Varde ljus"                                                                                 Frilansare med AL
1 Mosebok 1:3

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

31 jan 2015 18:31 #33 av Stefan Ericson

Här kommer föhoppningsvis en video på shunt motorer.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

31 jan 2015 21:34 #34 av Torbjörn Forsman
Jag plockade just isär en gammal dammsugare, en Hugin 908S från förmodligen någon gång på 80-talet. Motorn är av den vanliga Electroluxtypen som såg i stort sett likadan ut från ca 1970 och fram till långt in på 90-talet. Det är mycket lätt att se på ledningsdragningen att det verkligen är en seriemotor. Fältlindningen är uppdelad i två halvor som är anslutna i serie med var sitt kol. Vardera halvan av fältlindningen har en likströmsresistans på ungefär 1,6 ohm. Trådens diameter är uppskattningsvis 0,9 mm. Enligt dammsugarens typskylt är motoreffekten 850 W. Nu var motorn genomfuktig eftersom dammsugaren har legat ute i flera år, den brukar användas som pallning under kapellet till en snöskoter för att få bättre vattenavrinning, så jag vågar inte provstarta den nu ikväll. Annars vore det intressant att mäta spänningsfallet över fältlindningen under normal drift.

En bild på en havererad dammsugarmotor av annat märke med snarlikt dimensionerade lindningar:
upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/t...Universalmotor_3.JPG

Just den här motorn är av samma utförande som den som syns längst bort i hörnet på denna bild:
www.jis.se/garage/fb-del6-30.JPG

Was man sich nicht erklären kann, sieht man als Überspannung an.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

01 feb 2015 17:28 - 03 feb 2015 13:18 #35 av Stefan Ericson
Torbjörn!
Motorn du visar är utan tvekan en serie motor.
Kärringen jag var ihop med i 20år och gift med i femton, körde i början på 80 talet en WPA lindnings maskin på överums bruk, elmotor avdelningen, som lindade motorer till Electrolux dammsugare. Den hade inte så grov tråd.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

03 feb 2015 13:34 #36 av Stefan Ericson
Hur maskinerna på Njord, fungerade.
Dislarna ca16 000 hk, gick på 125 v/min eller 300 v/min. På Tor hade dom mekaniska omformare som magnetiserade generatorerna. Njord hade elektroniska. Det betyder att genom att styra en liten magnetiserings ström, så skickades mycket mer till dom stora generatorerna. Hon hade 8st geneator halvor. Normalt 4 st på de främre motorerna och 4 st på de bakre. Propellerna där fram var bara 1,5m i diameter. De där bak var 4 m i diameter. Därfö gick det att lägga 6 st generator halvor på de bakre motorerna. Det betyder 12 000 hk. Hon var starkast när hon gick med rodret bakåt in i isen. Vi hade 1 000m3 disel i tankarna och tankade 500 m3 i månaden.
Ett disel elektriskt lok fungerar på samma sätt. Konstuktionen gjorde att det var lätt att ändra rotations riktning. Jag vill minas att motorerna var konstruerade för 4kV.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

03 feb 2015 17:46 #37 av Electrum
Jag tycker det var lite dumt att vi snöade in så på motorer ett tag. :huh:

Trådämnet intresserar mig, så jag försöker med en "nystart".

Jag kan tänka mig att det skulle kunna finnas en plats för ett lågvolts DC-system (SELV) på kanske 24, 42 eller 48V.

Anledningarna till att detta skulle kunna vara intressant är flera.

* Dels så omger vi oss med alltfler lågspänningsapparater. Alla bärbara datorer, USB-prylar, laddare, digitala fotoramar, nätverksroutrar, nätverksutrustning i övrigt, t.ex. NAS, osv.
Sådana här apparater skulle lämpligtvis kunna drivas av ett lågspänningsnät. Det blir lite attraktivt då man lokalt kan producera önskad spänning med billiga sekundärswitchade nätaggregat, då matningen redan är SELV (behövs ingen skyddande galvanisk isolation).
Och skulle en standard lyckas bli etablerad så lär vi så småningom även få se t.ex. stereoanläggningar och laddare till batteridrivna verktyg och mindre effektkrävande köksredskap anpassade för denna matning.

* Belysning går över alltmer till LED, passar bra för ett lågspännings SELV-system

* Framtida småskalig kraftproduktion. För små vindsnurror och solpaneler hos vanligt folk på deras hus så är ett lågvolts DC-system mycket attraktivt.



Det som framförallt håller tillbaka en sådan utveckling är några olika saker.
1 Konservatism och bristande intresse/vilja.
2 Avsaknad av standard
3 Att det inte finns en massmarknad för dessa produkter för att det därigenom ska bli låga produktionskostnader.

Och 3 beror på 2 som beror på 1.

"Varde ljus"                                                                                 Frilansare med AL
1 Mosebok 1:3
Följande användare sa tack: Stefan Ericson

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

03 feb 2015 18:58 #38 av Stefan Ericson
Jag tycker att en viktig bit är, varför använda en farlig spännig? Om det inte behövs.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

04 feb 2015 13:58 - 04 feb 2015 21:32 #39 av Stefan Ericson
Ett förslag på startmotor. Ta upp spänningen till 4000 Vdc och gör asynkronmotor drevet mera fintandat. Kör motor på någon stans mellan 10000 och 30000 v/min.
Är det möjligt? I nosen på min V70 är det 20kV på lamporna.c
I RC motorer använder dom 3kV. Modell motorer.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

04 feb 2015 19:07 #40 av Torbjörn Forsman
Det är bara opraktiskt med så hög spänning som 4 kV för en likströmsmotor. Om man bygger den som traditionell kollektormotor så blir det för stora bekymmer med kommuteringen - gnistbildning vid kol, risk för rundslag runt kollektorn osv. Och om man bygger den som borstlös motor så är det svårt med krafthalvledare för så höga spänningar.
Varvtal uppåt 10000 r/min används redan sedan 20-30 år i bilstartmotorer som har en planetväxel mellan själva elmotorn och startmotordrevet. Två exempel jag kommer på omedelbart är Saab 9000 från slutet av 80-talet, samt Citroën och Peugeot personbilsdieslar i mitten av 90-talet. Det är vanligt att man tar till den lösningen om det är ont om plats för startmotorn och bilkonstruktören vill ha en startmotor med så liten diameter som möjligt.

Beträffande 20 kV till xenonlampor i bilstrålkastare, så är det bara den korta spänningspuls som behövs just i tändögonblicket som kan bli så hög (jämför med spänningsspiken som drosseln i en vanlig lysrörsarmatur ger ifrån sig i ögonblicket då glimtändaren bryter). När väl lamporna har tänt så är spänningen omkring 100 V. En bra beskrivning av hur tändning av en xenonlampa går till finns på sida 2 i ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01372B.pdf .

Was man sich nicht erklären kann, sieht man als Überspannung an.

Be Logga in eller Skapa ett konto ansluta till konversationen.

Sidan laddades på: 0.070 sekunder

Senaste foruminlägg