rendimento brushless

[milan]

Quote:
"Il mio era un esempio per spiegare che un regolatore quando parzializza induce sempre una perdita di efficienza globale rispetto al funzionamento al massimo (chiaramente a meno che il motore non sia troppo sotto sforzo al massimo) e tale perdita dipende molto dal regolatore.
Anche il tuo 10% comporta una perdita, magari ridotta ma c'e'."

Non ho dati per confutare il comportamento della circuiteria, solo che da prove fatte con altimetro, telemetria con assorbimenti istantanei a capacità e confronto dei dati raccolti a tavolino, cosi' ho migliorato il totale della quota raggiungibile con una sola carica di batterie.


Quote:
"Non al momento. Ora sto terminando la messa a punto di un regolatore per dei droni da 10A ottimizzato per il funzionamento ai regimi intermedi, ma il costo non è confrontabile con i pari corrente commerciali..."


Non penserai che io i motori me li faccia per risparmiare, le prestazioni e il costo non sono confrontabili con le cinesate, il tuo regolatore mi interessa, se ha le prestazioni che dici



Mi piacerebbe capire perchè un regolatore debba avere meno efficienza a metà gas piuttosto che a tutto gas.
Se nel semplice ciclo di accensione e spegnimento dei mosfets addetti per ciascuno dei tre conduttori che alimentano il motore, vi sono delle perdite di efficienza, queste perdite dovrebbero essere moltiplicate per il numero dei cicli da effettuare per produrre la potenza, quindi (sempre al condizionale) la somma delle perdite dovrebbe essere piu' alta a tutto gas piuttosto che a metà.
Cosa succede, in parole povere, nel ... povero regolatore modellistico? (perchè sembra che il busillis stia nel costo, ma se fosse cosi' i Kontronik, che non sono regalati, forse non presentano questo difetto!)


Ciao, buon Natale, Umberto

[max_ferra]

Originalmente inviato da milan

Non ho dati per confutare il comportamento della circuiteria, solo che da prove fatte con altimetro, telemetria con assorbimenti istantanei a capacità e confronto dei dati raccolti a tavolino, cosi' ho migliorato il totale della quota raggiungibile con una sola carica di batterie.

Nemmeno io ho motivo di dubitare di quanto scrivi, mentre ho motivo di dubitare che la ragione della migliorata efficienza stia nelle minori perdite del regolatore. Secondo me, se ci sono (e tu dici che ci siano) derivano da altri fattori: batterie, cavi, altre ottimizzazioni al contorno etc..

Non penserai che io i motori me li faccia per risparmiare, le prestazioni e il costo non sono confrontabili con le cinesate, il tuo regolatore mi interessa, se ha le prestazioni che dici

In effetti....
Ne riparleremo tra un po' allora.

Mi piacerebbe capire perchè un regolatore debba avere meno efficienza a metà gas piuttosto che a tutto gas.

Il discorso è molto semplice: quando il regolatore è al massimo hai la sola commutazione delle fasi, che è bassa frequenza ed avviene (non mi dilungo ora) in condizioni piu' favorevoli per i mosfets.
Durante la parzializzazione, fosse anche col gas al 90%, oltre alla commutazione delle fasi hai il PWM applicato alla fase chiamiamola "attiva". Questa comporta delle perdite nel regolatore e nel motore: nel regolatore per via dei cicli rapidi di accensione/spegnimento, nel motore e negli altri conduttori perché la corrente non è "regolare" ma ha sovrapposto un "ripple" alla frequenza di commutazione: la corrente ha cioè una componente continua (media) ed una componente alternata (ripple di commutazione), il totale di queste componenti comporta una corrente efficace maggiore della sola componente continua (che avresti in assenza di commutazione). Poi ci sono altre perdite nel condensatore di filtraggio, e altre ancora..
Le prestazioni si migliorano utilizzando tecniche di pilotaggio con commutazioni veloci, frequenze di commutazione più elevate, componenti di qualità e cosi' via.
Non so se i kontronik siano buoni in tal senso. Nella mia applicazione (alimentazione 4S e corrente bassa, max 6A) non mi risulta esista nulla di fatto bene per il funzionamento a regimi intermedi. Nei regolatori piu' grossi e costosi probabilmente le cose sono fatte a dovere :-)

Max

[milan]

Grazie della risposta, aspetto notizie del regolatore, 6 A sono ok anche per me! (uso quelli da 25 A perchè hanno resistenza interna minore)

Sono consapevole che esistano altre variabili nelle prove in volo, anche di meteo purtroppo, per questo faccio molti test e medio, poi mi accontento...


Ciao Umberto

[CantZ506]

Originalmente inviato da milan

...
Mi piacerebbe capire perchè un regolatore debba avere meno efficienza a metà gas piuttosto che a tutto gas....

Ciao, buon Natale, Umberto

Vediamo se riesco a 'visualizzare' questo fenomeno; Max, che mi sembra molto "_ferra"to in materia, confermerà o mi boccerà clamorosamente!

Nel disegno, le prime due forme d'onda rappresentano un segnale PWM ideale, al minimo e al massimo; in questo caso, non dovrebbe esserci alcuna differenza di efficienza tra le due situazioni: la tensione media e relativa corrente, sono proporzionali al tempo in cui il segnale resta 'ON'.
Le altre due forme d'onda rappresentano invece un segnale PWM reale, esageratamente distorto per evidenziare il fenomeno (il disegno a mano libera ha aggravato la situazione!).
Quello che è cambiato rispetto a prima è il tempo di commutazione degli interruttori; non è istantaneo, ma impiega un certo tempo per passare da OFF ad ON e viceversa. I tratti inclinati della forma d'onda corrispondono alla potenza dissipata all'interno degli interruttori, quindi persa in calore.
In questa situazione, è evidente che quando il segnale PWM è al minimo o parzializzato, la percentuale di tempo necessario alla commutazione è molto alto rispetto al tempo totale in cui il segnale è ON; quindi, la potenza persa in calore è maggiore di quella con il segnale al massimo.

Quello che non riesco a spiegarmi è l'influenza della frequenza su rendimento.
Forse non è tanto legata alla temporizzazione, ma alla risposta dei circuiti magnetici del motore?

[max_ferra]

Originalmente inviato da CantZ506

Vediamo se riesco a 'visualizzare' questo fenomeno; Max, che mi sembra molto "_ferra"to in materia, confermerà o mi boccerà clamorosamente!

Nel disegno, le prime due forme d'onda rappresentano un segnale PWM ideale,
[...]

Più o meno, direi che come approssimazione è accettabile :-)
Questo è uno degli aspetti, e riguarda quasi esclusivamente il rendimento del regolatore: tempi di commutazione maggiori comportano perdite maggiori.

[...]
In questa situazione, è evidente che quando il segnale PWM è al minimo o parzializzato, la percentuale di tempo necessario alla commutazione è molto alto rispetto al tempo totale in cui il segnale è ON; quindi, la potenza persa in calore è maggiore di quella con il segnale al massimo.

Non è esatto: la potenza persa dipende sia dal tempo di commutazione che dalla tensione e corrente nel mosfet, pertanto ai bassi regimi con corrente bassa la potenza da dissipare sarà comunque contenuta. Ovviamente a bassi regimi è contenuta anche la potenza in uscita al regolatore, quindi l'efficienza (del regolatore) si mantiene inferiore.

Quello che non riesco a spiegarmi è l'influenza della frequenza su rendimento.
Forse non è tanto legata alla temporizzazione, ma alla risposta dei circuiti magnetici del motore?

Anche.
Le perdite per commutazione sono il prodotto della frequenza di commutazione per l'energia perduta durante ogni commutazione (= integrale nel tempo della potenza istantanea dissipata nel mosfet, durante la commutazione). Quindi una elevata frequenza di commutazione PEGGIORA le sole perdite per commutazione.
Ma la frequenza di commutazione ha il suo maggiore impatto proprio sul motore ed anche verso la batteria.

Il pilotaggio a commutazione, durante la parzializzazione, consiste in questa sorta di "attacca" e "stacca" dell'alimentazione alla fase del motore, il quale grazie al suo comportamento induttivo si comporta come "filtro" per la corrente: un po' come un volano, che mantiene la sua rotazione sia che lo si faccia ruotare spingendolo dolcemente, sia che lo si spinga con delle "sberle" ripetute.
- Quando il relativo mosfet rimane acceso, la corrente fluisce dalla batteria verso la fase.
- Quando quel mosfet si spegne, la corrente ricircola tra il motore ed il regolatore (qui ci sarebbe da approfondire, ma non è importante per il ragionamento).

Ora, se la frequenza di commutazione è elevata la corrente che circola nella fase del motore rimane praticamente costante, vicina al valore medio (da cui deriva la coppia del motore). Se la frequenza è bassa, invece, a parità di corrente media (e per semplificare di coppia generata) si ha una corrente reale che aumenta e diminuisce molto durante il periodo di PWM, tipo dente di sega: una corrente del genere comporta delle perdite maggiori per effetto joule (riscaldamento degli avvolgimenti data la loro resistenza interna), comporta perdite maggiori nel pacco lamellare e pure delle altre perdite diciamo minori.

Dal lato batteria, per quanto detto sopra, l'assorbimento durante la parzializzazione dovrebbe essere impulsivo; in realtà il condensatore dietro al regolatore si occupa di filtrare la corrente impulsiva e renderla il più possibile costante, ma di nuovo se il condensatore è piccolo (e nei regolatori in genere è molto piccolo) o se la frequenza di commutazione è bassa, l'opera di filtraggio è insufficiente: di nuovo si hanno in tal caso maggiori perdite nel sistema dovute ad una corrente reale poco regolare.

La tecnica della commutazione è usatissima negli alimentatori. In essi, negli ultimi anni, si è cercato di aumentare le frequenze di commutazione (specie in quelli più piccoli) per incrementare l'efficienza complessiva ed utilizzare componenti (induttori e condensatori di filtraggio) via via più piccoli. Gli alimentatori switching dei nostri PC superano il centinaio di kilohertz di frequenza di commutazione, mentre alcuni piccoli alimentatori integrati ad esempio nei telefonini superano allegramente Megahertz!

[CantZ506]

Originalmente inviato da max_ferra

Più o meno, direi che come approssimazione è accettabile :-)
Questo è uno degli aspetti, e riguarda quasi esclusivamente il rendimento del regolatore: tempi di commutazione maggiori comportano perdite maggiori.
...

Grazie per i chiarimenti!
Per quanto riguarda il timing da impostare sul regolatore, va trovato sperimentalmente quello più conveniente o è meglio impostarlo al massimo?

[claudio476]

Originalmente inviato da CantZ506

Grazie per i chiarimenti!
Per quanto riguarda il timing da impostare sul regolatore, va trovato sperimentalmente quello più conveniente o è meglio impostarlo al massimo?

l'ideale sarebbe che il produttore lo specificasse, dato che i materiali con cui è costruito il motore influenzano parecchio questa scelta. Ma credo che lo stesso discorso valga anche per i regolatori.

Ma dato che nessuno li indica, dovremo tendenzialmente continuare ad orecchio....

[max_ferra]

Originalmente inviato da claudio476

l'ideale sarebbe che il produttore lo specificasse, dato che i materiali con cui è costruito il motore influenzano parecchio questa scelta. Ma credo che lo stesso discorso valga anche per i regolatori.

Ma dato che nessuno li indica, dovremo tendenzialmente continuare ad orecchio....

Infatti...
Comunque conviene sempre l'anticipo minore, non il maggiore.
Con un anticipo maggiore del necessario lo statore va pazialmente a contrastare l'induzione dei magneti, il ché equivale ad avere magneti "più deboli" con conseguente aumento della costante elettrica, aumento dei giri ed ovviamente aumento della corrente.
Non è che sia sbagliato a priori, è che se tale operazione porta ad un aumento del rendimeno allora significa che il motore con anticipo (ottimale) inferiore era troppo poco caricato e conveniva piuttosto mettere un'elica maggiore.

Solo di recente qualche casa sta utilizzando questa tecnica (deflussaggio) in modo corretto negli automodelli: il motore con rapporto lievemente corto, parte con anticipo minimo (e massima coppia) poi raggiunto il massimo dei giri possibili con tensione fissa anticipa elettronicamente il motore ottenendo un aumento dei giri e di velocità.
Ovviamente queste cose sono applicate correntemente nell'autotrazione :-)

[milan]

Originalmente inviato da max_ferra

Infatti...
Comunque conviene sempre l'anticipo minore, non il maggiore.
Con un anticipo maggiore del necessario lo statore va pazialmente a contrastare l'induzione dei magneti, il ché equivale ad avere magneti "più deboli" con conseguente aumento della costante elettrica, aumento dei giri ed ovviamente aumento della corrente.
Non è che sia sbagliato a priori, è che se tale operazione porta ad un aumento del rendimeno allora significa che il motore con anticipo (ottimale) inferiore era troppo poco caricato e conveniva piuttosto mettere un'elica maggiore.

Solo di recente qualche casa sta utilizzando questa tecnica (deflussaggio) in modo corretto negli automodelli: il motore con rapporto lievemente corto, parte con anticipo minimo (e massima coppia) poi raggiunto il massimo dei giri possibili con tensione fissa anticipa elettronicamente il motore ottenendo un aumento dei giri e di velocità.
:-)

Proprio a proposito di questi regolatori per 1:10 ad anticipo variabile, è capitato che un esemplare, poi spedito al costruttore, bruciasse gli avvolgimenti del motore in soli 20 metri di percorrenza.
Gli avvolgimenti si presentavano semi carbonizzati come sottoposti ad alte temperature, ma di fatto si erano bruciati "a freddo".
E' capitato con ben tre motori nuovi, io mi sono fatto un'idea del perchè, ma vorrei sapere il tuo parere in proposito.

Ciao Umberto

[max_ferra]

Originalmente inviato da milan

Proprio a proposito di questi regolatori per 1:10 ad anticipo variabile, è capitato che un esemplare, poi spedito al costruttore, bruciasse gli avvolgimenti del motore in soli 20 metri di percorrenza.
Gli avvolgimenti si presentavano semi carbonizzati come sottoposti ad alte temperature, ma di fatto si erano bruciati "a freddo".
E' capitato con ben tre motori nuovi, io mi sono fatto un'idea del perchè, ma vorrei sapere il tuo parere in proposito.

Ciao Umberto

Cioè? Il regolatore funzionava bene ai bassi regimi mentre bruciava il motore in allungo?
Non ho capito cosa intendi per "bruciati a freddo".
Un secondo esemplare di regolatore, con la stessa tipologia di motori prima bruciati, funziona correttamente?

Max