Гальмування двигуна щіткою постійного струму

Що станеться, якщо я зачешу клеми постійного струму, коли живлення відключено, але вона все одно вільна?

За кількома джерелами, це гальмувало б мотор. Це має сенс. Але вони також згадують про використання масиву силових резисторів, а не лише для укорочення клем. Що буде, якби я просто вкоротив термінали?

Що вони сказали ... плюс / але:

Якщо коротке замикання застосовується до клем двигуна постійного струму, ротор і будь-яке приєднане навантаження буде гальмуватися швидко. "Швидко" залежить від системи, але оскільки потужність гальмування може бути дещо вище пікової потужності конструкції двигуна, гальмування зазвичай буде суттєвим.

У більшості випадків це важливо зробити, якщо ви вважаєте результат корисним.

Гальмова потужність становить приблизно I ^ 2R

• де I = початковий гальмівний струм короткого замикання двигуна (див. нижче) та

• R = опір схеми, що утворюється, включаючи опір двигуна-ротора + проводка + опір щітки, якщо стосується + будь-який зовнішній опір.

Застосування короткого замикання дозволяє досягти максимального гальмування двигуна, якого ви можете досягти, не застосовуючи зовнішній ЕРС зворотного (що деякі системи роблять). У багатьох системах аварійної зупинки використовується короткі ротори для досягнення "аварійної зупинки". Отриманий струм, ймовірно, буде обмежений насиченням сердечника (за винятком кількох спеціальних випадків, коли використовуються повітряні подушки або дуже великі зазори в повітрі.) Оскільки мотори, як правило, розроблені таким чином, щоб використовувати їх магнітний матеріал досить ефективно, ви зазвичай вважаєте, що максимальний короткий струм через насиченість сердечника не значно перевищує максимальний номінальний робочий струм. Як зазначали інші, у вас можуть виникнути ситуації, коли енергія, яка може бути доставлена, погана для здоров'я двигунів, але ви навряд чи з цим будете мати справу, якщо у вас не буде двигуна із запасного електричного локомотива,

Ви можете "полегшити це", скориставшись наведеним нижче методом. Я вказав 1 Ом для поточних цілей вимірювання, але ви можете використовувати будь-які підходи.

В якості тесту спробуйте використовувати резистор, що говориться, 1 Ом, і спостерігайте за напругою на ньому, коли він використовується як моторне гальмо. Струм = I = V / R або тут V / 1, тому I = V. Розсіювання потужності буде I ^ R або для піку 1 Ом. Влада з піковими амперними квадратиками (або резисторними напругами в квадраті для резистора 1 Ом. Наприклад, піковий двигун 10А струм тимчасово призведе до 100 Вт в 1 Ом. Ви можете часто, але силові резистори, наприклад, 250 Вт в надлишкових магазинах за дуже скромні суми. Навіть керамічний 10-ваттовий резистор з дротом повинен витримувати багато разів свою номінальну потужність протягом декількох секунд. Зазвичай це намотування дроту, але індуктивність повинна бути досить низькою, щоб не бути актуальною в цій заявці.

Ще одне чудове джерело резисторного елемента - ніхром або константан (= нікелевий казан) або подібний провід - або від електричного розподільника, або колишнього від старих елементів електричного нагрівача. Провід електричного нагрівача, як правило, розрахований на 10 Ам безперервного дії (коли він світиться нагрівачем-бар-вишнево-червоним). Для зменшення опору можна розмістити паралельно кілька пасм. Це важко паяти звичайними засобами. Існують способи, але легко "грати" - затискати довжини в клемних блоках.

Можливість - це лампочка щодо правильних оцінок. Виміряйте його холодостійкість і встановіть його номінальний струм по I = Watts_rated / Vrated. Зверніть увагу, що жаростійкість буде в декілька-багато разів холодостійкістю. Коли на лампу застосовується струмовий крок (або струм відмирає до напруги), спочатку він подає його холодостійкість, яка потім збільшуватиметься в міру прогрівання. Залежно від наявної енергії та номінальної лампочки, лампочка може світитися до повної яскравості або навряд чи може блимати. наприклад, лампа розжарювання на 100 Вт 100 В змінного струму буде оцінена в 100 Вт / 110 В перем. току ~ = 1 Ампер. Це гарячий опір буде приблизно R = V / I = 110/1 = ~ 100 Ом. Його холодостійкість можна буде виміряти, але вона може бути в діапазоні 5–30 Ом. Якщо початкова потужність в колбі становить 100 Вт, вона швидко "загориться". Якщо потужність спочатку становить 10 Вт, вона, ймовірно, не вийде за межі. Найкращий аналіз того, що робить лампочка, був би двома канальними реєстраторами даних колби Vbulb та I та подальшим побудовою V & I та підведенням підсумків VI продукту як моторних гальм. Обережно рукоятка осцилоскопа дасть гарне уявлення та використання двох метрів, і велика обережність може бути досить хорошою.

Деякі невеликі вітрогенератори використовують короткочасний гальмовий ротор, коли швидкість руху вітру стає занадто швидкою для ротора. Коли двигун не насичений, потужність на виході збільшується приблизно як V x I, або квадратна швидкість вітру (або ротора). Коли машина магнітно насичується і стає джерелом майже постійного струму, потужність збільшується приблизно лінійно зі швидкістю ротора або швидкістю вітру. Але, оскільки енергія вітру пропорційна кубічній швидкості обертання, очевидно, що буде максимальна швидкість обертання, понад яку вхідна енергія перевищує максимум наявних зусиль гальмування. Якщо ви будете залежати від замикання ротора для керування надшвидкістю, то ви дійсно дуже хочете запустити короткочасне гальмування ротора набагато нижче швидкості кроссовера вводу / виходу. Якщо цього не зробити, це може означати, що раптовий порив підштовхне швидкість обертання вище критичної межі, і тоді він щасливо втече. Вітрові турбіни, що розбігаються у вітри з високою швидкістю, можуть бути цікавими для перегляду, якщо ви не володієте ними та стоїте десь дуже безпечно. Якщо вони не застосовуються, використовуйте велику норму безпеки.

Вірогідний гальмівний профіль можна визначити напів емпірично наступним чином.

1. Це важка частина :-). Обчисліть ротор і завантажте накопичену енергію. Це виходить за рамки цієї відповіді, але є стандартним текстом книжок. До факторів відносяться маса і момент інерції обертових деталей. Отримана накопичена енергія матиме вираження у RPM ^ 2 (ймовірно) та деяких інших факторах.

2. віджимають короткочасний ротор з різними швидкостями і визначають втрати при заданих оборотах. Це можна зробити за допомогою Динамометра, але деяких поточних вимірювань та характеристик ланцюга повинно бути достатньо. Зверніть увагу, що ротор буде нагріватися при гальмуванні. Це може бути або не бути суттєвим. Також двигун, який працює деякий час, може мати теплі обмотки ротора до гальмування. Ці можливості потрібно включити.

3. Зробіть або аналітичне рішення, засноване на вищенаведеному (простіше), складіть інтерактивну програму для визначення кривої швидкості / втрати потужності. Щось на зразок аркуша розкладу Excel зробити це легко. Час кроку може бути змінено для спостереження за результатами.

Для максимальної безпеки гри мотор можна підключити до резистора 1 Ом (скажімо) і закрутитися за допомогою зовнішнього приводу - наприклад, буровий прес, ручне свердло акумулятора (сире регулювання швидкості) тощо. Напруга на резисторі навантаження дає струм.

Ваш мотор працюватиме як генератор - так зване "електричне гальмування". Схема буде формуватися з моторної котушки і все, що ви підключите до неї. Струм буде залежати від опору ланцюга.

Оскільки котушка та інші компоненти підключені послідовно, струм буде рівним у всіх частинах ланцюга. Якщо короткий мотор, опір буде залежати виключно від опору котушки. Це може призвести до досить високого струму, який залежно від точної конструкції двигуна та його швидкості в момент запуску гальмування може нагріти мотор, що може призвести до горіння або плавлення котушки. Розгляньте залізничні поїзди - вони повинні використовувати масивні резистори для електричного гальмування, і вони значно нагріваються.

Якщо затримати клеми, кінетична енергія буде розсіюватися на частинах двигуна.

• обмотки будуть нагріватися
• високий струм буде протікати через щітки і спричиняти дуги
• в довгостроковому періоді пензлі будуть загнивати і створювати струмопровідний пил на комутаційному кільці
• кінцеве кільце комутатора з часом стане постійною точкою замикання, викликаючи надмірний струм
• врешті-решт вимикачі живлення, що керують двигуном, будуть перенапружені та виходять з ладу (наприклад: транзистори)

Btw. Типовий звичайний електронний відновлювальний перерва включає кілька деталей, таких як резистор потужністю 68 Ом, силовий транзистор та деякі дільники напруги та стабілітрони.

Поміркуйте, що станеться, якщо ви подаєте повну напругу двигуна, коли двигун знаходиться в спокої. Повна напруга з’явиться на всій опорі арматури, що розсіює максимальну потужність. Оскільки обертовий момент двигуна прискорює механічне навантаження, швидкість двигуна, отже, задній емф, піднімається і струм, отже, потужність в арматурі падає. Врешті-решт, задній випромінювач майже дорівнює вхідній напрузі, і потужність, що розсіюється арматурою, досягає простою.

Тепер розглянемо зняття вхідної напруги та укорочення арматури. Повна задня частина ЕМП з'являється по всій арматурі, яка розсіюється майже так само, як і при запуску. Врешті-решт, крутний момент двигуна сповільнює механічне навантаження і з часом мотор зупиняється.

Таким чином, розсіювання потужності арматури слід приблизно за тією ж кривою щодо часу при запуску або зупинці. Отже, якщо ваш двигун може вижити, використовуючи повну напругу двигуна, що подається від відпочинку, він може вижити, якщо арматура коротшає на повній швидкості.

Як говорить гострий зуб, у поїздах гальмівні резистори можуть використовуватися для скидання потужності навантаження, але повна напруга двигуна не застосовується від спокою. Я не знавець сучасної конструкції поїздів, але на старих лондонських потягах, баластні резистори послідовно з'єднувалися з арматурою і поступово вимикалися, коли поїзд збирав швидкість.

Типовий мотор щітки може бути розумно модельований як ідеальний двигун послідовно з резистором та індуктором. Ідеальний двигун буде електрично виглядати як джерело / затискач напруги з нульовим опором (здатний джерелом живлення або зануренням), полярність і напруга якого є постійним кратним частотою обертання. Він буде виробляти перетворюючий крутний момент у струм і навпаки, при цьому крутний момент буде постійним кратним струму. Щоб з'ясувати поведінку при гальмуванні, просто використовуйте модель з резистором, рівним опору постійного струму двигуна при затримці; індуктивність, ймовірно, може бути ігнорована, за винятком випадків, коли намагається швидко вмикати та вимикати струм двигуна (наприклад, з ШІМ-приводом).

Укорочення проводів двигуна призведе до виходу струму, рівного відношенню напруги відкритого контуру (при його теперішній швидкості) до опору. Це спричинить гальмівний крутний момент, приблизно рівний обертовому моменту, що призведе до того, якби ця напруга була подана зовнішньо до двигуна під час його затримки; це також буде розсіювати таку ж кількість потужності в обмотках двигуна, що і сценарій зупинки.