Perché i motori brushless non "accorciano"?

A scuola impari sempre che non dovresti mai cortocircuitare i terminali di una batteria perché i fili si surriscaldano a causa della grande corrente.

Se guardi un motore senza spazzole, vedrai che non è altro che bobine di filo. Quindi perché questi motori non "cortocircuitano" i cavi di alimentazione? In che modo è diverso dai terminali in corto di una batteria? Come viene regolata la corrente quando il motore è in funzione?

Quei fili formano bobine, quindi sono lunghi . Ogni pezzo di filo ha una certa resistenza, e tutti quei pezzi di filo da un capo all'altro danno una resistenza abbastanza significativa da non sembrare un "corto".

Questi fili in corto attraverso una sorgente di tensione sono esattamente da dove proviene la corrente di stallo del motore. È semplicemente la tensione applicata alle bobine divisa per la loro resistenza.

Quando il motore è in funzione, è presente un altro effetto. Il motore in realtà agisce come un generatore in modo che la rotazione in avanti faccia generare una tensione attraverso le bobine. Questa tensione si oppone a quella applicata dalla fonte di alimentazione esterna. La corrente attraverso il motore è quindi la tensione di alimentazione meno questo EMF inverso prodotto dal motore che funge da generatore e che risulta diviso per la resistenza della bobina. Più veloce gira il motore, meno corrente, poiché un EMF posteriore più alto viene sottratto dalla tensione di pilotaggio.

Questo effetto EMF posteriore limita anche la velocità massima del motore. A una certa velocità, l'EMF posteriore generato internamente annulla la tensione applicata e nulla è lasciato alla guida del motore. Ovviamente non girerebbe a quella velocità poiché nulla lo sta guidando più, ma funziona a una velocità leggermente inferiore se nulla carica il motore.

Un "corto" è una connessione a bassa resistenza e bassa induttanza. Una bobina del motore è una resistenza moderata, connessione ad alta induttanza. L'induttanza riduce la velocità con cui il flusso di corrente aumenta da 0 (al momento iniziale della connessione) e la resistenza limita la quantità massima di corrente che può fluire. Quindi, anche se si dispone di una bobina del motore direttamente attraverso una batteria, purché la connessione non venga mantenuta per molto tempo, non vi è alcuna possibilità che la quantità di corrente che scorre attraverso di essa sfugga al controllo.

Citi una macchina senza spazzole. Questi richiedono una forma di eccitazione CA (inverter, controller ecc ...). Prendi una macchina DC brushless monofase (stesso argomento per BLAC monofase o polifase ...)

Se dovessi prendere una batteria e collegarla direttamente alle fasi di questa macchina senza spazzole, potrebbero accadere alcune cose

1. istantaneamente lo statore della macchina apparirebbe come un circuito aperto in quanto essenzialmente è un induttore del mondo reale: R + L (per un'induttanza di linea 100uH potresti avere 0.1R)

2. La corrente si accumulerebbe secondo V = L di / dt

3. Una volta che la corrente fluisce, si genererebbe un flusso di gap d'aria del rotore che a sua volta imporrebbe una coppia sul rotore e girerebbe (a meno che non sia già allineato) e sostanzialmente bloccherebbe il rotore.

4. A seconda di altre considerazioni, è necessario notare alcuni altri punti di interesse. Il limite attuale si baserà sulla resistenza della serie equivalente della sorgente, oltre alla resistenza degli avvolgimenti. Ora lo statore agisce come un ottimo dissipatore di calore, quindi è necessario tenerne conto.

   4a. Se la corrente di corto circuito allo stato stazionario è un valore che la macchina può tollerare, allora siederà lì generando una coppia all'albero

   4b. Se invece non lo è (più che probabilmente per qualsiasi cosa oltre una piccola batteria ...) gli avvolgimenti dello statore si surriscaldano e l'isolamento si romperà, i giri in corto, i giri in cortocircuito propagati, i corti duri.

Se era presente un controller + inverter, a seconda della complessità, essi possono PWM lo statore a un livello di corrente fisso per controllare la coppia di stallo entro i limiti sulla progettazione della macchina + inverter.

In poche parole, a seconda della batteria, della sua capacità di avviamento e della capacità di corrente di stallo della macchina, non lo inseriresti direttamente su una macchina senza spazzole per gli stessi motivi.

Ora se fossero collegati a una macchina PMDC (spazzole) il rotore inizierebbe a ruotare e la corrente sarà limitata a causa della commutazione e della velocità del rotore

Penso che stia cercando di capire perché le bobine che si toccano non sono tutte in corto. Credo che la risposta che sta cercando sia che il filo abbia un sottile rivestimento in resina prima che sia avvolto attorno alle laminazioni dello statore. È quel rivestimento in resina che mantiene la corrente che scorre "in linea" lungo il filo. Quando un motore brushless viene spinto oltre la sua corrente nominale, può surriscaldarsi e bruciare della resina. Quando ciò accade, i fili sono ora liberi di toccarsi e scambiare elettroni e il motore è ora morto. Questo rivestimento è trasparente, quindi a meno che non lo guardi da vicino o lo graffi, non puoi davvero vedere che è lì.