DCブラシ付きモーターのブレーキング

彼らが言ったこと…プラス/しかし：

DCモーターの端子に短絡が発生すると、ローターと取り付けられた負荷は急速にブレーキがかかります。「急速に」はシステムに依存します。ただし、ブレーキ力はモーターのピーク設計力をいくらか上回っている可能性があるため、通常はブレーキが重要になります。

ほとんどの場合、結果が役立つと思われる場合、これは耐えられることです。

ブレーキ力は約I ^ 2R

• ここで、I =モーターの初期短絡ブレーキ電流（以下を参照）および

• R =モーターローター抵抗+配線+必要に応じてブラシ抵抗+外部抵抗を含む形成された回路の抵抗。

短絡を適用すると、なしで達成できる最大のモーターブレーキが達成されます。外部逆EMFの適用（一部のシステムではこれを行います）。多くの緊急停止システムは、ローター短絡を使用して達成します。 「クラッシュストップ」。結果として生じる電流は、おそらくコアの飽和によって制限されます（空芯または非常に大きなエアギャップが使用されるいくつかの特別な場合を除く）。モーターは一般に磁性材料を適度に効率的に使用するように設計されているため、通常、最大短絡が発生します。コアの飽和による電流は、最大定格設計動作電流を大幅に超えることはありません。他の人が指摘しているように、供給できるエネルギーがモーターの健康に悪い状況になる可能性がありますが、予備の電気機関車、フォークリフト、または一般的に非常に大きな機器からのモーターがない限り、これらに対処する可能性は低いです。

以下の方法を使用して、「これを緩和」できます。電流測定の目的で1オームを指定しましたが、適切なものを使用できます。

テストとして、たとえば1オームの抵抗を使用して、モーターブレーキとして使用した場合の両端の電圧を観察します。電流= I = V / RまたはここではV / 1なので、I = Vです。消費電力はI ^ R、または1オームのピークワット数でピークアンペアの2乗（または1オームの抵抗の場合は抵抗ボルトの2乗。たとえば、10Aのピークモーター電流は一時的に100ワットを1オームに生成します。余剰店舗で定格250ワットの電力抵抗器を使用すると、非常に控えめな金額になります。セラミックボディの10ワットの巻線抵抗器でも、数秒間は定格電力の何倍にも耐えることができます。これらは通常、巻線ですが、インダクタンスはこのアプリケーションに関係しないように十分に低くする必要があります。

抵抗素子のもう1つの優れた供給源は、ニクロムまたはコンスタンタン（=ニッケル銅）または同様のワイヤです。または古い電気ヒーター要素からの前者。電気ヒーター要素のワイヤーは典型的です連続10アンペアの定格（ヒーター-バー-チェリー-赤に光るとき）。複数のストランドを並列に配置して、抵抗を減らすことができます。これは通常の方法でははんだ付けが困難です。方法はいくつかありますが、「遊び」が簡単なのは、ネジ留め式端子台に長さを固定することです。

可能性は、ほぼ正しい評価の電球です。その耐寒性を測定し、I = Watts_rated / Vratedによって定格電流を確立します。高温抵抗は低温抵抗の数倍から数倍になることに注意してください。電流ステップ（または電圧ステップへの電流ダイ）が電球に適用されると、最初は耐寒性を示し、その後、ウォームアップするにつれて増加します。利用可能なエネルギーと電球の定格に応じて、電球は完全な明るさまで光るか、ほとんどちらつかない場合があります。たとえば、100ワットの100 VAC白熱電球の定格は、100ワット/ 110VAC〜 = 1アンペアです。高温抵抗は約R = V / I = 110/1 = 〜100オームになります。低温抵抗は測定できますが、たとえば5〜30オームの範囲になります。電球への初期電力が100ワットと言われると、急速に「明るく」なります。最初に電力が10ワットと言われると、おそらくきらめきを超えることはありません。電球の動作を最もよく分析するには、2つのチャネルを使用します。 VbulbとI電球のデータロガーとそれに続くV & Iのプロット、およびモーターブレーキとしてのVI製品の合計。慎重に取り扱うオシロスコープは、2メートルの公正なアイデアと使用法を提供します。細心の注意を払えば十分かもしれません。

一部の小型風力タービンは、風速がローターに対して速すぎる場合、オーバースピードブレーキとしてローター短絡を使用します。モーターが飽和していない場合、出力はほぼV xIまたは正方形として上昇します。風（またはローター）速度の。機械が磁気的に飽和してほぼ定電流源になると、出力はローター速度または風速にほぼ比例して増加します。しかし、風力エネルギーはローター速度の3乗に比例するため、入力エネルギーが利用可能な最大ブレーキ力を超える最大ローター速度が存在することは明らかです。過速度制御をローター短絡に依存する場合は、入力/出力クロスオーバー速度よりもかなり低い速度でローター短絡ブレーキを開始する必要があります。これを怠ると、突然の突風によってローター速度が臨界限界を超えてしまい、喜んで逃げてしまう可能性があります。高速風で暴走する風力タービンは、所有しておらず、非常に安全な場所に立っている場合、見るのが楽しいかもしれません。これらの両方が当てはまらない場合は、多くの安全マージンを使用してください。

ブレーキをかける可能性があります。プロファイルは、次のように半経験的に決定できます。

1. これは難しい部分です:-)ローターと負荷の蓄積エネルギーを計算します。これはこの回答の範囲を超えていますが、標準テキストです。要因には、回転部品の質量と慣性モーメントが含まれます。結果として蓄積されるエネルギーには、RPM ^ 2（おそらく）およびその他のいくつかの要因が含まれます。

2. スピンショートさまざまな速度でローターを回転させ、特定のRPMで損失を決定します。これはダイナモメーターで行うことができますが、いくつかの電流測定と回路特性で十分です。ローターはブレーキング時に加熱されることに注意してください。これは重要な場合と重要でない場合があります。ブレーキをかける前にローター巻線が温かくなる可能性があります。これらの可能性を含める必要があります。

3. 速度/電力損失曲線を決定するための対話型プログラムを作成する上記の（より簡単な）分析ソリューションのいずれかを実行します。エクセルスプレッドシートのようなものはこれを簡単に行うことができます。タイムステップを変更して結果を観察できます。

安全性を最大限に高めるために、モーターを1オーム（たとえば）の抵抗に接続し、外付けドライブを使用して回転させることができます。ドリルプレス、バッテリーハンドドリル（粗速度制御）など。負荷抵抗の両端の電圧が電流を供給します。

モーターは発電機として機能します。いわゆる「電気ブレーキ」です。回路はモーターコイルとそれに接続するもので構成されます。電流はその回路抵抗に依存します。

コイルと他のコンポーネントが順番に接続されているため、電流は回路のすべての部分で等しくなります。モーターを短絡すると、抵抗はコイルの抵抗のみに依存します。これはかなり高い電流につながる可能性があり、正確なモーターの設計とブレーキをかけ始めた時点での速度によっては、モーターが熱くなり、コイルの焼損や溶融につながる可能性があります。鉄道列車を考えてみてください。電気ブレーキには大規模な抵抗を使用する必要があり、かなり熱くなります。

端子では、運動エネルギーはモーター部品で消費されます。

• 巻線が加熱されます
• 大電流がブラシに流れてアーク放電を引き起こします
• 長期的には、ブラシが腐敗して導電性のほこりが発生します整流子リング
• 整流子リングは最終的に永久的な短絡点になり、過電流が発生します
• 最終的には電源スイッチになり、モーターの制御に過大なストレスがかかり、故障します（例：トランジスタ）

ところで。典型的な通常の電子回生ブレークには、68オームの抵抗、パワートランジスタ、一部の分圧器とツェナーなどのいくつかの部品が含まれます。

コメント

• あなたの" BTW "にはコンテキストがありません。それを少し拡張できますか？
• > 100W出力以上のサーボで通常使用される回生抵抗器。 DC電源には、三相ブリッジと再生回路が並列に搭載されています。電圧がバスの公称電圧（たとえば55V > 48V）を超えるか、CPUがブレーキをかけることを決定すると、過電圧センサーがパワートランジスタを開き、抵抗器に大電流が流れます。何らかの理由で、この領域は役に立たない特許でいっぱいなので、自明の回路図をグーグルで検索するのは簡単ではありません。

モーターが停止しているときにモーターの全電圧を印加するとどうなるかを考えてください。最大電力を消費する電機子抵抗の両端に全電圧が現れます。モーターのトルクが機械的負荷を加速すると、モーターの速度、つまり逆起電力が上昇し、電流、つまり電機子の電力が低下します。最終的に、逆起電力は入力電圧にほぼ等しくなり、電機子によって消費される電力はアイドルレベルに達します。

次に、入力電圧を削除して電機子を短絡することを検討してください。完全な逆起電力がアーマチュア全体に表示され、開始時とほぼ同じように消散します。最終的に、モーターのトルクによって機械的負荷が遅くなり、最終的にモーターが停止します。

したがって、電機子の消費電力は、開始時または停止時に時間に対してほぼ同じ曲線に従います。したがって、モーターが静止状態から完全なモーター電圧を印加されても生き残ることができれば、アーマチュアが全速力で短絡されても生き残ることができます。負荷電力ですが、完全なモーター電圧は静止状態から印加されません。私は最先端の列車設計の専門家ではありませんが、古いロンドンのチューブ列車では、バラスト抵抗器が電機子と直列に接続され、徐々にスイッチアウトされました列車が速度を上げたとき。

一般的なブラシモーターは、抵抗器と直列の理想的なモーターとして合理的にモデル化できます。とインダクタ。理想的なモーターは、極性と電圧が回転速度の一定の倍数であるゼロ抵抗電圧供給/クランプ（電力のソースまたはシンクが可能）として電気的に表示されます。トルクは電流の一定の倍数であり、トルクを電流に、またはその逆に変換します。ブレーキ動作を理解するには、ストール時のモーターのDC抵抗に等しい抵抗を備えたモデルを使用するだけです。モーター電流のオンとオフをすばやく切り替えようとしている場合を除いて、インダクタンスはおそらく無視できます（たとえば、PWMドライブを使用）。 。

モーターのリード線を短くすると、抵抗に対する開回路電圧（現在の速度）の比率に等しい電流が流れます。これにより、ブレーキトルクはトルクとほぼ同じ大きさになります。これは、モーターがストールしているときにその電圧がモーターに外部から印加された場合に発生します。また、モーターの巻線で、そのストールシナリオと同じ量の電力を消費します。