Samo zatrzymanie silnika przed obrotem nie powoduje jego uszkodzenia. Pomyśl o tym. Silnik jest zatrzymywany, kiedy po raz pierwszy włączasz zasilanie i nic nie zostaje uszkodzone.

Większość silników jest zaprojektowana tak, aby siły mechaniczne pochodzące z maksymalnego momentu obrotowego nie zaszkodziły silnikowi.

Powodem, dla którego niektóre silniki nie powinny być zatrzymywane przy przyłożonym pełnym napięciu, jest ciepło. Cała energia elektryczna wchodząca do silnika służy do jego ogrzewania. W ten sposób wiele silników może się przegrzać. Zaprojektowanie ich tak, aby były w stanie odprowadzać ciepło z maksymalnego przyłożonego napięcia, gdy są zablokowane, wymagałoby uczynienia innych parametrów mniej pożądanymi. W wielu przypadkach to nie jest tego warte.

To, co sprawia, że ​​zgaśnięcie silnika jest jeszcze gorsze, to właśnie wtedy, gdy pobiera on najwięcej prądu. Więc nie tylko więcej energii elektrycznej jest zrzucane do silnika, ale większa część tej energii jest zamieniana na ciepło w silniku przy niskiej prędkości.

Dla całkiem dobrego pierwszego przybliżenia, pomyśl o silniku jako o rezystorze połączonym szeregowo ze źródłem napięcia. Rezystor to po prostu rezystancja DC uzwojeń. Źródło napięcia reprezentuje silnik działający jak generator podczas obracania się. Napięcie jest proporcjonalne do prędkości i przeciwstawia się przyłożonemu napięciu, gdy silnik się obraca, z powodu tego przyłożonego napięcia. Dlatego zablokowany silnik wygląda tylko jak rezystor. Gdy silnik przyspiesza, ten rezystor nadal istnieje, ale efektywnie przykładane jest do niego mniejsze napięcie, co powoduje, że pobiera mniej prądu.

Zaawansowane sterowniki silników albo modelują wewnętrzną temperaturę silnika, albo bezpośrednio ją mierzą. Obejmuje to śledzenie, jaka część mocy dostarczanej do silnika jest przenoszona przez obracający się wał, a jaka jest rozpraszana przez silnik w postaci ciepła. Gdy silnik zbytnio się nagrzewa, moc napędu jest zmniejszana, aby uniknąć uszkodzenia.

Ponieważ uszkodzenie jest spowodowane wysoką temperaturą, zatrzymanie silnika przy pełnej mocy jest w porządku przynajmniej na „krótkie” odstępy czasu.To, jak krótkie jest „krótkie”, zależy od konstrukcji silnika i jest to coś, na temat czego dobre arkusze danych zawierają wskazówki.

Zwiększony moment obrotowy powoduje zwiększony przepływ prądu: -

Bez momentu obrotowego uzyskujesz prąd bez obciążenia i maksymalną prędkość. Przy pełnym momencie utyku otrzymujesz zablokowany wirnik i maksymalny prąd.

Na obu końcach nie ma mechanicznej mocy wyjściowej, więc cała pobierana moc elektryczna jest spalana w silniku.

Oczywiście przy przyłożonym stałym napięciu spalana moc jest znacznie mniejsza, gdy wirnik nie wytwarza elektrycznego momentu obrotowego, niż gdy wirnik jest zablokowany. Dzieje się tak, ponieważ prąd jest znacznie mniejszy.

W związku z tym silnik nagrzewa się po zgaśnięciu.

jeśli zasilasz silnik elektryczny, blokując go, a tym samym zatrzymując go od ruchu, uszkodzisz go.

Tak, może się to zdarzyć z powyższego powodu.

Czy „proces niszczący” jest inny w serwomechanizmach, czy też tak się dzieje uszkodzony w ten sam sposób?

Jeśli masz na myśli takie serwo: -

Wtedy jest mniej prawdopodobne, że będzie to problem, ponieważ serwowzmacniacz ograniczy prąd przy bardziej rozsądnej wartości (większość tanich serwomechanizmów RC itp.) tylko po to, aby się chronić. Ale generalnie nie można tego wykluczyć.

Czy można temu zapobiec za pomocą prostych środków? (Jak wstawienie rezystora przed nim.)

Zastosowanie rezystora jest możliwe, ale ogranicza prąd w istotnym punkcie - kiedy silnik zaczyna się obracać z pozycji spoczynkowej. Pobrany prąd powinien być prądem utyku i podczas normalnej pracy utrzymuje się przez kilkaset miliardów sekund dla małego silnika, ale jeśli umieścisz rezystor szeregowo, prąd pełnego przeciągnięcia (a zatem pełnego przeciągnięcia moment obrotowy) nie jest dostępny i silnik potrzebuje więcej czasu, aby przyspieszyć do normalnej pracy. W silniku serwo może to mieć kluczowe znaczenie - czasy reakcji są wydłużone, co może wpływać na powolne zachowanie kontrolowanej rzeczy.

Można zastosować aktywne obwody ograniczające prąd, które pozwalają na krótkie okresy pełnego prądu utyku, ale następnie zaczynają zmniejszać prąd, jeśli okres ten trwa zbyt długo.Ale teraz jesteś na poziomie zaawansowania, który może nie działać w niektórych aplikacjach.Na przykład, jeśli silnik jest zatrzymany, a prąd cofnięty, co robisz, gdy zmienia się sygnał zapotrzebowania - czy natychmiast przywracasz pełny prąd i sprawiasz, że sytuacja utknięcia jest taka, jak była, gdy nie korzystałeś z takiej metody sterowania?

Większość konstrukcji silników (w tym klasyczny szczotkowany silnik prądu stałego) będzie pobierać mniej prądu, im szybciej się obraca (w zamierzonym kierunku).Tak więc, jeśli wał zostanie zablokowany, prąd będzie wysoki.Prąd ten można określić jako „prąd rozruchowy” lub „prąd zablokowany wirnika”. W niektórych projektach silnik nie ma wytrzymywać prądu rozruchowego w nieskończoność: ma obracać się z prędkością, przy której jego prąd będzie mniejszy.Ten oczekiwany pobór prądu można w tych projektach nazwać „prądem w stanie ustalonym”.

Jeśli przez silnik przepływa zbyt duży prąd, może się on nagrzewać.Może to powodować różnego rodzaju problemy, ale prawdopodobnie najczęstszą przyczyną awarii jest uszkodzenie izolacji uzwojeń spowodowane nagrzewaniem.

Istnieje kilka sposobów na uszkodzenie silnika, z których trzy są związane z prądem, nadmierny moment obrotowy fizycznie przerywa coś, nadmierny prąd powoduje rozmagnesowanie magnesów polowych oraz przegrzanie tworzywa sztucznego lub spalenie izolacji.

Zatrzymanie silnika powoduje wzrost prądu powyżej prądu znamionowego, zwiększenie momentu obrotowego powyżej wartości znamionowej i zwiększenie rozpraszania mocy powyżej tego, do czego jest przeznaczony.

To, czy dodatkowy moment obrotowy coś zepsuje, zależy od tego, ile dodatkowego prądu przepływa. W przypadku większości silników byłoby dość trudno uzyskać wystarczający przepływ prądu, aby coś zepsuć, jeśli pozostaniesz w napięciu znamionowym. Potrzebne byłoby poważne nadużycie, przepięcie z przeciągnięciem.

To samo dotyczy rozmagnesowania. Pozostawanie w zakresie napięcia znamionowego powinno oznaczać, że prąd pozostaje na bezpiecznym poziomie, nawet gdy jest zablokowany.

To, czy dodatkowe rozpraszanie mocy coś topi, zależy od tego, jak długo utrzymujesz w stanie spoczynku. W ten sposób bardziej możliwe będzie uszkodzenie silnika.

Prąd przepływający przez silnik jest określany głównie przez tylną siłę elektromotoryczną, którą wytwarza silnik.Tylna EMF jest proporcjonalna do prędkości wirnika.Dlatego jeśli zapobiegniesz obracaniu się wirnika, przez uzwojenia przepływa duża ilość prądu - nazywa się to „prądem utyku” silnika.

Większość silników nie jest zaprojektowana tak, aby wytrzymywać prąd utyku w nieskończoność;uzwojenia przegrzeją się, a izolacja ulegnie uszkodzeniu, gdy temperatura wzrośnie.

Prosta odpowiedź jest taka, że zależy to od tego, ile prądu może przepłynąć, gdy silnik jest zatrzymany / zablokowany.Ograniczeniem prądu w tej sytuacji jest rezystancja uzwojenia i wszelkich szczotek itp. Całkowita rezystancja obwodu jest bardziej prawdopodobna dla ograniczenia prądu w mniejszych silnikach. Większe silniki częściej wymagają dodatkowej formy ograniczenia prądu./ p>

Jeśli prąd jest zbyt wysoki, temperatura wzrasta i albo wypala uzwojenie, albo topi wszelkie tworzywa sztuczne itp., powodując zwarcie lub zacięcie silnika.Zwykle tolerowane są tymczasowe przeciągnięcia.Części mechaniczne również mogą się zepsuć, ale dopóki serwo nie jest zmuszane do cofania podczas jazdy do przodu, zwykle nie stanowi to problemu.