(如何)阻塞(伺服/直流)电机会破坏它?

电器工程 直流电机 伺服
2022-01-09 02:19:41

我不知道为什么,在哪里或如何捡起这个,但我相信如果你在阻止它的同时给电动机供电,从而阻止它移动,你会损坏它。我正在考虑以下类型的电机,可能还有伺服电机:

简单的DIY马达

在为它供电时将轴固定在适当的位置是否会损坏它,这确实是真的吗?如果是这样,为什么?可以通过简单的措施来防止这种情况吗?(就像在它前面放一个电阻一样。)

伺服系统中的“损坏过程”是否有任何不同,或者它们是否以相同的方式损坏?

4个回答

简单地停止电机转动本身并不会伤害它。想想看。首次通电时电机停止,没有任何伤害。

大多数电机的设计使得来自最大扭矩的机械力不会伤害电机。

一些电机不应该在施加全电压的情况下停止的原因是热量。进入电机的所有电力都用于加热电机。许多电机会以这种方式过热。将它们设计为能够在停止时从最大施加电压散发热量将需要使其他参数不太理想。在许多情况下,这是不值得的。

使电机失速更糟糕的是,它消耗的电流最多。因此,不仅更多的电能被倾倒到电机中,而且其中的大部分电能在低速时在电机中转化为热量。

对于一个非常好的初步近似,将电机视为与电压源串联的电阻器。电阻器只是绕组的直流电阻。电压源表示电动机在转动时充当发电机。该电压与速度成正比,并且由于施加的电压而在电机转动时与施加的电压相反。因此,停转的电机仅看起来像一个电阻器。随着电机加速,该电阻器仍然存在,但有效地施加在其上的电压较低,从而导致其消耗的电流减少。

复杂的电机控制器要么模拟电机的内部温度,要么直接测量它。这包括跟踪传递给电机的功率中有多少被旋转轴传递出去,以及有多少被电机以热量的形式消散。当电机过热时,会降低驱动功率以避免损坏。

由于损坏是由于热量造成的,因此在全功率下停止电机至少“短”间隔是可以的。“短”有多短取决于电机的设计,并且是好的数据表为您提供指导的内容。

增加的扭矩会导致增加的电流流动:-

在此处输入图像描述

在没有扭矩的情况下,您可以获得空载电流和最大速度。使用完全失速扭矩,您可以获得失速的转子和最大电流。

任何一端都产生零机械输出,因此所有消耗的电能都在电机中燃烧。

显然,在施加恒定电压的情况下,当转子不产生电转矩时,所消耗的功率比转子停止时要小得多。这是因为电流要小得多。

因此,电机在停转时会变得更热。

如果您在阻止电动机的同时为其提供动力,从而阻止其移动,您将损坏它。

是的,由于上述原因,这可能会发生。

伺服系统中的“损坏过程”是否有任何不同,或者它们是否以相同的方式损坏?

如果您的意思是这样的伺服:-

在此处输入图像描述

然后,它不太可能成为问题,因为伺服放大器将电流限制在一个更合理的值(最便宜的 RC 伺服系统等)只是为了保护自己。但一般不能排除。

可以通过简单的措施来防止这种情况吗?(就像在它前面放一个电阻一样。)

可以使用电阻器,但它会限制关键点的电流 - 当电机开始从静止位置旋转时。采用的电流应该是失速电流,在正常运行中,对于小型电机,这会持续几百毫秒,但是如果串联一个电阻,则无法获得完全失速电流(因此完全失速转矩),并且电机将需要更长的时间才能加速到正常运行。在伺服电机中,这可能是至关重要的 - 响应时间延长,这可能会使被控制的东西变得迟缓。

可以使用有源电流限制电路,允许短暂的完全失速电流周期,但如果该周期持续时间过长,则开始降低电流。但是,现在您进入了在某些应用程序中可能无法使用的复杂程度。例如,如果电机堵转并且电流回退,当需求信号发生变化时,您会怎么做?您是否会立即恢复全电流并使堵转情况与不使用这种控制方法时一样?

大多数电机设计(包括经典的有刷直流电机)旋转得越快(在预期方向上)消耗的电流就越少。因此,如果轴被阻塞,电流会很高。该电流可以称为“启动电流”或“堵转转子电流”。在某些设计中,电机不应该无限期地承受启动电流:它应该以电流消耗较低的速度旋转。在这些设计中,这种预期的电流消耗可以称为“稳态电流”。

如果过多的电流通过电机,它可能会变热。这可能会导致各种麻烦,但最常见的故障原因可能是绕组绝缘因发热而失效。

有几种方法可以破坏电机,其中三种与电流有关,过转矩物理破坏某些东西,过电流使磁场磁铁去磁,以及过热熔化塑料或燃烧绝缘体。

使电机失速会使电流增加至额定电流以上,将扭矩增加至额定以上,并将功率耗散增加至其设计处理的功率以上。

额外的扭矩是否会破坏某些东西取决于有多少额外的电流流动。对于大多数电机而言,如果您保持在额定电压范围内,则很难获得足够的电流来破坏某些东西。需要严重滥用、过压和失速。

退磁也是如此。保持在额定电压范围内应该意味着电流保持在安全水平,即使在停止时也是如此。

额外的功耗是否会融化某些东西取决于您将其保持多长时间。这样更有可能损坏电机。