Tại sao các tụ điện được thêm vào động cơ (song song); mục đích của họ là gì?


52

Tôi đã thấy nhiều động cơ có tụ điện được gắn song song trong bot. Rõ ràng, đây là vì "sự an toàn" của động cơ. Theo tôi hiểu, tất cả những điều này sẽ làm làm trơn tru mọi biến động - và tôi nghi ngờ rằng các dao động có thể có bất kỳ tác động bất lợi nào đối với động cơ. Rõ ràng những thứ này bảo vệ động cơ nếu trục bị chậm / chặn, nhưng tôi không biết làm thế nào.

Chính xác chức năng của một tụ điện là gì? Nó ngăn chặn điều gì, và làm thế nào?

Câu trả lời:


55

Tụ điện được sử dụng với động cơ theo hai cách khác nhau. Đôi khi cùng một động cơ sẽ có cả hai kỹ thuật được áp dụng và được kết hợp với hai tụ điện trông khác nhau đáng kể.

  • Khi động cơ có bàn chải hoạt động bình thường, bàn chải động cơ sẽ tạo ra tia lửa, gây ra tiếng ồn "từ DC đến ánh sáng ban ngày". Điều này không liên quan gì đến PWM - nó xảy ra ngay cả khi các động cơ này được kết nối trực tiếp qua pin, mà không có bất kỳ PWM nào. Nếu chúng ta không làm gì, cáp chạy từ bảng điện tử (hoặc trực tiếp từ pin) đến động cơ sẽ hoạt động như ăng-ten, TV phát sóng và nhiễu sóng vô tuyến khác. Một cách để mọi người khắc phục vấn đề đó là gắn các tụ gốm nhỏ trực tiếp vào động cơ để hấp thụ phần lớn tiếng ồn đó. b c d e

  • Khi sử dụng PWM để điều khiển động cơ, khi các bóng bán dẫn bật "bật", động cơ có thể kéo dòng tăng / dòng tăng đột biến - các tụ lọc nhiễu ở trên làm cho dòng tăng đột biến đó trở nên tồi tệ hơn. Khi các bóng bán dẫn tắt ", độ tự cảm của động cơ có thể gây ra sự tăng vọt điện áp từ độ tự cảm của động cơ - các tụ lọc nhiễu ở trên giúp ích một chút. Các bộ lọc phức tạp hơn gắn trực tiếp vào động cơ có thể giúp hai vấn đề này. một b

  • Khi một động cơ - ngay cả một động cơ không có chổi than - lần đầu tiên được bật ở điểm dừng và cả khi robot va vào vật cản và làm tắc động cơ, động cơ sẽ kéo dòng điện cao hơn nhiều so với hoạt động bình thường - dòng điện có thể kéo dài trong vài giây. Dòng điện cao này có thể kéo xuống đường ray pin đủ để thiết lập lại tất cả các thiết bị điện tử kỹ thuật số trong hệ thống (hoặc có thể chỉ đặt lại một số thiết bị điện tử kỹ thuật số, gây ra hội chứng nửa não).

    Một công việc xung quanh có 2 phần:

    1. thêm các tụ điện điện phân lớn trực tiếp qua pin (hoặc qua đầu vào pin cho trình điều khiển động cơ PWM hoặc qua đầu vào pin cho thiết bị điện tử kỹ thuật số hoặc thường là tụ điện ở cả ba vị trí) - các tụ điện này hoạt động tốt hơn trong việc cung cấp dòng điện cao cho vài mili giây so với pin.
    2. Trong vài mili giây chúng ta có trước khi động cơ bị đình trệ lấy hết năng lượng từ các tụ điện lớn đó và sau đó kéo các đường ray điện đủ thấp để bắt đầu đặt lại mọi thứ, hãy lập trình hệ thống kỹ thuật số để nhận ra rằng động cơ đã bị đình trệ và giết chết nguồn điện của động cơ đó . Sau đó, động cơ đó không còn kéo xuống đường ray điện, và các thiết bị điện tử kỹ thuật số và tất cả các động cơ khác tiếp tục hoạt động bình thường. ("khởi động mềm", "giới hạn hiện tại", "giới hạn mô-men xoắn", v.v ... là những hình thức tinh vi hơn của ý tưởng này). (Những tụ điện lớn đó, cũng hấp thụ một phần năng lượng phát ra từ động cơ khi PWM tắt "và sau đó đưa năng lượng đó trở lại vào động cơ khi PWM bật").

Các tụ điện trên bảo vệ những thứ khác khỏi nhiễu điện của động cơ. Tôi cho rằng người ta có thể lập luận rằng bước (2) ở trên ngăn chặn động cơ bị đình trệ cuối cùng, sau nhiều giây, quá nóng và thất bại - nhưng đó không thực sự là mục đích chính của nó.


Đây là một lời giải thích tốt khác về những gì xảy ra khi động cơ tắt, cuộn xuống "tụ điện chính": 4qdtec.com/pwm-01.html
Ian

@Ian: Cảm ơn bạn. Độ tự cảm của dây ắc quy là điều mà câu trả lời của tôi hoàn toàn bỏ qua, nhưng khi liên kết đó chỉ ra, không đáng kể.
David Cary

9

Các tụ điện nhìn thấy trên rất nhiều động cơ chải có sẵn để hấp thụ nhiễu RF do các động cơ khi bàn chải giao hoán. Bạn thường thấy những điều này trên các động cơ được sử dụng trong xe RC, trong đó các động cơ khá mạnh mẽ và quay nhanh.

Vấn đề xảy ra khi bạn đang sử dụng PWM để điều khiển động cơ. Vào đầu chu kỳ nhiệm vụ, khi dòng điện được bật, bạn sẽ thấy một sự tăng vọt hiện tại khi dòng điện chạy vào tụ điện từ Cầu H. Dòng điện vào này đôi khi có thể gây ra gợn điện áp đáng chú ý ở nguồn điện, thêm nhiễu vào bất kỳ cảm biến tương tự nhạy cảm nào.

Để ngăn dòng điện vào, bạn có thể thêm một cặp cuộn cảm giữa Cầu H và tụ điện. Điều này sẽ giữ hiện tại khá ổn định. Trên thực tế, dù sao bạn cũng sẽ thấy cuộn cảm trên các mạch ổ đĩa động cơ. Mặc dù bản thân động cơ là một cuộn cảm, nhưng nó thường có độ tự cảm khá thấp, do đó, độ tự cảm thêm được thêm vào để giúp làm dịu mọi biến động hiện tại khi sử dụng ổ đĩa PWM.

Các tụ điện không có gì để bảo vệ động cơ trong trường hợp của một gian hàng. Khi động cơ bị kẹt, dòng điện tăng và bạn có nguy cơ quá nóng động cơ.


1
+1 cho đoạn cuối đặc biệt.
Ian
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.