Frage:
(Wie) bricht das Blockieren eines (Servo / DC) Motors ihn?
Daniël van den Berg
2016-12-13 18:03:19 UTC
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Ich weiß nicht warum, wo oder wie ich das aufgenommen habe, aber ich glaube, wenn Sie einen Elektromotor antreiben, während Sie ihn blockieren und ihn somit daran hindern, sich zu bewegen, werden Sie ihn beschädigen.Ich denke an den folgenden Motortyp und möglicherweise an Servomotoren:

Simple DIY motor

Stimmt es tatsächlich, dass das Festhalten der Welle während des Antriebs sie beschädigt?Und wenn ja, warum?Und könnte dies durch einfache Maßnahmen verhindert werden?(Als würde man einen Widerstand davor stellen.)

Unterscheidet sich der "Schadensprozess" bei Servos oder werden sie auf die gleiche Weise beschädigt?

Kommt darauf an, ob der Motor so gebaut ist, dass er bricht oder nicht ...
@PlasmaHH könnten Sie das näher erläutern?Wie sollte es gebaut werden, um (nicht) zu brechen, und wie könnte man bei einem beliebigen Motor feststellen, ob dies der Fall ist oder nicht?
Eine Sache, die nicht erwähnt wird, ist, dass ein blockierter Motor nur ein oder zwei Rotorspulen und Kommutatorsegmente aufheizt. Selbst wenn der Strom auf den sicheren Betriebsstrom begrenzt wäre, würde er immer noch stärker lokalisiert sein als bei einem drehenden (sogar langsamen) Motor.Die meisten Motoren nutzen die Rotation auch, um die Luft zu bewegen und Wärme an die Umgebung zu übertragen.
Ein weiteres Problem bei schlecht konstruierten oder hergestellten kostengünstigen Getriebemotoren (Servomotoren) besteht darin, dass die Hochgeschwindigkeitsgetriebe manchmal aus schwachen (Kunststoff-) Materialien bestehen und dem vollen Blockierdrehmoment nicht standhalten können.
Das Duplikat hätte in die andere Richtung gehen sollen, dies ist eine bessere Frage und Antwort als das vermeintliche Duplikat.
Sechs antworten:
Olin Lathrop
2016-12-13 18:24:18 UTC
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Das einfache Anhalten eines Motors am Drehen schadet ihm nicht. Denk darüber nach. Der Motor wird beim ersten Einschalten gestoppt und nichts wird verletzt.

Die meisten Motoren sind so konstruiert, dass die mechanischen Kräfte des maximalen Drehmoments den Motor nicht verletzen.

Der Grund, warum einige Motoren bei voller Spannung nicht blockiert werden sollten, ist Wärme. Die gesamte elektrische Energie, die in den Motor fließt, fließt in die Heizung des Motors. Viele Motoren können auf diese Weise überhitzt werden. Um sie so zu gestalten, dass sie die Wärme im Stillstand von der maximal angelegten Spannung ableiten können, müssten andere Parameter weniger wünschenswert sein. In vielen Fällen lohnt sich das nicht.

Was das Abwürgen eines Motors noch schlimmer macht, ist, dass er am meisten Strom zieht. Es wird also nicht nur mehr elektrische Energie in den Motor abgegeben, sondern ein höherer Anteil davon wird im Motor bei niedriger Drehzahl in Wärme umgewandelt.

Stellen Sie sich einen Motor in ziemlich guter erster Näherung als einen Widerstand in Reihe mit einer Spannungsquelle vor. Der Widerstand ist nur der Gleichstromwiderstand der Wicklungen. Die Spannungsquelle stellt den Motor dar, der beim Drehen als Generator fungiert. Die Spannung ist proportional zur Drehzahl und widerspricht der angelegten Spannung, wenn sich der Motor aufgrund dieser angelegten Spannung dreht. Ein blockierter Motor sieht daher nur wie ein Widerstand aus. Wenn der Motor schneller wird, ist dieser Widerstand immer noch vorhanden, aber es wird effektiv weniger Spannung an ihn angelegt, wodurch er weniger Strom zieht.

Anspruchsvolle Motorsteuerungen modellieren entweder die Innentemperatur des Motors oder messen sie direkt. Dazu gehört die Verfolgung, wie viel der an den Motor abgegebenen Leistung von der rotierenden Welle abgeführt wird und wie viel vom Motor als Wärme abgeführt wird. Wenn der Motor zu heiß wird, wird die Antriebsleistung reduziert, um Schäden zu vermeiden.

Da der Schaden auf Hitze zurückzuführen ist, ist das Abwürgen eines Motors bei voller Leistung für mindestens "kurze" Intervalle in Ordnung.Wie kurz "kurz" ist, hängt vom Design des Motors ab und ist etwas, zu dem gute Datenblätter Ihnen Hinweise geben.

+1, abgesehen von der Beantwortung der Frage, ist dies eine der zugänglichsten Beschreibungen der motorischen Grundlagen, die ich gesehen habe.
Dies und der Lüfter (falls vorhanden) werden von derselben Welle angetrieben, die Sie blockiert haben, sodass er nicht einmal so effektiv gekühlt wird.
Sie meinen, Sie haben noch keinen Gleichstrommotor mit genügend Blockierleistung gesehen, um seine eigenen Einbauten auseinander zu reißen?Ich habe.
@Joshua: Deshalb habe ich "die meisten" Motoren gesagt ...
Es wäre gut zu erwähnen, dass die Getriebe normalerweise die Elemente sind, die am anfälligsten für Brüche sind, wenn der Aktuator nicht für den Betrieb im Stillstand ausgelegt ist (z. B. Kunststoffgetriebe).Das Aufreißen von Wicklungen oder Magneten aufgrund des schlechten Designs beim Abwürgen aufgrund des hohen Drehmoments ist so selten, dass ich es für unmöglich halte.
Andy aka
2016-12-13 18:41:28 UTC
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Ein erhöhtes Drehmoment bewirkt, dass ein erhöhter Strom fließt: -

enter image description here

Ohne Drehmoment erhalten Sie den Leerlaufstrom und die maximale Drehzahl. Bei vollem Drehmoment erhalten Sie einen blockierten Rotor und maximalen Strom.

Jedes Ende erzeugt keine mechanische Leistung, sodass die gesamte aufgenommene elektrische Energie im Motor verbrannt wird.

Bei konstanter Spannung ist die verbrannte Leistung eindeutig sehr viel geringer, wenn der Rotor kein elektrisches Drehmoment erzeugt, als wenn der Rotor blockiert ist. Dies liegt daran, dass der Strom viel kleiner ist.

Daher wird der Motor beim Abwürgen heißer.

wenn Sie einen Elektromotor antreiben, während Sie ihn blockieren und damit stoppen Wenn Sie sich bewegen, wird es beschädigt.

Ja, dies kann aus dem oben genannten Grund geschehen.

Ist der "Schadensprozess" bei Servos anders oder werden sie anders? auf die gleiche Weise beschädigt?

Wenn Sie ein Servo wie dieses meinen: -

enter image description here

Dann ist es weniger wahrscheinlich, dass es ein Problem ist, da der Servoverstärker die Strombegrenzung auf einen vernünftigeren Wert (die meisten billigen RC-Servos usw.) begrenzt, um sich selbst zu schützen. Sie können dies jedoch nicht generell ausschließen.

Könnte dies durch einfache Maßnahmen verhindert werden? (Als würde man einen Widerstand setzen davor.)

Die Verwendung eines Widerstands ist möglich, begrenzt jedoch den Strom an einem wichtigen Punkt - wenn sich der Motor aus einer Ruheposition zu drehen beginnt. Der aufgenommene Strom sollte der Blockierstrom sein. Im Normalbetrieb dauert dieser Strom einige hundert Millisekunden für einen kleinen Motor. Wenn Sie jedoch einen Widerstand in Reihe schalten, ist der Strom vollständig blockiert (und damit vollständig blockiert) Drehmoment) ist nicht verfügbar und der Motor braucht länger, um auf normalen Lauf zu beschleunigen. In einem Servomotor kann dies entscheidend sein - die Reaktionszeiten werden verlängert und dies kann dem zu steuernden Objekt ein träges Verhalten verleihen.

Es können aktive Strombegrenzungsschaltungen verwendet werden, die kurze Perioden mit vollem Blockierstrom ermöglichen, dann aber beginnen, den Strom zu reduzieren, wenn die Periode zu lange dauert.Jetzt befinden Sie sich jedoch auf einem Niveau der Raffinesse, das in einigen Anwendungen möglicherweise nicht funktioniert.Was tun Sie beispielsweise, wenn der Motor blockiert und der Strom abgeschaltet ist, wenn sich das Anforderungssignal ändert? Stellen Sie sofort den vollen Strom wieder her und stellen Sie die Blockierungssituation so ein, wie sie war, als Sie keine solche Steuermethode verwendet haben?

FrancoVS
2016-12-13 18:27:25 UTC
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Die meisten Motorkonstruktionen (einschließlich des klassischen bürstenbehafteten Gleichstrommotors) ziehen weniger Strom, je schneller sie sich drehen (in die vorgesehene Richtung).Wenn also die Welle blockiert ist, ist der Strom hoch.Dieser Strom kann als "Anlaufstrom" oder "blockierter Rotorstrom" bezeichnet werden. In einigen Konstruktionen soll der Motor dem Anlaufstrom nicht unbegrenzt standhalten: Er soll sich mit einer Geschwindigkeit drehen, bei der seine Stromaufnahme geringer ist.Diese erwartete Stromaufnahme kann in diesen Konstruktionen als "stationärer Strom" bezeichnet werden

Wenn zu viel Strom durch einen Motor fließt, kann er sich erwärmen.Dies kann alle Arten von Problemen verursachen, aber wahrscheinlich ist die häufigste Fehlerursache das Versagen der Isolierung der Wicklungen aufgrund von Erwärmung.

Neil_UK
2016-12-13 18:28:38 UTC
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Es gibt verschiedene Möglichkeiten, einen Motor zu brechen, von denen drei strombezogen sind, über das Drehmoment, das physikalisch etwas bricht, über den Strom, der die Feldmagnete entmagnetisiert, und übertemperaturschmelzenden Kunststoff oder brennende Isolierung.

Durch das Abwürgen eines Motors steigt der Strom über den Nennstrom, das Drehmoment über den Nennstrom und die Verlustleistung über das, wofür er ausgelegt ist.

Ob das zusätzliche Drehmoment etwas bricht, hängt davon ab, wie viel zusätzlicher Strom fließt. Bei den meisten Motoren ist es ziemlich schwierig, genügend Strom fließen zu lassen, um etwas zu brechen, wenn Sie innerhalb der Nennspannung bleiben. Schwerer Missbrauch, Überspannung mit Strömungsabriss wären erforderlich.

Gleiches gilt für die Entmagnetisierung. Wenn Sie innerhalb der Nennspannung bleiben, sollte der Strom auch im Stillstand auf einem sicheren Niveau bleiben.

Ob die zusätzliche Verlustleistung etwas schmilzt, hängt davon ab, wie lange Sie sie blockiert halten. Auf diese Weise kann ein Motor besser beschädigt werden.

Dave Tweed
2016-12-13 18:25:05 UTC
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Der Strom, der durch einen Motor fließt, wird hauptsächlich durch die Gegen-EMK bestimmt, die der Motor entwickelt.Die Gegen-EMK ist proportional zur Drehzahl des Rotors.Wenn Sie also verhindern, dass sich der Rotor dreht, fließt eine große Menge Strom durch die Wicklungen - dies wird als "Blockierstrom" des Motors bezeichnet.

Die meisten Motoren sind nicht für unbegrenzten Blockierstrom ausgelegt.Die Wicklungen werden überhitzt und die Isolierung wird beschädigt, wenn die Temperatur hoch genug wird.

Spoon
2016-12-13 18:23:13 UTC
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Die einfache Antwort ist, dass es davon abhängt, wie viel Strom fließen kann, während der Motor gestoppt / blockiert ist.Die Strombegrenzung in dieser Situation ist der Widerstand der Wicklungen und etwaiger Bürsten usw. Der Gesamtwiderstand des Stromkreises ist eher für die Strombegrenzung kleinerer Motoren geeignet. Größere Motoren benötigen eher eine zusätzliche Form der Strombegrenzung/ p> zt Wenn der Strom zu hoch ist, steigt die Temperatur und brennt entweder die Wicklungen aus und schmilzt alle Kunststoffe usw., wodurch der Motor kurzgeschlossen oder blockiert wird.Temporäre Stallungen können in der Regel toleriert werden.Mechanische Teile können ebenfalls brechen, aber solange das Servo beim Vorwärtsfahren nicht rückwärts gedrückt wird, ist dies normalerweise kein Problem.



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