Bremsen eines bürstenbehafteten Gleichstrommotors mit einer Rücklaufdiode

Ich habe viele Hinweise zum Bremsen eines Gleichstrommotors mit Bürsten durch Kurzschließen seiner Klemmen gesehen. So wie ich es verstehe, ist das Motordrehmoment relativ zu dem durch ihn fließenden Strom, der sich relativ zu seiner induktiven Zeitkonstante zerstreuen sollte. Durch Kurzschließen der Klemmen sollte der Strom am schnellsten abfließen können. Ich verstehe auch, dass die Gegen-EMK beim Bremsen helfen sollte.

Viele bürstenbehaftete DC-Motordesigns enthalten standardmäßig eine Flyback-Diode. Ich sehe normalerweise Schottky-Dioden empfohlen. Dadurch könnte Strom ähnlich wie beim Verbinden der Klemmen zirkulieren und die Motorspannung auf ~ 300 mV oder weniger begrenzt werden (und auch in die gleiche Richtung wie die Gegen-EMK).

Gibt es wirklich einen signifikanten Unterschied zwischen dem Kurzschließen der Anschlüsse und dem Strom, der nur durch die Diode zirkuliert? Ich habe das Gefühl, dass mir etwas fehlt, entweder in meinem Verständnis der Schaltung oder der Grundlagen des Bürstenmotors.

Ich beziehe mich speziell auf relativ kleine Motoren, die durch PWM eines Low-Side-Transistors (wie in dieser Frage gezeigt ) angetrieben werden, obwohl dies auch in anderen Fällen relevant sein kann. Mir ist klar, dass es Anwendungen gibt, die andere Formen des aktiven Unterbrechens erfordern, aber ich interessiere mich speziell für den marginalen Effekt des Kurzschließens der Anschlüsse über der Flyback-Diode.

Mit einer Freilaufdiode ... ist nur eine Richtungsdrehung zulässig.
Sehr gute Frage! Ich bin nicht einverstanden mit "so ziemlich jedem ... eine Flyback-Diode enthalten". Wenn eine Diode im Nebenschluss zu einem Linearmotor verwendet wurde, hängt dies entweder mit der Motorrichtung oder dem Rauschen zusammen, das wahrscheinlich für die Induktorstromzirkulation verantwortlich ist. Einige sehr billige Motoren haben möglicherweise das Induktivitätsproblem, aber das Design (Anordnung der Kommutierung) deckt dies ab. Es ist wie Energierückgewinnung, können Sie sich vorstellen. Außerdem können sich große Motoren keine Diode leisten, um BEMF aufzunehmen. BEMF ist ein anderes Thema, das Sie vielleicht diskutieren möchten.
Was passiert, wenn die „mechanische Belastung“ nicht aufhören will?
@ Antonio51 Mir ist klar, dass es Anwendungen gibt, bei denen möglicherweise eine Form des "aktiven" Bremsens erforderlich ist. Bei dieser Frage frage ich mich nur, ob das "passive" Bremsen wirklich einen Vorteil hat, wenn die Klemmen kurzgeschlossen werden und Strom durch die Flyback-Diode zirkulieren kann. Ist das sinnvoll?
Solange ein hohes Maß an "Sicherheit" nicht erforderlich ist, ist es wahrscheinlich in Ordnung. Was in diesen Fällen "nur" benötigt wird, ist eine Freilaufdiode, die mindestens den maximalen Strom des Motors aufnehmen kann.
Viele bürstenbehaftete DC-Motorkonstruktionen enthalten jedoch standardmäßig eine Flyback-Diode - zeigen Sie den Schaltplan.
@Andyaka Ich habe einen Link zu einem anderen SE-Beitrag hinzugefügt, der im Wesentlichen die Art der Motortreiberschaltung zeigt, auf die ich mich beziehe
Denn die Diode ist bezüglich der Gegen-EMK in Sperrichtung gepolt und damit nicht leitend.

Antworten (3)

Wenn Sie die Stromversorgung von einem DC-Bürstenmotor trennen, würde kein Strom vom Motor durch die Flyback-Diode fließen, da sie immer noch in Sperrrichtung vorgespannt wäre. Daher würde es keine Bremswirkung geben.

Der Motor müsste sich in die entgegengesetzte Richtung drehen, damit Strom durch die Freilaufdiode fließen kann.

Der Pluspol eines Motors bleibt im Generatorbetrieb der Pluspol, wenn er in die gleiche Richtung dreht.

Hallo Howie, die gespeicherte Energie in der Induktivität des Motors hält den Stromfluss aufrecht, der durch die Flyback-Diode zirkuliert: en.wikipedia.org/wiki/Flyback_diode
@Christian - die induktive Energie ist viel, viel geringer als die kinetische Energie, also wird sie normalerweise nach einigen hundert Mikrosekunden abgebaut sein. Der Motor dreht sich weiter und die Gegen-EMK spannt die Diode in Sperrrichtung vor, bis die Reibung den Motor bis zum Stillstand verlangsamt.
Ja, davor soll die Flyback-Diode schützen. Der vom Generator erzeugte Strom fließt in die entgegengesetzte Richtung.
Ich denke, das ist das Detail, das mir fehlt. Soweit ich Ihre Antwort verstehe, fließt der induktive Strom viel kürzer als der durch die Generatorspannung induzierte Strom. Also lautet mein Follow-up: Wie wird das Bremsmoment beeinflusst, wenn es kurzgeschlossen oder offen gelassen wird (falls die Diode in Sperrrichtung vorgespannt ist)?
Wenn Sie den Motor (Generator) kurzschließen, wird wesentlich stärker gebremst, als wenn Sie ihn offen lassen, da jetzt ein Strom fließt, für dessen Erzeugung Energie benötigt wird.

Hier ein Beispiel für einen solchen Gleichstrommotor, der von einem "Impuls" -Generator angetrieben wird.

Kein Dauerstrom durch die Diode.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Aber schau wann der Schalter ausgeht...

Der sichtbare Impuls ist die Tatsache des Motor-"Induktors", sehr schneller Übergang.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dies bei Verwendung eines Kondensators ...

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Und das beim Kurzschließen einfach ... "aktiv bremsen" ...

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Welcher Simulator ist das?
Es ist eine Schande, dass sie es nach der Schließung nicht als Open Source veröffentlicht haben - ich meine, ja, es ist großartig, es zumindest frei verfügbar zu haben, aber es wäre großartig, wenn so etwas als Open Source aufgegriffen würde.
Vielleicht zu pädagogischen Zwecken fragen?

Wenn der Motor nicht klein ist oder die Last, die er antreibt, dazu neigt, auf natürliche Weise zu bremsen, kann das Bremsen eines Motors zu erheblichen Strömen und Leistungen führen. Diese Kraft muss irgendwo absorbiert werden. Es wird oft absorbiert, indem ein schwerer Widerstand über die Motorklemmen angeschlossen wird. Alternativ kann die Energie in eine Batterie zurückgespeist werden. Das Anschließen einer Diode über die Klemmen oder das Kurzschließen der Klemmen bedeutet, dass die entladene Energie in der Diode oder den Drähten landen kann. Wenn diese Energie nicht klein ist, kann es zu Schäden kommen.

Für den Fall, dass das Bremsen durch Kurzschließen der Klemmen nicht als Funktion hinzugefügt wird, würde die Flyback-Diode diese Energie nicht bereits abführen und entsprechend dimensioniert sein? Ich habe keine Erfahrung mit extrem großen Motoren, daher kann ich sehen, wie diese tatsächlich unterschiedliche Anforderungen haben können. Ich beziehe mich auf kleine / mittelgroße Motoren, die häufig von einem Low-Side-Transistor in eine einzige Richtung PWM-gesteuert werden
Wenn die Diode so angeschlossen ist, dass der Strom vom Motor die Stromversorgung zurückspeist, ist das (im Allgemeinen) in Ordnung. Wenn die Diode jedoch über die Klemmen angeschlossen ist (in Durchlassrichtung), ist es durchaus möglich, dass die Energie, die dissipiert werden muss, mehr ist, als eine typische Diode verarbeiten kann. Natürlich hängt alles von der Größe ab.
Bremsen eines bürstenbehafteten Gleichstrommotors mit einer Rücklaufdiode
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