Два двигателя работающих синхронно Опции

[ar__systems]

Разрабатываем устройство, в котором два DC двигателя поднимают и опускают груз. Каждый из двигателей снабжен своей собственной понижающей передачей, и оба они вращают общий вал через еще одну пару шестеренок.

В процесс тестирования выясняется, что при работе вся эта конструкция периодически издает какой-то звук, как будто в механике что-то не так. Не знаю как объяснить - это не скрежет или что-то совсем из ряда вон, а нормальное жужжание передаточного механизма, но оно то громче, то тише. То есть он жужжит, и вдруг начинает жужжать громче, потом опять тише, с периодом в 3-5 секунд. Оба двигателя подключены параллельно друг другу.

Хотелось бы понять что это такое и как с этим бороться. Может быть это была ошибка, подключить оба мотора параллельно? Если один из них начинает опережать другой (в пределах люфта передачи) то он начинает жрать больше тока, не давая возможности второму догнать первый?

[AlexandrY]

Разрабатываем устройство, в котором два DC двигателя поднимают и опускают груз. Каждый из двигателей снабжен своей собственной понижающей передачей, и оба они вращают общий вал через еще одну пару шестеренок.

В процесс тестирования выясняется, что при работе вся эта конструкция периодически издает какой-то звук, как будто в механике что-то не так. Не знаю как объяснить - это не скрежет или что-то совсем из ряда вон, а нормальное жужжание передаточного механизма, но оно то громче, то тише. То есть он жужжит, и вдруг начинает жужжать громче, потом опять тише, с периодом в 3-5 секунд. Оба двигателя подключены параллельно друг другу.

Хотелось бы понять что это такое и как с этим бороться. Может быть это была ошибка, подключить оба мотора параллельно? Если один из них начинает опережать другой (в пределах люфта передачи) то он начинает жрать больше тока, не давая возможности второму догнать первый?

Регулярно делаем конструкции в которых работает по два независимых асинхронных мотора по 3 квт на одном валу, каждый через свою червячную передачу.
Конкуренты вообще ставят по 4-е и по 8-мь.
Работают и при прямом включении в сеть и через частотники (на каждом свой).

DC двигатели думаю должны работать также.

[Guest_TSerg_*]

.. в котором два DC двигателя поднимают и опускают груз.

Если это DC двигатели с параллельным возбуждением или, тем более, с магнитами, то у них очень жесткие механические характеристики.
Поскольку не бывает абсолютно одинаковых двигателей, то разность механических характеристик может привести даже к такой ситуации, что один движок будет работать в двигательном режиме, а второй в генераторном.
В старые времена положение исправлялось либо введение небольшого сопротивления в цепь того двигателя, хар-ка которого более жесткая или вообще, применением сериесных двигателей ( с послед. возбуждением ) у которых характеристики мягкие, а значит разница в нагрузке меньше.

Сейчас можно исправлять положение раздельным управлением двигателями от, к примеру, ШИМ-преобразователей с контролем за разницей среднего тока.
Для асинхронных двигателей, тем более под управлением частотниками - отдельная песня.

P.S.
Что об этом думает Роквелл:
https://www.rockwellautomation.com/global-a...f_PM_drives.pdf

[Tanya]

Поскольку не бывает абсолютно одинаковых двигателей, то разность механических характеристик может привести даже к такой ситуации, что один движок будет работать в двигательном режиме, а второй в генераторном.

Кажется, что в первом приближении, это не страшно. Ведь можно мысленно разделить один двигатель на два, связанных механически и электрически. Правда, в этом случае обмотки соединены последовательно.
Или, как посмотреть...

[AlexandrY]

Что об этом думает Роквелл:
https://www.rockwellautomation.com/global-a...f_PM_drives.pdf

Анализ конечно в статье интересный, но абсолютно не в тему обсуждаемого вопроса.
В статье озабочены поддержанием тормозного момента прижимного валика в бумаго-протяжных механизмах с механически поддерживаемой скоростью.
Здесь же речь идет о подъемном механизме, мы тоже разрабатываем подъемные механизмы.
Интересно было бы посмотреть как мотор перейдет в генераторный режим с червячной-то передачей.

Если у мотора с увеличением момента скорость падает, то группа таких моторв однозначно будет стабильной.
С векторными автономными частотниками даже опасней, поскольку они скрость стараются удержать константной.

[Abell]

Может быть это была ошибка, подключить оба мотора параллельно? Если один из них начинает опережать другой (в пределах люфта передачи) то он начинает жрать больше тока, не давая возможности второму догнать первый?

Синхронно и параллельно - разные вещи. Тем более, для двигателей постоянного тока
Посоветовал бы не усложнять существующее решение, а пересмотреть конструкцию в целом. Почему именно два двигателя? Критична скорость подъема, а мощности одного не хватает?

[Guest_TSerg_*]

Анализ конечно в статье интересный, но абсолютно не в тему обсуждаемого вопроса.

Ну это я привел для справки о работе многодвигательных систем с нежесткой связью.
Заметный люфт при большой редукции тоже можно отнести к источникам проблем.

Интересно было бы посмотреть как мотор перейдет в генераторный режим с червячной-то передачей

Про червячную речи вроде не было.

Если у мотора с увеличением момента скорость падает, то группа таких моторв однозначно будет стабильной.

Я открою страшную тайну, если скажу, что DC/AC моторы не под электронным управлением всегда будут иметь падающую мех. хар-ку?
Только при чем тут стабильность? Речь идет о возможной значительной перегрузке одного из моторов и, как следствие, выхода его из строя.

Кстати, для спуско-подъемных устройств иногда еще используют противофазное включение двигателей, чем удается достигать интересных характеристик по спуску.

Кажется, что в первом приближении, это не страшно.

Увы, это довольно страшно при жестких мех. характеристиках. Легко можно выскочить на соотношение нагрузок 1:10 и более, а это значит, что один двигатель работает за двоих. Если его мощность рассчитана на двукратную, то - да, ничего страшного.
Так иногда делают[ли] в ответственных случаях для повышения надежности системы привода и обеспечения работспособности в период замены/ремонта/обслуживания второго двигателя.

Синхронно

Синхронность обеспечивается единой механикой, ну там люфты могут немного воду мутить.


А так, могут быть самые интересные эффекты при работе DC на один вал.
К примеру, один из двигателей взял на себя большую нагрузку из-за более жесткой хар-ки. В результате, его якорная обмотка начинает больше нагреваться, сопротивление повышается, хар-ка смягчается и при высокой динамике этого процесса нагрузка перебрасывается на второй двигатель. Затем процесс повторяется и возможен как колебательный, так и апериодический процесс согласования-переброса нагрузки.

[AlexandrY]

Я открою страшную тайну, если скажу, что DC/AC моторы не под электронным управлением всегда будут иметь падающую мех. хар-ку?

Это утверждение не верно в таком обобщении.
AC двигатели на старте или принудительно заторможенные могут в некотором диапазоне моментов показывать увеличение скорости с увеличением момента.
Кажется это называется в быту опрокидыванием.

Случай с AC двигателями гораздо сложнее и тем не менее они отлично работают в парах.

[Guest_TSerg_*]

Мы говорим о стационарной работе, пусковые режимы - это отдельный разговор. Да и не нужен ТС АС.
Чтобы АС отлично работали в парах их подбирают или выравнивают общим реостатом в фазных роторах.
Это все без умной электроники.
Частотники ( многие) имеют возможность работы в режиме ведущий-ведомый как раз для синхронной работы.

[ar__systems]

Спасибо всем за ответы и мысли по поводу нашего привода.

Сегодня попробовал соединить моторы последовательно. Проблемы это не решило - моторы теперь ухитрются неравномерно распределять нагрузку за счет неравномерного деления напряжения. Что я заметил, один из моторов имеет тенденцию все время держать более 50% входного напряжения. Т.е. распределение колеблется в пределах 45-55%, но один из них в среднем ест больше 50%.

Что же делать, есть ли возможность их как-то дешево и сердито выровнять, скажем при параллельном включении добавить последовательно с одним из них резистор, или же надо следить за током каждого и подстраивать параметры ШИМ на каждом импульсе?

Да, при параллельном включении проблема заметна только при включении моторов без нагрузки. Под нагрузкой они себя ведут хорошо. А без нагрузки потребляемый ток может увеличиваться в 2-3 раза когда начинается громкое жужжание.

[AlexandrY]

Да, при параллельном включении проблема заметна только при включении моторов без нагрузки. Под нагрузкой они себя ведут хорошо. А без нагрузки потребляемый ток может увеличиваться в 2-3 раза когда начинается громкое жужжание.

Неправильно рассчитали передачи просто. Вал начинает вибрировать.
У нас такое и с одним двигателем бывало.

[ar__systems]

Неправильно рассчитали передачи просто. Вал начинает вибрировать.
У нас такое и с одним двигателем бывало.

а в чем может заключаться неправильность? Я про передачи мало чего знаю, ее делает другой чел. Я занимаюсь только электроникой. В моем понимании берется просто крутящий момент двигателя, и расчитывается передача чтобы крутящий момент на выходном валу (на который наматывается трос) был достаточен чтобы поднять максимальный вес. Что тут может быть неправильного? Извините если мой вопрос вам покажется тупым

С одним двигателем кстати все работает хорошо, но так, разумеется, лифт не может поднять максимальный вес.

Кстати, отвечая на ранее прозвучавший вопрос, почему нельзя взять один двигатель, конструктивно удобнее иметь два, чем один, который был бы в два раза больше.

[AlexandrY]

Что тут может быть неправильного? Извините если мой вопрос вам покажется тупым

Так и я в передачах 0.
Но когда повысили передаточное число стало заметно лучше.
Червячные передачи тоже думаю не с проста применяют. Они меньше передают на двигатель вибрации вала.
У вас какого типа передача?

[Guest_TSerg_*]

Для начала разберитесь, что такое "жужжание". Это не технический термин.

[ar__systems]

У вас какого типа передача?

планетарная.

Для начала разберитесь, что такое "жужжание". Это не технический термин.

Спасибо, в понедельник поеду запишу издаваемый звук, надеюсь вы мне поможете подобрать технический термин для его описания.

[AlexandrY]

планетарная.

А двигатели случайно не BLDC?

[Abell]

В моем понимании берется просто крутящий момент двигателя, и расчитывается передача чтобы крутящий момент на выходном валу (на который наматывается трос) был достаточен чтобы поднять максимальный вес. Что тут может быть неправильного?

Могу ошибаться, но вроде бы наоборот? То есть, характеристики передачи и двигателя выбираются и рассчитываются исходя из нагрузки?

С одним двигателем кстати все работает хорошо, но так, разумеется, лифт не может поднять максимальный вес.

Кстати, отвечая на ранее прозвучавший вопрос, почему нельзя взять один двигатель, конструктивно удобнее иметь два, чем один, который был бы в два раза больше.

В Вашем случае - два двигателя с редукторами на одну нагрузку - два и два не равно четыре, то есть мощность и момент просто суммировать нельзя
Плюс к этому - неравномерные нагрузки, разбивающие механику и двигатели, люфты будут все больше, до определенного предела.
Плюс к этому - пусковой режим, когда висящий груз снимается с тормоза и идет вверх, с планетарной передачей даст ударную нагрузку, а на какой из двух двигателей больше - как повезет
Плюс к этому - когда один из двигателей или редукторов заклинит (а он когда-нибудь заклинит), второй получит нагрузку запредельную и тоже быстро выйдет из строя, так что менять надо будет все равно оба двигателя.
Плюс к этому - регламентные работы, ТО - тут как раз два и два больше четырех

Но Вы уже наверняка все это знаете и посчитали, осталось только подобрать/разработать электронные блоки для синхронизации двигателей?

[Guest_TSerg_*]

А двигатели случайно не BLDC?

Я понадеялся что это не так.
Если BLDC, то могу сообщить, что бывают даже случаи пуска двух двигателей в разных направлениях, бывают случае отсутствия вращения (дерганье на месте) у одного из двигателей - это при питании от одного преобразователя-коммутатора.
Если у каждого двигателя свой коммутатор, то и тут не обойтись без проблем взаимовлияния механики одного двигателя на систему коммутации другого и наоборот.

В общем, очередное гадание.

[ar__systems]

А двигатели случайно не BLDC?

Нет, моторы brushed DC.

Плюс к этому - пусковой режим, когда висящий груз снимается с тормоза и идет вверх, с планетарной передачей даст ударную нагрузку, а на какой из двух двигателей больше - как повезет

Мы делаем soft-start/stop чтобы избежать этого, duty cycle PWM увеличивается плавно.

[Guest_TSerg_*]

Нет, моторы brushed DC.

Уже лучше

Мы делаем soft-start/stop чтобы избежать этого, duty cycle PWM увеличивается плавно.

Попробуйте ввести токовый контур ( стабилизация/задание ) при пуске.

[ar__systems]

Уже лучше
Попробуйте ввести токовый контур ( стабилизация/задание ) при пуске.

Драйвить оба мотора по отдельности, и выравнивать ток индивидуальной регулировкой PWM? Это то, к чему я склоняюсь, но неужели ничего более простого сделать нельзя?

Тут упоминалась червячная передача, а чем она принципиально лучше для целей load sharing?

[Abell]

Тут упоминалась червячная передача, а чем она принципиально лучше для целей load sharing?

Плюсы червячной передачи это: большое передаточное число и передача вращения только в одну сторону - от двигателя.
Недостатки тоже есть - большие потери на трение и сложность изготовления.
В чистом виде в силовых редукторах обычно не применяется.
Не знаю, что такое "load sharing"

[AlexandrY]

Плюсы червячной передачи это: большое передаточное число и передача вращения только в одну сторону - от двигателя.
Недостатки тоже есть - большие потери на трение и сложность изготовления.
В чистом виде в силовых редукторах обычно не применяется.
Не знаю, что такое "load sharing"

Да ну!

Три утверждения и три заблуждения.

Используем немецкие движки: http://www.gfa-elektromaten.de/
Современные червяки спокойно передают вращение на двигатель, как ни странно.


Хотя конечно, все можно списать на оговорку "В чистом виде"

Тут упоминалась червячная передача, а чем она принципиально лучше для целей load sharing?

Видимо тормозами.
Мне кажется у вас в подъемном механизме это должна быть тема номер один.

[NicSm]

Если тема еще актуальна уточните некоторые детали:
1. Как управляются двигатели? Преобразователь \ один или два ? Структура привода \ системы управления?
2. Как включены обмотки возбуждения?
3. Двигатели с независимым возбуждением \ последовательным \ комбинированным? Тип двигателей?
4. Провести измерения при отсутствии и появлении звуков. Ток общий и каждого двигателя отдельно. Удобно это делать клещами там и направление и величина тока индицируется. Идеальный случай три шунта и три прибора измерения тока +-. Ну и напряжение на якоре как меняется при появлении звуков?
Может сделав это дальше сами определитесь с причиной звуков.

[Tanya]

Драйвить оба мотора по отдельности, и выравнивать ток индивидуальной регулировкой PWM? Это то, к чему я склоняюсь, но неужели ничего более простого сделать нельзя?

Вот в этом не очень много смысла, - момент у двигателей все равно будет разный (как и при параллельном соединении), - Вы будете имитировать последовательное включение обмоток. Так их можно просто соединить таким образом. Но контролировать (ограничивать) пусковой ток полезно.

[Herz]

Наверное, имелось в виду не выравнивать, а корректировать? Момент, конечно, мерить сложно, но, может быть, достаточно поддерживать заранее определённое (для данной пары) соотношение (соотношения) токов?

[Tanya]

Наверное, имелось в виду не выравнивать, а корректировать? Момент, конечно, мерить сложно, но, может быть, достаточно поддерживать заранее определённое (для данной пары) соотношение (соотношения) токов?

А зачем его измерять? Если двигатели одинаковые, то при одинаковом токе моменты тоже почти... И мощность, раз они соединены механически. Момент и скорость одинаковые...

[Herz]

А зачем его измерять? Если двигатели одинаковые, то при одинаковом токе моменты тоже почти... И мощность, раз они соединены механически. Момент и скорость одинаковые...

Ну, вроде у автора вся проблема как раз в том, что "почти". А он хочет, чтобы совсем...

[ar__systems]

Вот в этом не очень много смысла, - момент у двигателей все равно будет разный (как и при параллельном соединении), - Вы будете имитировать последовательное включение обмоток. Так их можно просто соединить таким образом. Но контролировать (ограничивать) пусковой ток полезно.

Я уже написал выше, что последовательно соединять уже пробовал - это ничего не меняет. Они начинают не поровну напряжение питания делить.

[Abell]

Да ну!
Три утверждения и три заблуждения.

Я могу заблуждаться, не спорю
Но - информация не выдумана, вот первоисточник - "Основы расчета деталей и узлов транспортных машин", Волгоградский ГТУ, учебное пособие, 2010г.
Глава 3 "Червячные передачи".
Вот текст оттуда:

Достоинства и недостатки червячных передач
Достоинства:
1) возможность получения большого передаточного числа в одной ступени (в
редукторе до 80, а в отдельных случаях до 300 и более);
2) плавность и малошумность работы;
3) повышенная кинематическая точность.
Недостатки:
1) низкий КПД;
71
2) необходимость изготовления зубьев колеса из дорогих антифрикционных
материалов;
3) повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки
взаимоного расположения червяка и колеса;
4) необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода.

Конкретные экзаменационные задания содержат следующую информацию:

Достоинства передачи: возмож­ность получения большого передаточного числа в одной ступе­ни и эффекта самоторможения; плавность и малошумность ра­боты; повышенная кинематическая точность.
Недостатки червячной передачи: низкий КПД; применение для изготовления зубьев червячного колеса дорогих анти­фрикционных материалов; повышенные требования к точнос­ти сборки, необходимость регулировки и принятия специаль­ных мер по интенсификации теплоотвода.

Ну и наконец описание в википедии:
Червячная передача
С Вашей стороны доказательства будут?

[ar__systems]

Наверное, имелось в виду не выравнивать, а корректировать? Момент, конечно, мерить сложно, но, может быть, достаточно поддерживать заранее определённое (для данной пары) соотношение (соотношения) токов?

Видимо так. Запитывая моторы от лабораторного источника удалось избавиться от шума давая одному мотору 0.4 а другому 0.5А

[AlexandrY]

Видимо так. Запитывая моторы от лабораторного источника удалось избавиться от шума давая одному мотору 0.4 а другому 0.5А

Как вариант, стоит рассмотреть наложение дитеринга на ШИМ.

Наблюдения за угловой скоростью после передач говорят, что она имеет свойство меняется в течении одного оборота.
У самого двигателя угловая скорость не постоянна на оборот.

Дитеринг не даст возникнуть резонансам.

Но - информация не выдумана, вот первоисточник - "Основы расчета деталей и узлов транспортных машин", Волгоградский ГТУ, учебное пособие, 2010г.
Глава 3 "Червячные передачи".

Часть утвеждений верна.

[Tiro]

Видимо так. Запитывая моторы от лабораторного источника удалось избавиться от шума давая одному мотору 0.4 а другому 0.5А

Обратите внимание на сообщение #3, особенно в части типа двигателей (с постоянными магнитами). Возможно Вам удастся сделать механическую схему с одним редуктором и жестким валом между роторами двигателей. Вот тогда последовательное соединение принесет эффект. Только не забудьте зашунтировать каждый двигатель конденсатором, чтобы дуги на щетках не горели.

[Tanya]

Видимо так. Запитывая моторы от лабораторного источника удалось избавиться от шума давая одному мотору 0.4 а другому 0.5А

А может быть дело в лабораторных источниках? Не знаю, нужно ли бороться за 20 процентов...
А если последовательно запитать от такого источника? Или параллельно. Не пробовали?