การเบรกมอเตอร์แปรงถ่านแบบ DC

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าฉันลัดวงจรขั้วของมอเตอร์กระแสตรงเข้าด้วยกันในขณะที่ไฟฟ้าถูกตัดการเชื่อมต่อ แต่ยังคงอิสระอยู่ดี

จากหลายแหล่งมันจะทำให้มอเตอร์เบรค มันสมเหตุสมผลแล้ว แต่พวกเขายังพูดถึงการใช้อาร์เรย์ของตัวต้านทานพลังงานและไม่เพียง แต่ทำให้ขั้วลัดวงจร จะเกิดอะไรขึ้นถ้าฉันเพิ่งย่อตัวเทอร์มินัล

สิ่งที่พวกเขาพูด ... บวก / แต่:

เมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรกับเทอร์มินัลของมอเตอร์กระแสตรงโรเตอร์และโหลดใด ๆ ที่แนบมาจะถูกเบรกอย่างรวดเร็ว "รวดเร็ว" ขึ้นอยู่กับระบบ แต่เนื่องจากพลังการเบรกอาจจะค่อนข้างสูงกว่ากำลังการออกแบบมอเตอร์สูงสุดการเบรกมักจะมีความสำคัญ

ในกรณีส่วนใหญ่นี่เป็นสิ่งที่ควรทำหากคุณพบว่าผลลัพธ์มีประโยชน์

พลังการเบรกนั้นเกี่ยวกับ I ^ 2R

• โดยที่ I = มอเตอร์ลัดวงจรการเบรกเริ่มต้นในปัจจุบัน

• R = ความต้านทานของวงจรที่เกิดขึ้นรวมถึงความต้านทานของมอเตอร์ - โรเตอร์ + การเดินสาย + ความต้านทานการแปรงถ้าเกี่ยวข้อง + ความต้านทานภายนอกใด ๆ

การใช้ไฟฟ้าลัดวงจรทำให้เกิดการเบรกมอเตอร์สูงสุดที่คุณสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ EMF แบบย้อนกลับภายนอก (ซึ่งบางระบบทำ) ระบบหยุดฉุกเฉินหลายแห่งใช้ shorting rotor เพื่อให้ได้ "stop crash" กระแสไฟฟ้าที่ได้อาจจะถูก จำกัด ด้วยความอิ่มตัวของแกนกลาง (ยกเว้นในบางกรณีที่มีการใช้ aircore หรือช่องว่างอากาศขนาดใหญ่มาก) เนื่องจากมอเตอร์ได้รับการออกแบบโดยทั่วไปเพื่อให้การใช้วัสดุแม่เหล็กของพวกเขามีประสิทธิภาพพอสมควร ปัจจุบันเนื่องจากความอิ่มตัวของแกนไม่มากเกินกว่าการออกแบบการจัดอันดับสูงสุดในปัจจุบัน ดังที่คนอื่น ๆ สังเกตคุณจะได้รับสถานการณ์ที่พลังงานที่สามารถส่งได้ไม่ดีต่อสุขภาพมอเตอร์ แต่คุณไม่น่าจะจัดการกับสิ่งเหล่านี้เว้นแต่ว่าคุณจะมีมอเตอร์จากหัวรถจักรไฟฟ้าสำรอง

คุณสามารถ "ทำให้ง่ายขึ้นได้" โดยใช้วิธีการด้านล่าง ฉันได้ระบุ 1 โอห์มเพื่อจุดประสงค์ในการวัดปัจจุบัน แต่คุณสามารถใช้ชุดที่เหมาะสมได้

ในการทดสอบให้ลองใช้ตัวต้านทานความต้านทาน 1 โอห์มและสังเกตแรงดันไฟฟ้าข้ามเมื่อใช้เป็นเบรคมอเตอร์ กระแสไฟฟ้า = I = V / R หรือที่นี่ V / 1 ดังนั้น I = V. การกระจายพลังงานจะเป็น I ^ R หรือกำลังสูงสุด 1 โอห์มวัตต์ที่มีแอมป์สูงสุดกำลังสอง (หรือตัวต้านทานโวลต์กำลังสองสำหรับตัวต้านทาน 1 โอห์มเช่น 10A มอเตอร์สูงสุด ปัจจุบันจะผลิตกระแสไฟฟ้าได้ชั่วคราว 100 วัตต์เป็น 1 โอห์มคุณมักจะสามารถต้านทานกำลังไฟ 250 วัตต์ในร้านค้าส่วนเกินสำหรับผลรวมที่พอเหมาะแม้ตัวต้านทานแผลลวดเซรามิกขนาด 10 วัตต์ควรทนต่อกำลังไฟหลายเท่า เหล่านี้มักจะเป็นแผลลวด แต่ตัวเหนี่ยวนำควรจะต่ำพอที่จะไม่เกี่ยวข้องในแอปพลิเคชันนี้

อีกแหล่งที่ดีขององค์ประกอบตัวต้านทานคือ Nichrome หรือ Constantan (= นิกเกิลทองแดง) หรือลวดที่คล้ายกัน - ไม่ว่าจะเป็นจากผู้จัดจำหน่ายไฟฟ้าหรืออดีตจากองค์ประกอบเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าเก่า ลวดองค์ประกอบฮีตเตอร์ไฟฟ้ามักจะได้รับการจัดอันดับเป็นเวลา 10 แอมป์ต่อเนื่อง (เมื่อส่องแสงฮีตเตอร์บาร์ - เชอร์รี่ - แดง) คุณสามารถวางหลายเส้นในแนวขนานเพื่อลดความต้านทาน นี่เป็นเรื่องยากที่จะประสานด้วยวิธีปกติ มีหลายวิธี แต่ง่าย ๆ สำหรับ "การเล่น" คือการยึดความยาวด้วยสกรูเทอร์มินัลบล็อก

ความเป็นไปได้คือหลอดไฟที่มีการให้คะแนนที่ถูกต้องเกี่ยวกับ วัดความต้านทานความหนาวเย็นและสร้างกระแสที่กำหนดโดย I = Watts_rated / Vrated โปรดทราบว่าความต้านทานความร้อนจะมีความต้านทานความเย็นหลายต่อหลายครั้ง เมื่อมีการใช้ขั้นตอนปัจจุบัน (หรือกระแสตายไปยังขั้นตอนแรงดันไฟฟ้า) กับหลอดไฟขั้นแรกจะแสดงความต้านทานต่อความเย็นซึ่งจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุ่นขึ้น ขึ้นอยู่กับพลังงานที่มีและการจัดอันดับของหลอดไฟหลอดไฟอาจให้ความสว่างเต็มที่หรืออาจมองไม่เห็น เช่นหลอดไส้ 100 วัตต์ 100 VAC จะได้รับการจัดอันดับที่ 100 วัตต์ / 110 VAC ~ = 1 แอมป์ มันต้านทานร้อนจะประมาณ R = V / I = 110/1 = ~ 100 โอห์ม ความต้านทานความเย็นจะสามารถวัดได้ แต่อาจอยู่ในช่วง 5 ถึง 30 โอห์ม หากกำลังไฟเริ่มต้นลงในหลอดไฟบอกว่า 100 วัตต์มันจะ "สว่างขึ้น" อย่างรวดเร็ว หากพลังในตอนแรกพูดว่า 10 วัตต์มันอาจจะไม่ได้เหนือริบหรี่ การวิเคราะห์ที่ดีที่สุดว่าหลอดไฟฟ้ากำลังทำอะไรโดยตัวบันทึกข้อมูลสองช่องทางของหลอดไฟ Vbulb และ I และการวางแผน V & I ต่อมาและการรวมผลิตภัณฑ์ VI เป็นเบรกมอเตอร์ ออสซิลโลสโคปที่จับอย่างระมัดระวังจะให้ความคิดที่ยุติธรรมและการใช้งานสองเมตรและการดูแลที่ดีอาจจะดีพอ

กังหันลมขนาดเล็กบางแห่งใช้ใบพัดลัดเป็นเบรก overspeed เมื่อความเร็วลมเร็วเกินไปสำหรับโรเตอร์ เมื่อมอเตอร์ไม่ได้กำลังไฟอิ่มตัวจะเพิ่มขึ้นประมาณ V X I หรือความเร็วของลม (หรือใบพัด) เมื่อเครื่องมีความอิ่มตัวของแม่เหล็กและกลายเป็นแหล่งกำเนิดกระแสใกล้คงที่พลังงานจะเพิ่มขึ้นประมาณเชิงเส้นด้วยความเร็วโรเตอร์หรือความเร็วลม แต่เนื่องจากพลังงานลมนั้นแปรผันตามความเร็วของโรเตอร์ที่คิวบ์นั้นจะเห็นได้ว่าจะมีความเร็วโรเตอร์สูงสุดเกินกว่าที่พลังงานอินพุทจะเกินกว่าความพยายามในการเบรกสูงสุด หากคุณจะต้องพึ่งพาการลัดวงจรของโรเตอร์สำหรับการควบคุมความเร็วเกินจริง ๆ แล้วคุณต้องการเริ่มต้นการเบรกแบบช็อตด้วยความเร็วต่ำกว่าครอสโอเวอร์อินพุต / เอาท์พุต หากไม่ทำเช่นนี้อาจหมายถึงว่ามีลมกระโชกแรงดันความเร็วโรเตอร์เกินขีด จำกัด วิกฤตและจะวิ่งหนีอย่างมีความสุข กังหันลมที่ควบคุมไม่ได้ในลมความเร็วสูงอาจเป็นเรื่องสนุกที่จะเฝ้าดูหากคุณไม่ได้เป็นเจ้าของและอยู่ในที่ที่ปลอดภัยมาก หากทั้งสองอย่างนี้ใช้ไม่ได้ให้ใช้อัตราความปลอดภัยมากมาย

รายละเอียดการเบรกมีแนวโน้มที่จะกำหนดกึ่งสังเกตุดังนี้

1. นี่คือส่วนที่ยาก :-) คำนวณโรเตอร์และโหลดพลังงานที่เก็บไว้ นี่อยู่นอกเหนือขอบเขตของคำตอบนี้ แต่เป็นสิ่งที่หนังสือตำรามาตรฐาน ปัจจัยประกอบด้วยมวลชนและโมเมนต์ความเฉื่อยของชิ้นส่วนที่หมุน พลังงานที่เก็บไว้ผลลัพธ์จะมีเงื่อนไขใน RPM ^ 2 (อาจ) และปัจจัยอื่น ๆ

2. หมุนโรเตอร์ shorted ที่ความเร็วต่างๆและตรวจสอบการสูญเสียที่ RPM ที่กำหนด สิ่งนี้สามารถทำได้ด้วยเครื่องวัดกระแสไฟฟ้า แต่การวัดและลักษณะวงจรบางอย่างในปัจจุบันควรจะเพียงพอ โปรดทราบว่าโรเตอร์จะร้อนภายใต้การเบรก เรื่องนี้อาจจะหรืออาจจะไม่สำคัญ นอกจากนี้มอเตอร์ที่ทำงานในขณะที่อาจมีขดลวดโรเตอร์อุ่นก่อนที่จะเบรก ความเป็นไปได้เหล่านี้จะต้องรวม

3. ทำทั้งโซลูชันการวิเคราะห์ตามข้างบน (ง่ายขึ้น) ของการเขียนโปรแกรมแบบอินเทอร์แอคทีฟเพื่อกำหนดเส้นโค้งความเร็ว / การสูญเสียพลังงาน บางสิ่งเช่นแผ่นสเปรดชีท Excel จะทำได้อย่างง่ายดาย การตั้งเวลาสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อสังเกตผลลัพธ์

เพื่อความปลอดภัยสูงสุดในการเล่นมอเตอร์สามารถเชื่อมต่อกับตัวต้านทาน 1 โอห์ม (พูด) และหมุนขึ้นโดยใช้ไดรฟ์ภายนอก - เช่นสว่านแท่นเจาะสว่านแบตเตอรี่มือ (ควบคุมความเร็วอย่างหยาบ) เป็นต้น

มอเตอร์ของคุณจะทำงานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า - ที่เรียกว่า "เบรกไฟฟ้า" วงจรจะเกิดขึ้นจากขดลวดมอเตอร์และสิ่งที่คุณเชื่อมต่อกับมัน กระแสจะขึ้นอยู่กับความต้านทานของวงจรนั้น

เนื่องจากขดลวดและส่วนประกอบอื่น ๆ มีการเชื่อมต่อตามลำดับกระแสจะเท่ากันในทุกส่วนของวงจร ถ้าคุณสั้นมอเตอร์ความต้านทานจะขึ้นอยู่กับความต้านทานของขดลวดเท่านั้น สิ่งนี้สามารถนำไปสู่กระแสไฟฟ้าค่อนข้างสูงซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบมอเตอร์ที่แน่นอนและความเร็ว ณ จุดเมื่อคุณเริ่มการเบรกสามารถทำให้มอเตอร์ร้อนขึ้นซึ่งจะนำไปสู่การเผาไหม้หรือการหลอมละลายของขดลวด พิจารณารถไฟรถไฟ - พวกเขาต้องใช้ตัวต้านทานขนาดใหญ่สำหรับการเบรกด้วยไฟฟ้าและความร้อนเหล่านั้นมากขึ้น

หากคุณลัดวงจรขั้วพลังงานจลน์จะกระจายไปตามชิ้นส่วนยานยนต์

• ขดลวดจะถูกทำให้ร้อน
• กระแสสูงจะไหลผ่านแปรงและก่อให้เกิด
• ในระยะยาวแปรงจะสลายตัวและสร้างฝุ่นนำไฟฟ้าบนวงแหวนสับเปลี่ยน
• ในที่สุดแหวนสับเปลี่ยนจะกลายเป็นจุดลัดวงจรถาวรในที่สุดทำให้เกิดกระแสเกิน
• ในที่สุดสวิตช์ไฟการควบคุมมอเตอร์จะทำงานหนักเกินไปและล้มเหลว (ตัวอย่างเช่น: ทรานซิสเตอร์)

Btw การแบ่งอิเล็กโทรนิกส์ทั่วไปตามปกติจะมีบางส่วนเช่นตัวต้านทาน 68 โอห์มทรานซิสเตอร์พลังงานและตัวแบ่งแรงดันและซีเนอร์

พิจารณาสิ่งที่เกิดขึ้นหากคุณใช้แรงดันไฟฟ้าเต็มมอเตอร์เมื่อมอเตอร์หยุดพัก แรงดันไฟฟ้าเต็มรูปแบบจะปรากฏขึ้นในแนวต้านเกราะซึ่งจะกระจายพลังงานสูงสุด ในขณะที่แรงบิดมอเตอร์เร่งโหลดเชิงกลความเร็วของมอเตอร์จึง back-emf เพิ่มขึ้นและกระแสดังนั้นพลังงานในกระดองตก ในที่สุด back-emf เกือบเท่ากับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและกำลังงานที่แผ่ออกไปโดยกระดองถึงระดับที่ไม่ได้ใช้งาน

ตอนนี้ให้พิจารณาถอดแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและทำให้กระดองสั้นลง back-emf แบบเต็มตอนนี้จะปรากฏขึ้นบนเกราะซึ่งกระจายไปเกือบเท่าเมื่อเริ่มต้น ในที่สุดแรงบิดมอเตอร์จะช้าลงโหลดเชิงกลและในที่สุดก็หยุดมอเตอร์

ดังนั้นการกระจายพลังงานของเกราะจะเป็นไปตามเส้นโค้งเดียวกันโดยประมาณกับเวลาเมื่อเริ่มหรือหยุด ดังนั้นหากมอเตอร์ของคุณสามารถอยู่รอดได้โดยมีแรงดันมอเตอร์เต็มรูปแบบจากที่เหลือก็สามารถอยู่รอดได้หากมีเกราะสั้นลงด้วยความเร็วเต็ม

อย่างที่ชาร์ปบอกว่าในรถไฟตัวต้านทานการเบรกสามารถใช้ในการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้า แต่แรงดันไฟฟ้ามอเตอร์เต็มไม่ได้ถูกนำมาใช้จากส่วนที่เหลือ ฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับการออกแบบรถไฟที่ล้ำสมัย แต่สำหรับรถไฟใต้ดินรถไฟลอนดอนเก่าตัวต้านทานบัลลาสต์ถูกเชื่อมต่อเป็นชุดด้วยชุดเกราะและเปลี่ยนไปเรื่อย ๆ เมื่อรถไฟรวบรวมความเร็ว

แปรงมอเตอร์ทั่วไปอาจมีการจำลองแบบที่สมเหตุสมผลในฐานะมอเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดในซีรีย์ที่มีตัวต้านทานและตัวเหนี่ยวนำ มอเตอร์ในอุดมคติจะปรากฏเป็นกระแสไฟฟ้าในรูปแบบศูนย์ / ตัวยึดแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ต้านทานศูนย์ (ความสามารถในการจัดหาหรือกำลังจม) ที่มีขั้วและแรงดันไฟฟ้าเป็นหลายเท่าของความเร็วในการหมุน มันจะสร้างแรงบิดแปลงเป็นกระแสและในทางกลับกันด้วยแรงบิดจะเป็นค่าคงที่ของกระแส ในการหาพฤติกรรมการเบรกให้ใช้โมเดลที่มีตัวต้านทานเท่ากับความต้านทาน DC ของมอเตอร์เมื่อหยุดทำงาน การเหนี่ยวนำอาจจะถูกละเว้นยกเว้นเมื่อมีคนพยายามที่จะเปิดและปิดกระแสมอเตอร์อย่างรวดเร็ว (เช่นด้วยไดรฟ์ PWM)

การลัดวงจรของตัวนำของมอเตอร์จะทำให้กระแสไหลเท่ากับอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (ที่ความเร็วปัจจุบัน) ต่อความต้านทาน สิ่งนี้จะทำให้แรงบิดในการเบรกเท่ากับขนาดของแรงบิดที่จะส่งผลถ้าแรงดันไฟฟ้านั้นถูกนำไปใช้กับมอเตอร์ภายนอกในขณะที่มันหยุดทำงาน มันจะกระจายพลังงานในขดลวดมอเตอร์เท่ากันกับสถานการณ์แผงลอย