Dlaczego kondensatory są dodawane do silników (równolegle); jaki jest ich cel?

Widziałem wiele silników z kondensatorami podłączonymi równolegle w botach. Najwyraźniej chodzi o „bezpieczeństwo” silnika. Jak rozumiem, wszystko to zrobi to wygładzenie wszelkich fluktuacji - i wątpię, aby fluktuacje mogły mieć jakikolwiek niekorzystny wpływ na silnik. Najwyraźniej chronią one silnik, jeśli wał jest spowalniany / blokowany, ale nie widzę, jak to zrobić.

Jaka dokładnie jest funkcja takiego kondensatora? Co temu zapobiega i jak?

Kondensatory są używane z silnikami na dwa różne sposoby. Czasami ten sam silnik będzie miał zastosowane obie techniki i będzie powiązany z dwoma znacząco różniącymi się kondensatorami.

• Gdy silniki ze szczotkami pracują normalnie, szczotki silnika wytwarzają iskry, które powodują hałas „od prądu stałego do światła dziennego”. Nie ma to nic wspólnego z PWM - dzieje się tak nawet wtedy, gdy silniki te są podłączone bezpośrednio przez akumulator, bez PWM. Gdybyśmy nic nie zrobili, kabel biegnący z płytki elektroniki (lub bezpośrednio z akumulatora) do silnika działałby jak antena, promieniując telewizor i inne zakłócenia radiowe. Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest podłączenie małych ceramicznych kondensatorów bezpośrednio do silnika, aby pochłonąć znaczną część tego hałasu. b c d e

• Podczas używania PWM do napędzania silnika, gdy tranzystory włączają się, silnik może pobierać skok prądu / prąd udarowy - powyższe kondensatory filtrujące szumy pogarszają ten skok prądu. Gdy tranzystory wyłączają się, indukcyjność silnika może powodować skoki napięcia z indukcyjności silnika - powyższe kondensatory filtrujące hałas nieco pomagają. Bardziej złożone filtry podłączone bezpośrednio do silnika mogą pomóc w rozwiązaniu tych dwóch problemów. a b

• Kiedy silnik - nawet silnik, który nie ma szczotek - jest włączany po raz pierwszy w martwym punkcie, a także gdy robot uderza w przeszkodę i zatrzymuje silnik, silnik pobiera znacznie wyższe prądy niż podczas normalnej pracy - prądy, które mogą trwać kilka sekund. Ten wysoki prąd może obniżyć szynę zasilającą akumulatora na tyle, aby zresetować całą elektronikę cyfrową w systemie (lub może zresetować tylko część elektroniki cyfrowej, powodując zespół półmózgowy).

  Jedno obejście składa się z 2 części:

  1. dodaj duże kondensatory elektrolityczne bezpośrednio na akumulatorze (lub na wejściu akumulatora do sterownika silnika PWM, lub na wejściu akumulatora do cyfrowej elektroniki lub często kondensatory we wszystkich trzech lokalizacjach) - kondensatory te lepiej pracują przy dostarczaniu dużych prądów do kilka milisekund niż bateria.
  2. W ciągu kilku milisekund, które mamy przed zatrzymaniem silnika, wyciąga całą energię z tych dużych kondensatorów, a następnie pociąga szyny zasilające wystarczająco nisko, aby rozpocząć resetowanie, zaprogramuj system cyfrowy, aby w jakiś sposób rozpoznał, że silnik się zatrzymał i zabił moc tego silnika . Następnie silnik nie ciągnie się już po szynie zasilającej, a elektronika cyfrowa i wszystkie pozostałe silniki nadal działają normalnie. („łagodny rozruch”, „ograniczenie prądu”, „ograniczenie momentu obrotowego” itp. są bardziej zaawansowanymi formami tego pomysłu). (Te duże kondensatory również pochłaniają część energii wychodzącej z silnika, gdy PWM wyłącza się, a później wkładają tę energię z powrotem do silnika, gdy PWM włącza się).

Powyższe kondensatory chronią inne rzeczy przed zakłóceniami elektrycznymi silnika. Podejrzewam, że można argumentować, że powyższy krok (2) zapobiega przegrzaniu silnika, po wielu sekundach, przegrzaniu i awarii - ale tak naprawdę nie jest to jego główny cel.

Kondensator widziany w wielu szczotkowanych silnikach ma za zadanie pochłaniać szum RF z powodu wyładowania łukowego podczas przemieszczenia szczotek. Często można je zobaczyć na silnikach używanych w samochodach RC, gdzie silniki są dość mocne i szybko się obracają.

Problem pojawia się, gdy używasz PWM do napędzania silnika. Na początku cyklu pracy, gdy prąd jest włączony, zobaczysz skok prądu, gdy prąd wpada do kondensatora z mostka H. Ten prąd rozruchowy może czasami powodować zauważalne tętnienie napięcia w zasilaczu, powodując szum w czułych czujnikach analogowych.

Aby zapobiec prądowi rozruchowemu, możesz dodać parę cewek między mostkiem H i kondensatorem. To utrzyma obecny dość stabilny. W rzeczywistości często widać cewki indukcyjne w obwodach napędowych silników. Mimo że sam silnik jest cewką indukcyjną, często ma on dość niską indukcyjność, dlatego dodawana jest dodatkowa indukcyjność, aby złagodzić wszelkie wahania prądu podczas korzystania z napędu PWM.

Kondensatory nie mają nic wspólnego z ochroną silnika w przypadku utknięcia. Gdy silnik zgaśnie, prąd wzrasta i istnieje ryzyko przegrzania silnika.