Priebeh prúdu počas behu a počas brzdenia jednosmerného motora
Možno nás k tomu viedlo akési bagatelizovanie prúdových pomerov v jednosmernom motore a tiež falošný pocit, že tieto motory sa v modelárskej praxi používajú málo a čoskoro možno aj tak zaniknú. Ale nie je ich málo a nezaniknú. A priebehy prúdov počas behu motora a aj ich hodnoty, obzvlášť pri brzdení, môžu byť pre mnohých prekvapujúce.
autor: Janko O.
Ján Amos Komenský správne tvrdil, že treba postupovať od jednoduchšieho ku zložitejšiemu. Asi sme v škole nedávali pozor, pretože my niektoré veci robíme naopak: Najskôr sme popísali, aké prúdy tečú striedavým motorom a teraz ideme popisovať pomery v jednosmernom motore. Pritom ovládanie striedavého motora je oveľa zložitejšie, ako ovládanie motora jednosmerného.
Aby sme pochopili prúdové pomery v obvode elektropohonu s jednosmerným motorom, je vhodné si ozrejmiť, ako môžu byť zapojené silové – výkonové obvody regulátora takéhoto motora. Regulátor (ESC – Electronic Speed Controller – elektronický regulátor rýchlosti) môže byť bez brzdy, alebo s brzdou. Tie bez brzdy sa väčšinou používajú v malých modeloch vrtulníkov. Principiálna schéma môže vyzerať takto:
V modeloch lietadiel sa skôr používajú regulátory s brzdou. Tá slúži na zastavenie rotujúcej sklopnej vrtule a jej následné sklopenie (napr. vo vetroňoch), alebo na zastavenie pevnej vrtule, pretože zastavená vrtuľa kladie vzduchu menší odpor, ako vrtuľa vzduchom roztočená. Principiálna schéma jednosmerného regulátora s brzdou môže vyzerať takto:
Otáčky jednosmerného motora sú ovládané pomocou PWM (Pulse Width Modulation – modulácia šírky impulzu). Keď je spínací „pohonný“ tranzistor T1 zopnutý, motorom tečie prúd, ktorého smer je naznačený na nasledujúcom obrázku:
Po vypnutí tranzistora T1 sa podľa Lencovho zákona na cievke motora (na jeho vývodoch 1 a 2) objaví napätie opačnej polarity (motor sa na okamih stane zdrojom), ako napätie, ktoré pred chvíľou vyvolalo elektrický prúd motorom (červená šípka v značke motora na hornej schéme). A tak prúd (modré šípky) bude tiecť prekvapivo stále rovnakým smerom (cez diódu D1). Situácia je zobrazená na nasledujúcej schéme.
Aký tvar má prúd tečúci jednosmerným motorom sme snímali pomocou prúdového senzora ACS758-050B od firmy Allegro so šírkou pásma 120 kHz a zobrazovali na digitálnom pamäťovom osciloskope. Na porovnanie sme zosnímali aj prúd medzi pohonnou batériou a regulátorom a zobrazili ho pomocou druhého kanálu osciloskopu. To, čo sme dostali, si môžete pozrieť na nasledujúcom obrázku:
Či takýto nárazový odber prúdu „nezacvičí“ aj s napájacím napätím regulátora sme overovali pri ďalšom meraní a jeho výsledok je tu:
Získaný priebeh napätia nám potvrdil naše skúsenosti a utvrdil nás v presvedčení, že (Low ESR) kondenzátory nepatria len na prívody do striedavých regulátorov, ale majú svoj význam aj na vstupe jednosmerných regulátorov.
Aby bolo zrejmé, že prúd motorom tečie nielen keď je tranzistor T1 zopnutý, ale aj určitú dobu po jeho vypnutí, urobili sme ďalšie meranie, kde sme druhým kanálom osciloskopu zobrazili priebeh napätia na svorkách motora.
Za pozornosť stojí to, že ačkoľvek sú priebehy napätia pravouhlého charakteru, tak tvar prúdu je skôr pílovitý (dva spojené exponenciálne priebehy), čo je následok induktívneho charakteru motora.
A keďže sme boli pri všetkých tých meraniach riadne „rozbehnutí“, rozhodli sme sa, že zmeriame aj prúdy, tečúce elektromotorom pri brzdení. Na brzdenie jednosmerného motora je v regulátore použitý samostatný tranzistor (T2).
Počas brzdenia sa z elektromotora stáva zdroj napätia a prúdu (dynamo), ktorý je trvale alebo opäť pomocou PWM skratovaný brzdiacim tranzistorom T2. Smer „brzdiaceho“ prúdu je znázornený na nasledujúcom obrázku:
Teraz prúd motorom tečie naozaj opačným smerom. Aký je tvar brzdiaceho prúdu, ukazuje nasledujúci obrázok:
Za povšimnutie stojí skutočnosť, že brzdiaci prúd môže dosahovať podstatne vyšších hodnôt, ako prúd pohonný. Jeho veľkosť by však mohla byť aj omnoho výraznejšia, keby na motore bola nasadená vrtuľa, alebo čokoľvek iné, čo by vykazovalo „zotrvačníkový“ efekt. Takto sme brzdili len samostatný motor triedy 540, na ktorého hriadeli nebolo nič. Možno aj preto bolo brzdenie veľmi rýchle a trvalo len štvrť sekundy. Cez to všetko brzdiace tranzistory v „týraných“ regulátoroch dostali počas testov riadne zabrať a v jednom regulátore sa nám ho podarilo aj „odfajčiť“. Zvyšok regulátora pracuje bez problémov, len motor prestal brzdiť.
Súvisiace články:
Ťažký „život“ kondenzátorov v striedavých regulátoroch
Prúdy tečúce elektromotorom pri rôznych letových režimoch
Využitie prúdových senzorov v modelárskej praxi
Priebehy prúdov a napätí v obvode elektropohonu
Prehrievanie regulátorov pri rôznych letových režimoch
Rušenie spôsobené regulátorom (ESC)
Current shape during the run and during braking dc motor forma attuale durante la corsa e durante la frenata del motore di CC Nuvarande form under löpningen och vid bromsning likströmsmotor forma actual durante el período previo y durante el frenado de motor de corriente continua Текущий форму во время запуска и во время торможения двигателем постоянного тока forma atual, durante a corrida e durante a frenagem do motor dc Obecny kształt w biegu i podczas hamowania silnika prądu stałego Nåværende form under løpet og under bremsing dc motor Aktuelle Form während des Laufs und beim Bremsen DC-Motor Jelenlegi formája során a futás és a fékezés során dc motor Huidige vorm tijdens de aanloop en tijdens het remmen DC motor forme actuelle pendant la course et lors du freinage moteur à courant continu Nykyinen muoto juoksun aikana ja jarrutuksen aikana tasavirtamoottori Nuværende form i løbet af tiden og under bremsning jævnstrømsmotor الشكل الحالي خلال الفترة السابقة وخلال الكبح العاصمة المحرك הצורה הנוכחית בזמן הריצה וגם במהלך בלימה מנוע
<Staršie | tento článok | Novšie>
Napísané: 2. 3. 2021, 08:02 | Prečítané: 16803x | Kategórie: Elektronika | Napísal: admin |
Komentáre: 3
Zkusenost s mymi merenimi.
je to tak, ako píšeš.
Na druhú stranu to berieme tak, že "super-úzke" impulzy sú z energetického hľadiska pomerne bezvýznamné.
Ale je fakt, že aj tak môžu občas niečo odpáliť.
Pridaj komentár
- Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
- HTML znaky budú prevedené na entity.
- Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
- Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)