В H-мосте, когда двигатель активно тормозится, почему источник питания обеспечивает мощность, когда кинетическая энергия уменьшается?

Предположим, что в Н-мосте на коллекторный двигатель постоянного тока в течение некоторого времени подается напряжение +24 В, так что ток обмотки достигает +1 А, а противо-ЭДС достигает 23 В (в этом примере R=1 Ом и никаких других потерь).

Когда мы подаем -24 В на обмотки из этой точки, двигатель тормозится даже более эффективно, чем если бы он был закорочен в свободном состоянии: ток быстро уменьшается до -(23 + 24)/1 = -47 А, поэтому двигатель находится в режиме генератора. Однако эти 47А также обеспечиваются источником питания (тот же контур), а кинетическая энергия ротора должна уменьшаться...

Из этого примера я понимаю, что полезная мощность по-прежнему отрицательна (2,2 кВт теряется в обмотках, 1,4 кВт обеспечивается блоком питания), но есть ли способ интуитивно понять, что делает/идет предоставленная мощность?

Это трудно объяснить, просто звучит нелогично, что для того, чтобы уменьшить энергию, нам нужно обеспечить ее еще, и если да, то куда она уходит?

Ответы (2)

Если напряжение, подаваемое на двигатель, реверсируется, это называется реверсированием штекера или торможением штекера, если обратное напряжение снимается до того, как двигатель действительно реверсирует. Если источник питания будет принимать обратный ток, энергия вращающейся массы будет возвращаться в источник питания. Если источник питания будет принимать энергию, но не контролировать ее, будет протекать большой ток и будет создаваться высокий тормозной момент. Это, вероятно, будет плохо для здоровья двигателя.

Для двигателей с электронным управлением контроллер может содержать тормозной резистор, рассеивающий энергию торможения. Если во время торможения энергия поступает от источника питания, по крайней мере, часть этой энергии может рассеиваться в тормозных резисторах. Тоже нежелательная ситуация.

Ни одна из двух приведенных выше схем торможения не является действительно хорошим конструктивным подходом, но торможение штекером можно недорого реализовать с двигателями без электронного управления, поэтому, если его можно реализовать без вреда для двигателя, это может быть неплохая схема.

На приведенной ниже диаграмме зависимости крутящего момента от скорости показано торможение штепсельным задним ходом. В установившемся режиме двигатель работает на пересечении кривой зависимости крутящего момента двигателя от скорости и кривой зависимости крутящего момента нагрузки от требуемой скорости, точка 1 на диаграмме. Когда двигатель реверсируется путем изменения полярности напряжения источника питания якоря, результирующая кривая зависимости крутящего момента от скорости представляет собой кривую обратного вращения двигателя, которая представляет собой красную кривую, повернутую вокруг исходной точки на 180 градусов в отрицательную скорость и отрицательный квадрант крутящего момента. Затем он продлевается через квадрант положительной скорости и отрицательного крутящего момента и отображается в виде оранжевой кривой в этом квадранте.

Поскольку скорость и направление не изменились, рабочая точка перемещается из точки 1 на исходной кривой двигателя в точку 2 на новой кривой двигателя. Однако это не стабильная рабочая точка, потому что она не пересекает кривую нагрузки. Этот перекресток находится в квадранте с отрицательной скоростью и отрицательным крутящим моментом. Поэтому двигатель тормозит нагрузку, перемещая рабочую точку по оранжевой кривой к точке три. Здесь мы предполагаем, что двигатель остановлен. Если двигатель не остановлен, он будет ускоряться в обратном направлении до отрицательных значений скорости и отрицательного крутящего момента.

Обратите внимание, что крутящий момент нагрузки добавляется к крутящему моменту, создаваемому двигателем при торможении нагрузки.

введите описание изображения здесь

+1 за то, что присвоил ему традиционное имя, пока я комментировал.
Спасибо, это ясно, и я кое-что прочитал с этим термином.
Я более подробно изучил конкретный случай коллекторного двигателя постоянного тока с отдельным источником возбуждения или полем с постоянными магнитами и пересмотрел свой ответ. Я думаю, что у меня есть основы, описанные должным образом, предполагая, что ничего катастрофического не произойдет. Я не рассматривал реакцию якоря или размагничивание постоянного магнита.

Потому что вы активно тормозите.

Если вы просто подали 0 В (т. е. короткое замыкание двигателя), он генерирует 23 В на сопротивлении обмотки, что дает практически его ток останова (23 А против тока останова 24 А).

Поскольку вы подаете -24 В, на обмотке будет (на мгновение) 47 В, обеспечивая 47 А, что примерно вдвое превышает ток останова. Генератор и блок питания находятся в оппозиции (откуда еще взяться 47В?) с только сопротивлением обмотки между ними.

Половина этой мощности (24 В * 47 А) поступает от источника питания, обеспечивая механический крутящий момент для создания ускорения (большего, чем крутящий момент останова) в обратном направлении за счет увеличения тока выше тока останова.

Само собой разумеется, что это жестокое обращение с блоком питания, двигателем и механической нагрузкой (или пассажирами!)

Что касается того, куда уходит энергия; посмотрите на тепло, рассеиваемое в обмотках: примерно в 4 раза больше, чем при остановке. (при условии идеального контроллера двигателя: реальный будет рассеивать свою долю, пропорциональную сопротивлению его собственного устройства). И механическая мощность от замедления, и электрическая мощность от блока питания в конечном итоге превращаются в тепло.

Если вы не отключите питание, когда двигатель остановится, он повернется вспять, и тогда поток энергии будет легко понять.

@ChrisStratton Я думаю, вы путаете относительно мягкое рекуперативное торможение, которое не является предметом вопроса, с реверсированием свечи. При рекуперативном торможении вы уменьшаете напряжение блока питания (до значения, меньшего, чем противо-ЭДС) вместо того, чтобы менять его направление, как здесь. Это извлекает механическую энергию для хранения в блоке питания (где блок питания двунаправленный) или, если это не так, в тормозном резисторе.
В чем вы все еще ошибаетесь, так это в вашем утверждении, что мощность исходит от источника, «обеспечивающего механическую мощность для создания ускорения в обратном направлении». Этого не может произойти, пока вращение не пройдет через ноль, поскольку инерция вращения не является относительной. Физически вы не можете тормозить, добавляя механическую энергию, а только удаляя ее.
@ChrisStratton +1 к последнему комментарию. Перефразировано; подаваемый ток блока питания обеспечивает механический крутящий момент, но (как уже было сказано в ответе позже) мощность, которую он обеспечивает, проявляется только в виде тепла.
С пояснением Чарльза, что это неустойчивая схема, я могу согласиться с тем, что энергия не возвращается в источник. Но ваши попытки объяснения, связанные с добавлением механической энергии, ошибочны. Любая добавленная энергия должна была бы перейти из области электричества в область тепла без выполнения механической работы, поскольку механическая работа, совершаемая при торможении, отрицательна. По-видимому, именно поэтому такая схема неустойчива — нет хорошего места для энергии, если вы не встроите в нее какую-то систему жидкостного охлаждения.
@ChrisStratton И согласно ответу: «И механическая мощность от замедления, и электрическая мощность от блока питания превращаются в тепло». (даже в редакции, в которой ошибочно предполагалась мощность, а не крутящий момент). Что касается устойчивого развития: это жестоко, но у него не было бы названия, если бы его никогда не использовали.
С изменением формулировки с «обеспечения механической мощности» на «обеспечение механического крутящего момента» теперь это, возможно, работает, поскольку крутящий момент против вращения поглощает мощность: он обеспечивает механический крутящий момент для удаления мощности .
Спасибо вам обоим за совместную работу над этим, это дает другой угол.
В H-мосте, когда двигатель активно тормозится, почему источник питания обеспечивает мощность, когда кинетическая энергия уменьшается?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v