Bremsning af en DC-børstet motor

Hvad de sagde … plus / men:

Når der er kortslutning på en jævnstrømsmotors terminaler, bremses rotoren og enhver tilsluttet belastning hurtigt. “Hurtigt” afhænger af systemet men da bremsekraften kan være noget over motorens maksimale designkraft, vil bremsningen normalt være betydelig.

I de fleste tilfælde er dette en tålelig ting at gøre, hvis du finder resultatet nyttigt.

Bremsekraft er ca. I ^ 2R

• hvor I = motorens indledende kortslutningsbremsestrøm (se nedenfor) og

• R = modstand af dannet kredsløb inklusive motor-rotormodstand + ledningsføring + børstemodstand hvis relevant + nogen ekstern modstand.

Ved at anvende en kortslutning opnås den maksimale motorbremsning, som du kan opnå uden anvender ekstern omvendt EMF (som nogle systemer gør). Mange nødstopsystemer bruger rotorkortslutning for at opnå et “crash stop”. Den resulterende strøm vil sandsynligvis være begrænset af kernemætning (undtagen i nogle få specielle tilfælde, hvor der anvendes en aircore eller meget store luftspalter.) Da motorer generelt er designet til at gøre rimelig effektiv brug af deres magnetiske materiale, vil du normalt finde det maksimale kortslutning strøm på grund af kernemætning er ikke langt over den maksimale nominelle konstruktionsdriftsstrøm. Som andre har bemærket, kan du få situationer, hvor den energi, der kan leveres, er dårlig for motorernes helbred, men det er usandsynligt, at du beskæftiger dig med disse, medmindre du har en motor fra et ekstra elektrisk lokomotiv, gaffeltruck eller generelt stort udstyr .

Du kan “lette ind i dette” ved hjælp af nedenstående metode. Jeg har specificeret 1 ohm til aktuelle målingsformål, men du kan bruge hvad der passer.

Som en test, prøv at bruge en sige 1 ohm modstand og observer spændingen over den, når den bruges som motorbremse. Strøm = I = V / R eller her V / 1, så jeg = V. Effektafledning vil være I ^ R eller for 1 ohm peak. Effekt med være peak ampere i kvadrat (eller modstand Volt i kvadrat for en 1 ohm modstand. F.eks. Vil 10A peak motorstrøm midlertidigt producere 100 Watt i 1 ohm. Du kan ofte, men effektmodstande på f.eks. 250 Watt i overskudsforretninger til meget beskedne beløb. Selv en keramisk fyldt 10 Watt trådsviklet modstand skal kunne modstå mange gange sin nominelle effekt i et par sekunder. Disse er normalt wire viklet, men induktansen skal være lav nok til ikke at være relevant i denne applikation.

En anden fremragende kilde til modstandselement er Nichrome eller Constantan (= Nickel Copper) eller lignende ledning – enten fra en elektrisk distributør eller førstnævnte fra gamle elektriske varmelegemer. Elektrisk varmelegeme ledning er typi klassificeret til 10 ampere kontinuerligt (når det lyser varmelegeme-bar-kirsebærrød). Du kan placere flere tråde parallelt for at reducere modstanden. Dette er svært at lodde med normale midler. Der er måder, men let at “spille” er at fastspænde længder i skrue terminalblokke.

En mulighed er en pære med omtrent de korrekte vurderinger. Mål dens kolde modstand og fastlæg dens nominelle strøm ved I = Watts_rated / Vrated. Bemærk, at den varme modstand vil være flere til mange gange den kolde modstand. Når et nuværende trin (eller strøm dør til et spændingstrin) påføres en pære, vil den oprindeligt præsentere sin kolde modstand, som derefter vil stige, når den opvarmes. Afhængig af den tilgængelige energi og pærens vurdering kan pæren lyse op til fuld lysstyrke eller knap nok glimte. f.eks. en 100 Watt 100 VAC glødepære vil blive bedømt til 100 Watt / 110 VAC ~ = 1 Amp. Den varme modstand vil være omkring R = V / I = 110/1 = ~ 100 ohm. Den kolde modstand kan måles, men kan være inden for området 5 til 30 ohm. Hvis den indledende strøm til pæren er 100 Watt, “lyser den” hurtigt op. Hvis strømmen i starten er 10 watt, vil den sandsynligvis ikke komme over et glimt. Den bedste analyse af, hvad en pære gør, ville være ved to kanaler datalogger af Vbulb og I-pære og efterfølgende plotning af V & I og opsummerer VI-produktet som motorbremser. Et omhyggeligt håndteret oscilloskop giver en god idé og brug af to meter og stor forsigtighed kan være god nok.

Nogle SMÅ vindmøller bruger rotorkortslutning som en overhastighedsbremse, når vindhastighederne bliver for hurtige til rotoren. Når motoren ikke er mættet, stiger strømmen omtrent som V x I eller kvadratisk af vindhastighed (eller rotor).Når maskinen magnetisk mættes og bliver en næsten konstant strømkilde, øges effekten omtrent lineært med rotorhastighed eller vindhastighed. MEN da vindenergi er proportional med rotorhastigheden, er det tydeligt, at der vil være en maksimal rotorhastighed, ud over hvilken inputenergi overstiger den maksimale tilgængelige bremsekraft. Hvis du vil være afhængig af rotorkortslutning for overhastighedskontrol, vil du virkelig virkelig starte rotorkortsluttet bremsning et godt stykke under input / output crossover-hastigheden. Manglende overholdelse af dette kan betyde, at et pludseligt vindstød skubber rotorhastigheden over den kritiske grænse, og den vil så med glæde løbe væk. Løbende vindmøller i vind med høj hastighed kan være sjovt at se, hvis du ikke ejer dem og står et eller andet sted meget sikkert. Hvis begge disse ikke gælder, skal du bruge en masse sikkerhedsmargen.

Sandsynlig bremsning profilen kan bestemmes semi empirisk som følger.

1. Dette er den hårde del :-). Beregn rotor og indlæs lagret energi. Dette er uden for dette svar, men er standardtekst bogmateriale. Faktorer inkluderer masser og inertimomentet for roterende dele. Den resulterende lagrede energi vil have udtryk i RPM ^ 2 (sandsynligvis) og nogle andre faktorer.

2. spin kortsluttet rotor ved forskellige hastigheder og bestemme tab ved givet omdrejningstal. Dette kunne gøres med et dynamometer, men nogle strømmålinger og kredsløbskarakteristika skal være tilstrækkelige. Bemærk, at rotoren opvarmes under bremsning. Dette kan eller måske ikke være signifikant. Også en motor, der har kørt i et stykke tid, kan have varme rotorviklinger inden bremsning. Disse muligheder skal inkluderes.

3. Lav enten en analytisk løsning baseret på ovenstående (lettere) for at skrive et interativt program for at bestemme hastighed / effekttabskurve. Noget som et excel-regneark gør dette let. Tidsspor kan ændres for at observere resultater.

For maksimal sikkerhed ved afspilning kan motoren tilsluttes en 1 ohm (sige) modstand og centrifugeres ved hjælp af et eksternt drev – f.eks. borepresse, batteri håndboremaskine (rå hastighedsregulering) osv. Spænding over belastningsmodstanden giver strøm.

Din motor fungerer som en generator – såkaldt “elektrisk bremsning”. Kredsløbet vil være dannet af motorspolen og hvad du end tilslutter den. Strømmen afhænger af kredsløbsmodstanden.

Da spolen og de andre komponenter er forbundet sekventielt, vil strømmen være ens i alle dele af kredsløbet. Hvis du kortere motoren, afhænger modstanden udelukkende af spolemodstanden. Dette kan føre til temmelig høj strøm, som afhængigt af det nøjagtige motordesign og dens hastighed på det tidspunkt, hvor du begynder at bremse, kan varme motoren op, hvilket kan føre til, at spolen brænder eller smelter. Overvej jernbanetog – de er nødt til at bruge massive modstande til elektrisk opbremsning, og de opvarmes betydeligt.

Hvis du kortere terminaler, vil den kinetiske energi spredes på motordele.

• viklinger opvarmes
• høj strøm flyder gennem børsterne og forårsager lysbuer
• på lang sigt, børster vil henfalde og skabe ledende støv på kommutatorring
• kommutatorringen bliver i sidste ende permanent kortslutning, der forårsager overstrøm
• til sidst strømafbrydere, styring af motoren bliver overbelastet og svigter (for eksempel: transistorer)

Btw. Typisk normal elektronisk regenerativ pause inkluderer få dele som 68 Ohm modstand, effekttransistor og nogle spændingsdelere og zener.

Kommentarer

• Din ” BTW ” mangler kontekst. Kan du udvide det lidt?
• Regenerative modstande, der typisk bruges i servoer med > 100W output og mere. DC-strømkilde er fyldt med 3-faset bro og regen-kredsløb parallelt. Når spænding overstiger busens nominelle spænding (f.eks. 55V > 48V), eller CPU beslutter at bremse, åbner overspændingssensoren effekttransistoren, og den høje strøm strømmer gennem modstanden. Af en eller anden grund er dette område fyldt med ubrugelige patenter, så det er ikke let at google til selvforklarende skemaer.

En typisk børstemotor kan med rimelighed modelleres som en ideel motor i serie med en modstand og en induktor. En ideel motor vises elektrisk som en nulmodstandsspændingsforsyning / klemme (i stand til at skaffe eller synke strøm), hvis polaritet og spænding er et konstant multiplum af rotationshastighed. Det producerer konverteringsmoment til strøm og omvendt, idet momentet er et konstant multiplum af strømmen. For at finde ud af bremseadfærd skal du blot bruge modellen med en modstand svarende til motorens jævnstrømsmodstand, når den er stoppet. Induktansen kan sandsynligvis ignoreres, undtagen når man forsøger hurtigt at tænde og slukke for motorstrømmen (f.eks. Med et PWM-drev ).

Kortslutning af motorens ledninger vil medføre strøm til at strømme lig med forholdet mellem åben kredsløbsspænding (ved sin nuværende hastighed) og modstand. Dette vil medføre, at bremsemomentet er stort set lige så stort som momentet det ville resultere, hvis denne spænding blev påført motoren eksternt, mens den blev standset; den vil også sprede den samme mængde strøm i motorviklingerne som det standsscenario.