Bremser en DC-børstet motor

Hva de sa … pluss / men:

Når kortslutning gjelder for DC-motorens terminaler vil rotoren og eventuell tilkoblet belastning bli bremset raskt. «Raskt» er systemavhengig men da bremsekraften kan være noe over toppmotorkraften, vil bremsingen vanligvis være betydelig.

I de fleste tilfeller er dette en tålelig ting å gjøre hvis du synes resultatet er nyttig.

Bremsekraft er omtrent I ^ 2R

• hvor jeg = motorens opprinnelige kortslutningsbremsestrøm (se nedenfor) og

• R = motstand av krets dannet inkludert motor-rotormotstand + ledninger + børstemotstand hvis relevant + eventuell ekstern motstand.

Ved å bruke kortslutning oppnås maksimal motorbremsing du kan oppnå uten bruke ekstern omvendt EMF (som noen systemer gjør). Mange nødstoppsystemer bruker rotorkortslutning for å oppnå en «crash stop». Den resulterende strømmen vil trolig være begrenset av kjernemetning (bortsett fra i noen få spesielle tilfeller der det brukes luftkjerne eller veldig store luftspalter.) Ettersom motorer generelt er designet for å gjøre rimelig effektiv bruk av magnetmaterialet, vil du vanligvis oppdage at maksimum kortsluttet strøm på grunn av kjernemetning overstiger ikke den maksimale nominelle konstruksjonsstrømmen. Som andre har bemerket, kan du få situasjoner der energien som kan leveres er dårlig for motorens helse, men det er lite sannsynlig at du vil håndtere disse med mindre du har en motor fra et ekstra elektrisk lokomotiv, gaffeltruck eller generelt seriøst stort utstyr .

Du kan «lette på dette» ved å bruke metoden nedenfor. Jeg har spesifisert 1 ohm for nåværende målingsformål, men du kan bruke det som passer.

Som en test, prøv å si en si 1 ohm motstand og følg spenningen over den når den brukes som motorbrems. Strøm = I = V / R eller her V / 1 så I = V. Effektavledning vil være I ^ R eller for 1 ohm topp Effekt med være toppforsterkere i kvadrat (eller motstand Volt i kvadrat for en 1 ohm motstand. F.eks. 10A topp motorstrøm vil midlertidig produserer 100 Watt til 1 ohm. Du kan ofte, men motstander på si 250 Watt i overskuddsbutikker for svært beskjedne summer. Selv en 10 Watt trådmotstand av keramisk kropp skal tåle mange ganger sin nominelle effekt i noen sekunder. Disse er vanligvis wire viklet, men induktansen bør være lav nok til at den ikke er relevant i denne applikasjonen.

En annen utmerket kilde til motstandselement er Nichrome eller Constantan (= Nickel Copper) eller lignende ledning – enten fra en elektrisk distributør eller den tidligere fra gamle elektriske varmeelementer. Elektrisk varmeelementledning er typi klassifisert for 10 ampere kontinuerlig (når det lyser varmeapparat-kirsebærrødt). Du kan plassere flere tråder parallelt for å redusere motstanden. Dette er vanskelig å lodde på vanlig måte. Det er måter, men det er enkelt å «spille» å klemme lengder i skrutilkoblinger.

En mulighet er en lyspære med omtrent riktig rangering. Mål dens kalde motstand og etabler dens nominelle strøm ved I = Watts_rated / Vrated. Merk at den varme motstanden vil være flere til mange ganger den kalde motstanden. Når et nåværende trinn (eller strøm dør til et spenningstrinn) påføres en pære, vil den i utgangspunktet presentere sin kalde motstand som deretter vil øke når den varmes opp. Avhengig av tilgjengelig energi og pæreklassifisering, kan pæren lyse opp til full lysstyrke eller knapt skinne. for eksempel vil en 100 Watt 100 VAC glødelampe bli vurdert til 100 Watt / 110 VAC ~ = 1 Amp. Den varme motstanden vil være omtrent R = V / I = 110/1 = ~ 100 ohm. Den kalde motstanden vil kunne måles, men kan være i intervallet 5 til 30 Ohm. Hvis den innledende strømmen til pæren er si 100 Watt, vil den «lyse opp» raskt. Hvis strømmen til å begynne med er si 10 watt, vil den sannsynligvis ikke komme over et glimt. datalogger av Vbulb og I-pære og påfølgende plotting av V & I og oppsummerer VI-produktet som motorbremser. Et forsiktig håndterende oscilloskop vil gi en god ide og bruk av to meter og stor forsiktighet kan være god nok.

Noen SMÅ vindturbiner bruker rotorkortslutning som en overhastighetsbrems når vindhastighetene blir for raske for rotoren. Når motoren ikke er mettet, stiger strømmen omtrent som V x I eller kvadrat av vindhastighet (eller rotor).Når maskinen mettes magnetisk og blir en nesten konstant strømkilde, øker effekten omtrent lineært med rotorhastighet eller vindhastighet. MEN da vindenergi er proporsjonal med kubikkens rotorhastighet, er det tydelig at det vil være en maksimal rotorhastighet utover hvilken inngangsenergi overstiger maks tilgjengelig bremsekraft. Hvis du kommer til å være avhengig av rotorkorting for overhastighetskontroll, vil du virkelig virkelig starte rotorkortet bremsing godt under inngangs- / utgangsovergangshastigheten. Unnlatelse av å gjøre dette kan bety at en plutselig vindkast skyver rotorhastigheten over den kritiske grensen, og den vil gjerne stikke av. Runaway vindturbiner i vind med høy hastighet kan være morsomme å se på hvis du ikke eier dem og står veldig trygt. Hvis begge disse ikke gjelder, bruk mye sikkerhetsmargin.

Sannsynlig bremsing profilen kan bestemmes semi empirisk som følger.

1. Dette er den vanskelige delen :-). Beregn rotor og last lagret energi. Dette er utenfor omfanget av dette svaret, men er standardtekst Fakta inkluderer masser og treghetsmomentet for roterende deler. Den resulterende lagrede energien vil ha termer i RPM ^ 2 (sannsynligvis) og noen andre faktorer.

2. spin shorted rotor ved forskjellige hastigheter og bestemme tap ved gitt RPM. Dette kan gjøres med et dynamometer, men noen strømmålinger og kretsegenskaper bør være tilstrekkelige. Vær oppmerksom på at rotoren vil varme opp under bremsing. Dette kan eller ikke kan være signifikant. Også en motor som har kjørt en stund mens det kan ha varme rotorviklinger før bremsing. Disse mulighetene må inkluderes.

3. Gjør enten en analytisk løsning basert på ovennevnte (enklere) for å skrive et interativt program for å bestemme hastighet / effekttapskurve. Noe som et Excel-regneark vil gjøre dette enkelt. Tidsteg kan endres for å observere resultatene.

For maksimal sikkerhet for å spille kan motoren kobles til en motstand på 1 ohm (si) og spinnes opp ved hjelp av en ekstern stasjon – f.eks. borepresse, batteri håndbor (råhastighetskontroll) etc. Spenning over lastmotstanden gir strøm.

Motoren din vil fungere som en generator – såkalt «elektrisk bremsing». Kretsen vil være dannet av motorspolen og hva du kobler til den. Strømmen vil avhenge av den kretsmotstanden.

Siden spolen og de andre komponentene er koblet sekvensielt, vil strømmen være lik i alle deler av kretsen. Hvis du kortere motoren, vil motstanden bare avhenge av spolemotstanden. Dette kan føre til ganske høy strøm, som avhengig av eksakt motordesign og hastighet på det tidspunktet du begynner å bremse, kan varme opp motoren, noe som kan føre til at spolen brenner eller smelter. Tenk på jernbanetog – de må bruke massive motstander for elektrisk oppbremsing, og de varmes opp betraktelig.

Hvis du kortere terminaler, vil den kinetiske energien spres på motordeler.

• viklingene blir oppvarmet
• høy strøm vil strømme gjennom børstene og forårsake lysbue
• på lang sikt, børstene vil råtne opp og skape ledende støv på kommutatorring
• kommutatorringen blir til slutt permanent kortslutning og forårsaker overstrøm
• til slutt vil strømbrytere, styring av motoren bli overbelastet og mislykkes (for eksempel: transistorer)

Btw. Typisk normal elektronisk regenerativ pause inkluderer få deler som 68 Ohm motstand, effekt transistor og noen spenningsdelere og zener.

Kommentarer

• Din » BTW » mangler sammenheng. Kan du utvide det litt?
• Regenerative motstander som vanligvis brukes i servoer med > 100W utgang og mer. DC strømkilde er lastet med 3-faset bro og regen krets parallelt. Når spenningen overstiger bussens nominelle spenning (si 55V > 48V), eller CPU bestemmer seg for å bremse, åpner overspenningssensoren effekttransistoren og høy strøm strømmer gjennom motstanden. Av en eller annen grunn er dette området fullt av unyttige patenter, så det er ikke lett å google for selvforklarende skjemaer.

Vurder hva som skjer hvis du bruker full motorspenning når motoren er i ro. Full spenning vises over armaturmotstanden som vil spre maksimal effekt. Når motorens dreiemoment akselererer den mekaniske belastningen, stiger motorhastigheten, derav back-emf og strømmen, og dermed faller kraften i ankeret. Til slutt er back-emf nesten lik inngangsspenningen, og kraften som ledes av ankeret når et tomgangsnivå.

Vurder nå å fjerne inngangsspenningen og kortslutte ankeret. Hele back-emf vises nå over ankeret som forsvinner nesten like mye som det gjorde da du startet.Til slutt reduserer motorens dreiemoment den mekaniske belastningen, og til slutt stopper motoren.

Så ankringens kraftuttak følger omtrent den samme kurven mot tid når du starter eller stopper. Så hvis motoren din kan overleve med full motorspenning påført fra hvile, kan den overleve når den er kortsluttet med full hastighet.

Som sharptooth sier, i tog kan bremsemotstand brukes til å dumpe lastekraft, men full motorspenning påføres ikke fra hvile. Jeg er ikke ekspert på toppmoderne togdesign, men på gamle London-tog, ballastmotstander ble koblet i serie med ankeret og gradvis slått ut når toget samlet fart.

En typisk børstemotor kan rimelig modelleres som en ideell motor i serie med en motstand og en induktor. En ideell motor vil vises elektrisk som en nullmotstandsspenning / klemme (som er i stand til å skaffe eller synke kraft) hvis polaritet og spenning er et konstant multiplum av rotasjonshastigheten. Det vil produsere konvertert dreiemoment til strøm og omvendt, med dreiemomentet som et konstant multiplum av strømmen. For å finne ut bremseoppførselen, bruk bare modellen med en motstand som er lik motorens DC-motstand når den er stoppet. Induktansen kan sannsynligvis ignoreres, bortsett fra når man prøver å slå motorstrømmen raskt av og på (f.eks. Med en PWM-stasjon ).

Ved å kortslutte ledningene til en motor vil strømmen strømme lik forholdet mellom åpen kretsspenning (ved nåværende hastighet) og motstand. Dette vil føre til at bremsemomentet er omtrent like stort i forhold til dreiemomentet det ville oppstå hvis denne spenningen ble påført motoren eksternt mens den ble stanset; den vil også spre samme mengde kraft i motorviklingene som det stallscenariet.