Een gelijkstroommotor met borstels remmen

Wat ze zeiden … plus / maar:

Als er een kortsluiting is met de aansluitingen van een gelijkstroommotor, worden de rotor en eventuele aangesloten belasting snel afgeremd. “Snel” is systeemafhankelijk maar aangezien het remvermogen iets boven het maximale motorontwerpvermogen kan liggen, zal het remmen gewoonlijk aanzienlijk zijn.

In de meeste gevallen is dit draaglijk als u het resultaat nuttig vindt.

Het remvermogen is ongeveer I ^ 2R

• waarbij I = initiële kortsluitremstroom van de motor (zie hieronder) en

• R = weerstand van gevormd circuit inclusief motor-rotorweerstand + bedrading + borstelweerstand indien relevant + eventuele externe weerstand.

Door een kortsluiting toe te passen, wordt het maximale motorremvermogen bereikt dat u kunt bereiken zonder externe omgekeerde EMF toepassen (wat sommige systemen doen) Veel noodstopsystemen gebruiken rotorkortsluiting om te bereiken een “crash stop”. De resulterende stroom zal waarschijnlijk worden beperkt door kernverzadiging (behalve in enkele speciale gevallen waarin een luchtkern of zeer grote luchtspleten worden gebruikt). Aangezien motoren over het algemeen zijn ontworpen om redelijk efficiënt gebruik te maken van hun magnetisch materiaal, zult u gewoonlijk merken dat die maximale kortgesloten stroom als gevolg van kernverzadiging is niet veel hoger dan de maximale nominale ontwerpstroom. Zoals anderen al hebben opgemerkt, kun je situaties krijgen waarin de energie die kan worden geleverd slecht is voor de gezondheid van de motor, maar het is onwaarschijnlijk dat je hiermee te maken krijgt, tenzij je een motor hebt van een reserve-elektrische locomotief, vorkheftruck of over het algemeen een serieus groot apparaat. .

U kunt “dit gemakkelijker maken” door de onderstaande methode te gebruiken. Ik heb 1 ohm gespecificeerd voor stroommeting, maar je kunt alle kleuren gebruiken.

Probeer als test bijvoorbeeld een weerstand van 1 ohm te gebruiken en observeer de spanning eroverheen wanneer deze als motorrem wordt gebruikt. Stroom = I = V / R of hier V / 1 dus I = V. Vermogensdissipatie zal I ^ R zijn of voor 1 ohm piek Wattage met zijn piekampère in het kwadraat (of weerstand Volt in het kwadraat voor een 1 ohm weerstand. Bijv. 10A piek motorstroom zal tijdelijk produceren 100 watt in 1 ohm. Je kunt vaak weerstanden van bijvoorbeeld 250 watt in overtollige winkels kopen voor zeer bescheiden bedragen. Zelfs een 10 watt draadgewonden weerstand met keramische behuizing zou gedurende een paar seconden vele malen zijn nominale vermogen moeten kunnen weerstaan. draadgewonden, maar de inductie moet laag genoeg zijn om niet relevant te zijn in deze toepassing.

Een andere uitstekende bron van weerstandselementen is Nichrome of Constantan (= nikkelkoper) of soortgelijke draad – ofwel van een elektrische verdeler of de eerste van oude elektrische verwarmingselementen Draad van elektrisch verwarmingselement is typi cally geschikt voor 10 Ampère continu (wanneer het gloeit verwarmingsbalk-kersenrood). U kunt meerdere strengen parallel plaatsen om de weerstand te verminderen. Dit is met normale middelen moeilijk te solderen. Er zijn manieren, maar gemakkelijk om te “spelen” is om lengtes in aansluitblokken vast te schroeven.

Een mogelijkheid is een gloeilamp met ongeveer de juiste beoordelingen. Meet zijn koude weerstand en bepaal zijn nominale stroom door I = Watts_rated / Vrated. Merk op dat de hete weerstand meerdere tot vele malen de koude weerstand zal zijn. Wanneer een stroomstap (of stroom die naar een spanningsstap gaat) wordt toegepast op een lamp, zal deze aanvankelijk zijn koude weerstand vertonen, die vervolgens zal toenemen naarmate hij opwarmt. Afhankelijk van de beschikbare energie en het lampvermogen kan de lamp op volle sterkte of nauwelijks glimmen. bijv. een 100 Watt 100 VAC gloeilamp zal een vermogen hebben van 100 Watt / 110 VAC ~ = 1 Amp. De hete weerstand zal ongeveer R = V / I = 110/1 = ~ 100 Ohm zijn. De koude weerstand kan worden gemeten, maar kan in het bereik van bijvoorbeeld 5 tot 30 Ohm liggen. Als het aanvankelijke vermogen van de lamp bijvoorbeeld 100 watt is, zal het snel oplichten. Als het vermogen in eerste instantie 10 watt is, zal het waarschijnlijk niet boven een glimp uitkomen. De beste analyse van wat een lamp doet, is door middel van twee kanalen. datalogger van de gloeilamp van Vbulb en I en daaropvolgend plotten van V & I en het optellen van het VI-product terwijl de motor remt. Een zorgvuldig behandelde oscilloscoop geeft een redelijk idee en een gebruik van twee meter en grote zorg is misschien goed genoeg.

Sommige KLEINE windturbines gebruiken rotorkortsluiting als een rem met te hoge snelheid wanneer de windsnelheden te hoog worden voor de rotor. Als de motor niet verzadigd is, stijgt het vermogen ongeveer als V x I of vierkant van windsnelheid (of rotor).Wanneer de machine magnetisch verzadigd raakt en een vrijwel constante stroombron wordt, neemt het vermogen ongeveer lineair toe met de rotorsnelheid of windsnelheid. MAAR aangezien windenergie evenredig is met de in blokjes gesneden rotorsnelheid, is het duidelijk dat er een maximale rotorsnelheid zal zijn waarboven de inputenergie de maximale beschikbare remkracht overschrijdt. Als je afhankelijk bent van rotorkortsluiting voor over-snelheidsregeling, dan wil je echt heel graag rotor-kortgesloten remmen ver onder de input / output-crossover-snelheid beginnen. Als u dit niet doet, kan een plotselinge windvlaag de rotorsnelheid boven de kritieke limiet duwen en zal hij dan met plezier wegrennen. Op hol geslagen windturbines bij hoge snelheid winden kunnen leuk zijn om naar te kijken als je ze niet bezit en ergens erg veilig staat. Als beide niet van toepassing zijn, gebruik dan veel veiligheidsmarge.

Waarschijnlijk remmen profiel kan semi-empirisch als volgt worden bepaald.

1. Dit is het moeilijke deel :-). Bereken rotor en laad opgeslagen energie. Dit valt buiten het bestek van dit antwoord, maar is standaardtekst boeken. Factoren zijn onder meer massa en het traagheidsmoment van draaiende onderdelen. De resulterende opgeslagen energie heeft termen in RPM ^ 2 (waarschijnlijk) en enkele andere factoren.

2. kortgesloten spin rotor op verschillende snelheden en bepaal verliezen bij een bepaald toerental. Dit zou kunnen worden gedaan met een dynamometer, maar sommige stroommetingen en circuitkenmerken zouden voldoende moeten zijn. Merk op dat de rotor tijdens het remmen warm wordt. Dit kan al dan niet significant zijn. Ook een motor die heeft mogelijk warme rotorwikkelingen voordat wordt geremd. Deze mogelijkheden moeten worden meegenomen.

3. Voer ofwel een analytische oplossing uit op basis van het bovenstaande (eenvoudiger) of schrijf een interactief programma om de curve voor snelheid / vermogensverlies te bepalen. Iets als een Excel-spreadsheet zal dit gemakkelijk doen. De tijdstap kan worden gewijzigd om de resultaten te observeren.

Voor maximale speelveiligheid kan de motor worden aangesloten op een weerstand van (zeg maar) 1 ohm en worden opgestart met behulp van een externe aandrijving, bijv. kolomboormachine, handboormachine op batterijen (ruwe snelheidsregeling) etc. Spanning over de belastingsweerstand geeft stroom.

Je motor gaat werken als een generator – het zogenaamde “elektrisch remmen”. Het circuit wordt gevormd door de motorspoel en alles wat je erop aansluit. De stroom hangt af van de weerstand van die schakeling.

Aangezien de spoel en de andere componenten opeenvolgend zijn verbonden, zal de stroom in alle delen van de schakeling gelijk zijn. Als u de motor kortsluit, is de weerstand uitsluitend afhankelijk van de weerstand van de spoel. Dit kan leiden tot een vrij hoge stroom die, afhankelijk van het exacte motorontwerp en de snelheid op het punt waarop u begint te remmen, de motor kan opwarmen, waardoor de spoel kan verbranden of smelten. Overweeg spoorwegtreinen – ze moeten enorme weerstanden gebruiken voor elektrisch remmen en die worden aanzienlijk heet.

Als je de terminals, zal de kinetische energie op motoronderdelen verdwijnen.

• wikkelingen worden verwarmd
• er zal hoge stroom door de borstels vloeien en vonken veroorzaken
• op lange termijn zullen borstels vervallen en geleidend stof vormen op commutatorring
• de commutatorring zal uiteindelijk een permanent kortsluitpunt worden en overstroom veroorzaken
• uiteindelijk zullen stroomschakelaars, het besturen van de motor overbelast raken en uitvallen (bijvoorbeeld: transistors)

Trouwens Typische normale elektronische regeneratieve onderbreking omvat enkele onderdelen, zoals een 68 Ohm-weerstand, vermogenstransistor en enkele spanningsdelers en zener.

Opmerkingen

• Uw ” BTW ” mist context. Kun je dat een beetje uitbreiden?
• Regeneratieve weerstanden die typisch worden gebruikt in servos met > 100W output en meer. De gelijkstroombron is parallel geladen met een 3-fasenbrug en een regeneratiecircuit. Wanneer de spanning de nominale spanning van de bus overschrijdt (zeg 55V > 48V), of de CPU besluit te remmen, opent de overspanningssensor de vermogenstransistor en vloeit er hoge stroom door de weerstand. Om de een of andere reden staat dit gebied vol met nutteloze patenten, dus het is niet gemakkelijk om te googlen voor zelfverklarende schemas.

Bedenk wat er gebeurt als u de volledige motorspanning toepast terwijl de motor stilstaat. De volledige spanning verschijnt over de ankerweerstand, waardoor het maximale vermogen wordt afgevoerd. Naarmate het motorkoppel de mechanische belasting versnelt, stijgt het motortoerental, en dus de back-emf, en neemt de stroom, dus het vermogen in het anker, af. Uiteindelijk is de back-emf bijna gelijk aan de ingangsspanning en bereikt het door het anker gedissipeerde vermogen een inactief niveau.

Overweeg nu om de ingangsspanning te verwijderen en het anker kort te sluiten. De volledige back-emf verschijnt nu over het anker, dat bijna evenveel verdwijnt als bij het starten.Uiteindelijk vertraagt het motorkoppel de mechanische belasting en uiteindelijk stopt de motor.

De vermogensdissipatie van het anker volgt dus ongeveer dezelfde curve tegen de tijd bij het starten of stoppen. Dus als je motor kan overleven als de volledige motorspanning is aangelegd vanuit rust, kan hij overleven als het anker op volle snelheid wordt kortgesloten.

Zoals Sharptooth zegt, kunnen in treinen remweerstanden worden gebruikt om de laadvermogen, maar de volledige motorspanning wordt niet vanuit rust toegepast. Ik ben geen expert op het gebied van ultramodern treinontwerp, maar op oude Londense buistreinen werden ballastweerstanden in serie geschakeld met het anker en geleidelijk uitgeschakeld naarmate de trein sneller ging.

Een typische borstelmotor kan redelijkerwijs gemodelleerd worden als een ideale motor in serie met een weerstand en een inductor. Een ideale motor zal elektrisch verschijnen als een nulweerstandsspanningstoevoer / -tang (die vermogen kan leveren of afnemen) waarvan de polariteit en spanning een constant veelvoud is van de rotatiesnelheid. Het produceert koppel naar stroom en vice versa, waarbij het koppel een constant veelvoud van de stroom is. Om het remgedrag te achterhalen, gebruikt u eenvoudig het model met een weerstand die gelijk is aan de gelijkstroomweerstand van de motor wanneer deze is afgeslagen; de inductantie kan waarschijnlijk worden genegeerd, behalve wanneer men probeert de motorstroom snel in en uit te schakelen (bijv. Met een PWM-aandrijving ).

Door het kortsluiten van de draden van een motor zal de stroom vloeien gelijk aan de verhouding tussen de nullastspanning (bij de huidige snelheid) en de weerstand. Dit veroorzaakt een remkoppel dat ongeveer gelijk is aan het koppel dat zou het gevolg zijn als die spanning extern op de motor zou worden toegepast terwijl deze was afgeslagen; het zal ook dezelfde hoeveelheid stroom in de motorwikkelingen dissiperen als dat blokkeringscenario.