W0LF писал(а): ↑25 сен 2023, 23:56
На моём электровелосипеде (что тоже электротранспорт) бесколлекторный мотор постоянного тока, если коротко BLDC.
Технически, это синхронный мотор переменного тока. Если у него три (или четыре) вывода и есть постоянные магниты -- то это трёхфазный синхронный двигатель с постоянными магнитами. От четвёртого провода (нейтрали) в таком случае можно отказаться, что и делают для экономии материала (нужно несколько изменить алгоритм управления).
Некоторые синхронные двигатели (как в компьютерных вентиляторах, например) могут вообще быть двухфазными (и тоже считаться BLDC) -- в таком случае запустить его проще (электроника проще), но на транспорте такой вряд ли найдёт применение, в силу недостатков конструкции (низкого пускового момента, например).
Асинхронные двухфазные двигатели тоже можно встретить в быту, я такой в микроволновых печах видел, но зачастую всяческие бытовые вентиляторы -- однофазные асинхронники.
Так-то привычный "коллекторный двигатель постоянного тока" -- он тоже внутри трёхфазный асинхронник, но коммутирующее устройство у него на одном валу, поэтому на щётки подают именно постоянный ток.
Коллекторными двигателями проще управлять (правда с весьма грубой точностью) и пусковой момент у них высокий (проще "сдвинуться с места"). Но технически у электричек серий ЭР, ЭТ2, ЭД4 и у старых троллейбусов, если очень сильно упрощать, тяговая схема устроена как "рубильник -- резистор -- коллекторный двигатель". Правда "рубильник" -- это обычно более сложное устройство с контакорами, которое собирает различные цепи из нескольких коллекторных двигателей и резисторов, включенных в разном порядке, ну и в реальности ещё применяются отдельные цепи ослабления поля. Минусы: механический износ коллекторного узла, сравнительно низкий КПД и неточное управление (нельзя "заблокировать" двигатель в одном положении). Плюсы: сравнительно просто реализовать рекуперацию, можно собрать без мощных постоянных магнитов.
КТЭДы можно применять и на переменном токе. На переменном токе, в свою очередь, можно обойтись меньшим количеством резисторов, так как напряжение можно понижать при помощи трансформатора (а с постоянным током напрямую трансформатор работать не будет). Сложность в том, что для питания КТЭДов дальше его нужно выпрямить, ну и исторически применялись ртутные игнитроны, тиристоры и диоды. Опять же, если сильно упрощаьт, старые электровозы переменного тока -- это электровозы постоянного тока, на которые дополнительно установили трансформатор и выпрямитель.
Но актуальнее сейчас трёхфазные асинхронные двигатели, так как для их сборки всё ещё не требуются постоянные магниты, а ещё они позволяют избавиться от механического износа коллекторного узла (напряжение на ротор передавать не нужно). Но логику переключения обмоток нужно выполнять вне двигателя, и да для этого требуются весьма специфические транзисторные сборки. Для того, чтобы просто заставить этот двигатель вращаться, в принципе, можно обойтись и без транзисторов, но не получится им управлять, а ещё возникнет проблема с пусковым моментом, так как он ниже, чем у КТЭД, и для устойчивого запуска требует нетривиальных алгоритмов управления. "Заблокировать" его в определённом положении тоже невозможно.
На небольших устройствах (электросамокаты, гироскутеры, электровелосипеды) чаще применяют трёхфазные синхронные двигатели, но для их сборки без коллекторного узла требуются постоянные магниты. У таких двигателей куда выше КПД, алгоритмы управления чуть проще, чем с асинхронными двигателями, больше возможностей (вплоть до возможности зафиксировать вал в определённом положении). Но тоже требуются транзисторные сборки. И если для небольших устройств они вполне себя оправдывают, то в транспорте пока применяются редко (из-за дороговизны магнитов, и из-за отсутствия больших преимуществ перед асинхронными).
Технически, их можно собрать и без постоянных магнитов, разместив на роторе электромагниты, но тогда их нужно будет чем-то запитывать, то есть снова нужен коллекторный узел. Он уже не должен быть разделён на сегменты, как у КТЭДов, можно сделать два кольца на роторе (или использовать сам ротор и корпус в качестве второго контакта), но всё равно механический износ присутствует, хоть и ниже. Насколько я знаю, где-то именно такую конструкцию и рассматривают в качестве перспективной, но при условии оптимизации алгоритмов управления.
А рекорд скорости электропоезда (на колёсах, не маглева) как раз был установлен на составе с синхронными трёхфазными двигателями с постоянными магнитами на роторе. Может быть, правда, уже и обновлён.