Warum liefert bei einer H-Brücke, wenn der Motor aktiv gebremst wird, die Versorgung Leistung, wenn die kinetische Energie abnimmt?

Angenommen, in einer H-Brücke wurde ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor für einige Zeit mit +24 V versorgt, sodass der Wicklungsstrom +1 A und die Gegen-EMK 23 V erreicht hat (R = 1 Ohm in diesem Beispiel und keine anderen Verluste).

Wenn wir ab diesem Punkt -24V über die Wicklungen legen, wird der Motor noch effektiver gebremst, als wenn er im Freilauf kurzgeschlossen worden wäre: Der Strom sinkt schnell auf -(23+24)/1=-47A, also Der Motor befindet sich im Generatorbetrieb. Allerdings werden diese 47A auch vom Netzteil geliefert (gleiche Schleife), wobei die kinetische Energie des Rotors abnehmen soll...

Ich verstehe aus diesem Beispiel, dass die Nettoleistung immer noch negativ ist (2,2 kW Verlust in den Wicklungen, 1,4 kW vom Netzteil bereitgestellt), aber gibt es eine Möglichkeit, intuitiv zu verstehen, was die bereitgestellte Leistung tut/geht?

Es ist schwer zu erklären, es klingt einfach kontraintuitiv, dass wir, um Energie zu verringern, noch etwas bereitstellen müssen, und wenn ja: Wohin geht es?

Antworten (2)

Wenn die dem Motor zugeführte Spannung umgekehrt wird, spricht man von Steckerumkehr oder Steckerbremsung, wenn die Rückwärtsspannung entfernt wird, bevor der Motor tatsächlich umkehrt. Wenn die Stromversorgung einen Rückstrom akzeptiert, wird Energie von der rotierenden Masse an die Stromversorgung zurückgegeben. Wenn das Netzteil die Energie aufnimmt, aber nicht steuert, fließt ein hoher Strom und es wird ein hohes Bremsmoment erzeugt. Das wird wahrscheinlich schlecht für die Gesundheit des Motors sein.

Bei elektronisch geregelten Motoren kann die Steuerung einen Bremswiderstand enthalten, der Bremsenergie abführt. Wenn beim Bremsen Energie aus dem Netz zugeführt wird, kann zumindest ein Teil dieser Energie in den Bremswiderständen abgebaut werden. Auch das ist eine unerwünschte Situation.

Keines der beiden oben genannten Bremsschemata ist wirklich ein guter Konstruktionsansatz, aber das Stopfenbremsen kann kostengünstig mit Motoren implementiert werden, die nicht elektronisch gesteuert werden. Wenn es also implementiert werden kann, ohne den Motor zu beschädigen, ist es möglicherweise kein schlechtes Schema.

Das Drehmoment-Geschwindigkeits-Diagramm unten veranschaulicht das Plug-Reverse-Bremsen. Im stationären Zustand arbeitet ein Motor am Schnittpunkt der Drehmoment-/Drehzahlleistungskurve des Motors und der Drehmoment-/Drehzahlbedarfskurve der Last, Punkt 1 im Diagramm. Wenn der Motor durch Vertauschen der Spannungspolarität der Ankerstromversorgung umgekehrt wird, ist die resultierende Kurve des Drehmoments gegenüber der Drehzahl eine umgekehrte Motorlaufkurve, d. h. die rote Kurve, die um 180 Grad zum negativen Drehzahl- und negativen Drehmomentquadranten um den Ursprung gedreht ist. Sie wird dann durch den Quadranten für positive Geschwindigkeit und negatives Drehmoment verlängert und als orangefarbene Kurve in diesem Quadranten angezeigt.

Da sich Drehzahl und Drehrichtung nicht geändert haben, verschiebt sich der Arbeitspunkt von Punkt 1 auf der ursprünglichen Motorkennlinie zu Punkt 2 auf der neuen Motorkennlinie. Dies ist jedoch kein stabiler Arbeitspunkt, da er die Lastkurve nicht schneidet. Dieser Schnittpunkt liegt im Quadranten für negative Geschwindigkeit und negatives Drehmoment. Daher bremst der Motor die Last und verschiebt den Arbeitspunkt entlang der orangefarbenen Kurve zu Punkt drei. Dort gehen wir davon aus, dass der Motor gestoppt ist. Wenn der Motor nicht angehalten wird, beschleunigt er in umgekehrter Richtung in den Quadranten für negative Geschwindigkeit und negatives Drehmoment.

Beachten Sie, dass sich das Lastmoment zu dem vom Motor erzeugten Drehmoment addiert, wenn die Last abgebremst wird.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

+1 für den traditionellen Namen, während ich kommentierte.
Danke, es ist klar und ich habe etwas mit diesem Begriff gelesen.
Ich habe den speziellen Fall eines bürstenbehafteten Gleichstrommotors mit separater Feldversorgung oder Permanentmagnetfeld genauer untersucht und meine Antwort überarbeitet. Ich denke, ich habe die Grundlagen richtig beschrieben, vorausgesetzt, dass nichts Katastrophales passiert. Ich habe die Ankerreaktion oder die Entmagnetisierung des Permanentmagneten nicht berücksichtigt.

Weil Sie aktiv bremsen.

Wenn Sie einfach 0 V bereitstellen (dh den Motor kurzschließen), erzeugt er 23 V über seinem Wicklungswiderstand, was praktisch seinen Blockierstrom ergibt (23 A gegenüber Blockierstrom 24 A).

Wenn Sie -24 V liefern, liegen (kurzzeitig) 47 V an der Wicklung an, was 47 A liefert, ungefähr das Doppelte des Stillstandsstroms. Der Generator und das Netzteil sind entgegengesetzt (woher sollten sonst 47 V kommen?), Zwischen ihnen befindet sich nur der Wicklungswiderstand.

Die Hälfte dieser Leistung (24 V * 47 A) kommt von der Stromversorgung, die ein mechanisches Drehmoment bereitstellt, um eine Beschleunigung (größer als das Stillstandsdrehmoment) in Rückwärtsrichtung zu erzeugen, indem der Strom über den Stillstandsstrom erhöht wird.

Es versteht sich von selbst, dass dies eine brutale Sache für das Netzteil, den Motor und die mechanische Last (oder die Passagiere!)

Wohin die Energie geht; Schauen Sie sich die in den Wicklungen abgeführte Wärme an: ca. 4x die Ableitung im Stillstand. (unter der Annahme eines idealen Motorcontrollers: ein echter wird seinen Anteil proportional zu seinem eigenen Gerätewiderstand abführen). Sowohl die mechanische Leistung aus der Verzögerung als auch die elektrische Leistung aus dem Netzteil enden als Wärme.

Wenn Sie die Versorgung nicht unterbrechen, wenn der Motor stoppt, kehrt er um und der Stromfluss ist dann leicht zu verstehen.

@ChrisStratton Ich denke, Sie verwechseln relativ sanftes regeneratives Bremsen, das nicht Gegenstand der Frage ist, mit Steckerumkehr. Beim regenerativen Bremsen reduzieren Sie die PSU-Spannung (auf weniger als die Gegen-EMK), anstatt sie wie hier umzukehren . Dadurch wird mechanische Energie extrahiert, um sie im Netzteil zu speichern (wobei das Netzteil bidirektional ist) - oder andernfalls in einem Bremswiderstand.
Was Sie immer noch falsch verstehen, ist Ihre Behauptung, dass die Leistung von der Versorgung stammt, die "mechanische Leistung bereitstellt, um eine Beschleunigung in umgekehrter Richtung zu erzeugen". Das kann nicht passieren, bis die Rotation durch Null geht, da die Rotationsträgheit nicht relativ ist. Physikalisch kann man nicht bremsen, indem man mechanische Energie hinzufügt, sondern nur, indem man sie entzieht.
@ChrisStratton +1 für den letzten Kommentar. Umformuliert; Der vom Netzteil gelieferte Strom liefert ein mechanisches Drehmoment, aber (wie die Antwort bereits später sagte) erscheint die von ihm gelieferte Leistung nur als Wärme.
Mit der Klarstellung von Charles, dass dies ein nicht nachhaltiges System ist, kann ich akzeptieren, dass die Energie nicht in die Versorgung zurückgeführt wird. Aber Ihre Erklärungsversuche, die das Hinzufügen mechanischer Energie beinhalten, sind falsch. Jede hinzugefügte Energie müsste vom elektrischen Bereich in den Wärmebereich übertragen werden, ohne mechanische Arbeit zu leisten, da die beim Bremsen geleistete mechanische Arbeit negativ ist. Dies ist vermutlich der Grund, warum ein solches System nicht nachhaltig ist - es gibt keinen guten Ort für die Energie, es sei denn, Sie bauen eine Art Flüssigkeitskühlsystem ein.
@ChrisStratton Und gemäß der Antwort "Sowohl die mechanische Leistung durch Verzögerung als auch die elektrische Leistung des Netzteils enden als Wärme." (sogar in der Überarbeitung, die fälschlicherweise Leistung und nicht Drehmoment angab). Was nachhaltig angeht: Es ist brutal, aber es hätte keinen Namen, wenn es nie verwendet würde.
Mit der geänderten Formulierung von "Bereitstellen mechanischer Leistung" in "Bereitstellen eines mechanischen Drehmoments" funktioniert es jetzt möglicherweise, da ein Drehmoment gegen Rotation eines ist, das Leistung absorbiert : Es stellt ein mechanisches Drehmoment bereit, um Leistung zu entfernen
Vielen Dank an Sie beide, dass Sie daran zusammengearbeitet haben, es bietet einen anderen Blickwinkel.
Warum liefert bei einer H-Brücke, wenn der Motor aktiv gebremst wird, die Versorgung Leistung, wenn die kinetische Energie abnimmt?
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