Доброго дня, дорогие коллеги. Сегодня приехал мотор и я начинаю строительство электрической кофемолки. Процесс будет не быстрый, так как нужно делать еще основную работу. Если все удастся реализовать, как задумано - будет интересный агрегат.
Блок питания и драйвер еще в дороге, но уже можно что-то компановать.
С благодарностью приму любые советы и рекомендациии. )))
Итак, исходные данные: - Жернова конические 68 мм - Мотор-редуктор бесщеточный постоянного тока 24v, 180 W, 100 RPM.
Valerii: спасибо! Интересный моторчик выходит. КПД вместе с редуктором - 75%. Для бесчеточных моторов не так чтобы безумно много (я бы оценил КПД хороших моторов в 90%), но учитывая что тут с редуктором - вполне хорошо. По крайней мере гарантированно больше, чем у асинхронного мотора. К сожалению второй лист я не очень смог рассмотреть. Я правильно понимаю, что там три провода - силовых, питание обмоток, соединенных звездой + выход трех датчиков холла, чтобы можно было использовать простейший драйвер?
На листе проверки написано - Rated Torque - 23 Н·м, далее 80 об/мин - эти две цифры дают выходную мощность 192W (КПД в этом случае 80%). Блин - выходной момент просто огромный.
Вот тут уважаемый md77 утверждал, что 120W выходной мощности на 60 оборотах (момент 19.1 Н·м) спокойно молол рис на жерновах 83мм. Рис - это намного тяжелей любого обжаренного кофе, даже если брать самый мелкий и светло обжаренный.
Robur имеет мотор 900W (потребляемая электрическая мощность) и обороты 500 об/мин (60 герц) и тянет жернова 83мм. Я уверен, что КПД мотора и редуктора не превышает 90% (оценка сверху - на самом деле, там должно быть все заметно меньше) для трехфазного мотора, поэтому на валу будет максимум 810W. Это дает момент 15.5 Н·м. При этом, я еще раз подчеркну, что это оценка сверху. Там момент на валу должен быть ниже! Мазер по моему опыту вполне адекватно мощность указывает у своих молок. У меня у Major указана мощность 650W и примерно при такой потребляемой мощности мотор успешно может стартовать. Если мотор вышел на обороты он на 800W спокойно работает, не напрягаясь. Во время клина мотор из сети потребляет около 1.5 kW. Эти все цифры вполне хорошо согласуются с указанной производителем мощностью. От сюда, я предполагаю, что у рубера так же мощность указана адекватно.
Это я все к чему - у вас мотор с большим запасом по мощности. Может хотя бы 83мм жернова возьмете? Так как, даже для них ваш мотор-редуктор будет иметь заметный запас по мощности.
dimonml: спасибо за расчеты! Если вам нужен скан второго листа - могу сделать.
Что касается жерновов. Эти жернова 68 мм у меня лежат уже год, поэтому на пилотном образце буду использовать их. А в будущем можнно замахнуться и на (Вильяма, нашего Шекспира) 83 мм.
Поскольку в уме переводить обороты в минуты в радианы в секунды мне лень, я использую первый попавшийся калькулятор.
Давайте так же, КПД возьмем неприлично большой для асинхронного двигателя: 90%. На валу максимум 360W. Это дает момент на валу 7.64 Н·м.
Если взять более реалистичный КПД 55% - то мощность на валу будет 220W, момент - 4.67 Н·м.
Грубо говоря, это тот диапазон, который может быть у родной кофемолки: 4.67 Н·м - 7.64 Н·м.
Valerii написал(а) ... Если вам нужен скан второго листа - могу сделать.
Вообще говоря - лично мне не очень это нужно: - rated speed и rated torque я прочитал - этого, по идее достаточно. На мой дилетантский взгляд, вполне хорошие цифры. Наработка на отказ 5000 мото-часов (у мотор-вентилятора хорошего пылесоса будет около 600 мото-часов). А так, лично мне кофемолки с коническими жерновами вообще не интересны - я тут просто, just for fun ))
Valerii написал(а) ... Что касается жерновов. Эти жернова 68 мм у меня лежат уже год, поэтому на пилотном образце буду использовать их.
Тогда может найдете более высокооборотистый мотор-редуктор с меньшим моментом? Я могу в своих расчетах ошибаться, но прикиньте сами: родная кофемолка имеет потребляемую мощность 400W при 450 об/мин. И там не очень эффективный асинхронный двигатель.
Имея более оборотистый мотор-редуктор той же мощности, что ваш, вы сможете увеличить обороты (уменьшить время помола). При этом, с помощью хорошего контроллера бесщеточный мотор можно с сохранением момента замедлить - пользователю кофемолки вообще можно вывести регулятор оборотов. То есть, вы можете дать пользователю кофемолки большую свободу выбора - хочет он быстрей или медленней молоть.
Или, если вы не хотите увеличивать обороты - то можете взять менее габаритный мотор-редуктор с такой же скоростью и меньшим хотя бы в два раза моментом.
Ну и до кучи, вот тут, написано, что эти жернова подходят для:
Насколько целесообразно использовать (для дома) мотор мощностью в 1.5-2 раза меньше чем реально требуется? Режим работы - очень кратковременный, за несколько секунд, точно не успеет перегреться.
voilandr написал(а) ... Сам смотрю на АС мотор трехфазный + частотник однофазный + редуктор
Тут есть вопрос: вы как мотор к однофазному частотнику будет подключать?
Вы мотор будете переводить с трехфазной звезды 400V на треугольник 230V? Вас это устраивает? У однофазного частотника низкое напряжение на шине постоянного тока и он на выходе 400V AC никак выдать не сможет.
Если же вы собираетесь оставить трехфазных мотор на звезде 400V, то нужно использовать переделанный в ручную трехфазный частотник, чтобы он работал от однофазной сети, например, подключив его к сети через удвоитель напряжения.
А так, бесщеточный мотор более эффективен, имеет меньшие габариты и вес, чем асинхронный двигатель. Кроме того, бесщеточный мотор, как и коллекторный синхронный по сути управляется векторно и всегда развивает большой момент, а для асинхронного тут нужен векторный частотник. И, по хорошему, энкодер на моторе.
Да даже на теслу, например, посмотрите: в самом начале там стоял очень не плохой асинхронный двигатель с медным (!!!) короткозамкнутым ротором. А в более новых моделях, там поставили BLDC и расход электричества заметно уменьшился.
То есть, в минус бесщеточного мотора будет только его цена. А все остальное только в плюс.
В продолжении с бесщеточным мотором, я не знаю на сколько это "хорошо" (как к этому относятся подшипники), но я эпизодически гоняю свои на оборотах больших, чем минимальные. У меня есть пара бесщеточных микромоторов (бор-машинка для стоматологических техников):
Один наконечник на 40 000 об/мин, второй на 50 000 об/мин. Тык первый я часто и на 50 000 об/мин гоняю и он это вполне хорошо переживает. Не так, чтобы я это рекомендовал бы делать, но попробовать можно ))
voilandr написал(а) ... Насколько целесообразно использовать (для дома) мотор мощностью в 1.5-2 раза меньше чем реально требуется? Режим работы - очень кратковременный, за несколько секунд, точно не успеет перегреться.
С какими оборотами? С каким двигателем? Как вы планируете использовать молку?
Если смотреть на асинхронный двигатель без векторного частотника, то при превышении номинального момента он не сможет стартовать. Там с этим никакого запаса нет вообще. В особенности, если вести речь про двухфазный мотор с рабочим конденсатором. Вас такое положение устраивает?
Например, лично я свою кофемолку сейчас Mazzer Major for Grocery с двухфазным асинхронном двигателем именно так и использую: я поставил на нее более агрессивные жернова 151C (от трехфазной кофемолки, у которой КПД и момент заметно выше), в результате при некоторых условиях (например, помол для эспрессо или джезвы) кофемолка с зерном стартовать не может. Но я сейчас включаю кофемолку, жду пока она разгонится, а потом закидываю зерно. В таком сценарии у асинхронного мотора некоторый запас по моменту есть. Но, конечно, не в два раза.
Но у мотора у нас не так важна мощность, как момент на жерновах. В результате, если вы уменьшите в два раза мощность мотора и уменьшите в два раза обороты, то момент, при прочих равных, останется тот же и вообще никакой перегрузки не будет.
В общем, нужны дополнительные сведения от вас, что вы хотите, чтобы вам ответить что-то конкретное.
АС мотор трехфазный + частотник однофазный + редуктор + редуктор
Прямо противоположно!
Если серьезно. Диаметр этого БЛДС мотора 57 мм и хороший момент на низах. АС мотор трехфазный + частотник однофазный никогда не будет иметь хорошего момента.
Valerii написал(а) ... АС мотор трехфазный + частотник однофазный никогда не будет иметь хорошего момента.
Момент хороший можно добиться: нужен трехфазный мотор, подключенный звездой и трехфазный векторный частотник, подключенный к трехфазной сети или через удвоитель напряжения к однофазной сети. Посмотрите на уже упомянутую мной Тестулу - у нее нет переключаемой коробки передач вообще!!! И с моментом там все в порядке. По крайней мере, там все лучше, чем у обычных бензиновых машин с коробкой передач.
Valerii написал(а) ... Если вам нужен скан второго листа - могу сделать.
Вы дали ссылку на Алиэкспресс и там все данные представлены. Эх, жаль, что я особо ничего руками сделать не умею, какие прикольные штуки там продаются )) У меня как раз лишний трансформатор на 24V DC / 125A валяется без дела ))
К слову, можно попытаться сделать аккумуляторную молку, на литиевых аккумуляторах - так сказать, сохранить мобильность ))
Например, лично я свою кофемолку сейчас Mazzer Major for Grocery с двухфазным асинхронном двигателем именно так и использую: я поставил на нее более агрессивные жернова 151C (от трехфазной кофемолки, у которой КПД и момент заметно выше), в результате при некоторых условиях (например, помол для эспрессо или джезвы) кофемолка с зерном стартовать не может. Но я сейчас включаю кофемолку, жду пока она разгонится, а потом закидываю зерно. В таком сценарии у асинхронного мотора некоторый запас по моменту есть. Но, конечно, не в два раза.
Замени конденсатор на большую емкость , +30% или больше , стартовать будет при любом зерне и любом помоле. Я так сделал и нет больше этой проблемы.
Valerii: Мне больше знакомы АС моторы, поэтому и рассматривал именно ЧП + мотор 3 фазы на 220 треугольник (готовый или перемотанный).
dimonml: В защиту АС скажу, что если не требуется поддержание момента на самых низких оборотах то не нужен ни энкодер ни векторный режим. Пусковой момент типового мотора 2 номинала, при токе 5 номиналов. Любой ЧП имеет потери. Мы проводили измерения: если заблокировать вал, и измерить момент, то максимальный при прямом пуске, немного хуже через ЧП (скаляр или вектор не имеет значения).
При прочих равных BLDC даст меньшие габариты, и выбор мотора - кому что нравится.
Смысл асинхронные машины защищать? Мощные электронные ключи и выпрямители раньше стоили больших денег. Мощные магниты из редкоземельных элементов стоили раньше больших денег. Собственно, на сколько я понимаю, вся популярность асинхронных машин завязана на этих двух вещах. И все.
Сейчас, если идет речь про асинхронные моторы с частотником, то первый пункт не важен - нет принципиальной разницы между частотником для асинхронного двигателя и контроллером для BLDC. Более того, для BLDC электроника будет проще (хотя бы тем, что там не нужно рассчитывать скольжение). А из-за проекта большого адронного коллайдера цены на мощные постоянные магниты заметно упали.
И все - сейчас остается лишь вопрос цены. Синхронные моторы изначально все векторные, компактные и имеют лучший КПД. Контроллеры для них проще.
voilandr написал(а) ... Пусковой момент типового мотора 2 номинала, при токе 5 номиналов.
К сожалению, видимо, из-за малости знаний в этой области, я не понял ваш тезис. Если сочтете это нужным, можете немного перефразировать/развернуть?
voilandr написал(а) ... Любой ЧП имеет потери. Мы проводили измерения: если заблокировать вал, и измерить момент, то максимальный при прямом пуске, немного хуже через ЧП (скаляр или вектор не имеет значения).
То есть, на большие моторы (ну типа 7 kW) в промышленности ставят частотники без желания регулировать скорость только ради того, чтобы уменьшить пусковые токи? А как же тезис о том, что с частотником мотор "легче" стартует, которые я часто встречал в обсуждениях - он, по вашему, ошибочен?
Может у частотника срабатывает ограничение по току во время старта?
Просто я по опыту четко чувствую разницу в пусковом моменте синхронного мотора и в пусковом моменте асинхронного мотора сопоставимых параметров. Я думал, что AC + векторный частотник даст такой же эффект, как синхронный мотор, который изначально векторный (ток под 90 градусов). Значит мое представление не верно?
dimonml: средний асинхронный двигатель может выдавать момент до двукратного от номинала. При этом потребляя пятикратный ток. В сложных условиях старта, мы в работе используем ЧП вдвое большей мощности чем моторы. Это немного снижает качество регулирования, но позволяет выдавать четырехкратный ток на двигатель (т.к. ЧП как правило имеет двукратный кратковременный запас по току).
Я говорю о стартовом моменте, при заблокированном двигателе (типа попало зерно). Как только начинается вращение - ЧП с вектором скорости или момента обеспечивает стабильность работы. Но если задача раскусить застрявшее зерно - вектор не поможет.
Второй эксперимент который мы ставили (в виду отсутствия динамического стенда) - поднимали бочку с грузом, наматывая трос на шкив на валу мотора. Замеряя максимальный вес груза.
Сравнивали двух производителей ЧП и прямой пуск. Груз в итоге получился с небольшим разбросом (менее 10%). Но, соответственно, только вектор скорости позволял управлять скоростью подъёма. Прямой пуск и скаляр - резкий рывок. Скаляр при достижении максимума тока.
Просто я раньше в литературе читал, что в те же троллейбусы ставят коллекторные синхронные двигатели не смотря на все проблемы с коллекторным узлом, в том числе из-за адекватных моментов на низких оборотах. А сейчас более/менее продают теслы с частотником и асинхронном двигателем (правда там медный ротор, но не суть:
), в машине стоит только простой редуктор без коробки передач и вообще никто не жалуется на разгонные характеристики - то есть, там выходит адекватный момент в очень широком диапазоне оборотов.
Valerii написал(а) ... Если вам нужен скан второго листа - могу сделать.
Вы дали ссылку на Алиэкспресс и там все данные представлены. Эх, жаль, что я особо ничего руками сделать не умею, какие прикольные штуки там продаются )) У меня как раз лишний трансформатор на 24V DC / 125A валяется без дела ))
К слову, можно попытаться сделать аккумуляторную молку, на литиевых аккумуляторах - так сказать, сохранить мобильность ))
Добрый день! К сожалению, декабрь оказлся слишком загруженным по основной работе и не оставил времени для проекта Kazak EL. Изначально я планировал реализовать компоновку №1 "Двигатель над блоком жерновов" для получения минимальных размеров в плане. Но эта схема предполагает размещение электрической части в отдельном блоке, а это не очень практично и не понятно будущему поьзователю. При такой схеме высота устройства получалась около 50 см.
Поэтому решил не изобретать велосипед и остановиться на традиционной схеме №2 "Блок жерновов перед колонной, двигатель за колонной"
Интересно потом будет посмотреть на конструкцию в сборе. Есть ощущение что к списку комплектующих добавится упорный подшипник, на котором вращающийся жёрнов будет «стоять» не допуская вертикальных передвижений.
skeith: более того, я на своём экземпляре перевернул шкивы, большой на моторе, мелкий на вал жернова и мотор без проблем стартует на любой скорости с любой обжаркой
Интересно потом будет посмотреть на конструкцию в сборе. Есть ощущение что к списку комплектующих добавится упорный подшипник, на котором вращающийся жёрнов будет «стоять» не допуская вертикальных передвижений.
Нет, не нужно упорного. Осевая сила, которая будет стремиться сместить вращающийся жернов будет направлена вверх. Но я думаю, она настолько мала, что ей можно принебречь.
Я так понимаю модель разрабатывается с оглядкой на baratza sette? А какие преимущества эта конструкция дает? Не будет ли верхний жернов смещаться при работе за счет осевого зазора подшипников?
Многие знают, что я фанат Аэропресс. Поэтому, очень долго откладывал в самый дальний ящик покупку данного устройства. Зачем кому-то нужен клон Аэропресса? Однако, на деле оказалось, хоть эти устройства и похожи, у Дельтер Пресса есть свои особенности. Покупать Дельтер Пресс рекомендую в случае, если уже всё есть. На этом можно было бы закончить статью, но давайте разберемся, почему эта кофеварка не только красивый кусок китайского пластика с австралийским акцентом, но имеет огромный потенциал.
Сейчас разгар отпусков и лета 2019 года, я сижу в кофейне, где-то между Австрией, Венгрией и Чехией, пью колд-брю и решил написать для нашего прекрасного русско-язычного кофейного комьюнити, что я думаю по этому поводу и какие основные два метода заваривания доступны для обычного человека. Тем более, что у Sweet Beans Coffee на складе в Краснодаре появился удивительный PUCKPUCK, который теперь всегда со мной.