Esta puede ser una pregunta estúpida, pero me falta algo fundamental sobre la conservación de energía de las máquinas eléctricas. Estoy seguro de que he olvidado algo de la teoría básica de las máquinas, pero hasta ahora no he descubierto qué:
Sean L, R, E el modelo equivalente de un devanado de motor con escobillas de CC (inductancia, resistencia, fuerza contraelectromotriz).
Digamos que estamos frenando el motor cortocircuitando los devanados o aplicando el voltaje inverso, sea I el valor actual. La potencia mecánica es -EI ¿verdad? La conservación de energía dicta que este poder se disipa en alguna parte, y aquí es RI^2.
Ahora, cierro un interruptor e inserto en serie con el devanado una resistencia de frenado adicional (por ejemplo, cuando gira libremente, la corriente regresa al suministro y entra en una resistencia de frenado cuando el interruptor del regulador de enlace de CC está cerrado). La potencia de frenado sigue siendo la misma, -EI, ya que la corriente aún no ha cambiado gracias al inductor. Sin embargo, ahora tanto los devanados como la resistencia de frenado disipan más potencia que antes de que se cerrara el interruptor: (R+R2)I^2.
¿Qué me estoy perdiendo? ¿El inductor proporciona la energía para la resistencia adicional, lo que significa que la energía disipada en el devanado no se puede reducir para que se disipe una energía mecánica dada?
En última instancia, esto es lo que estoy tratando de lograr, mi devanado no puede manejar la energía mecánica que tengo que disipar del rotor al frenar.
Entonces, si descarga un inductor cargado en una resistencia de 1 Ω, la corriente instantánea será la misma que si conecta el inductor a una resistencia de 1000 Ω, pero todo el espectáculo terminará mucho más rápido. En otras palabras, con una resistencia de 1 Ω, la corriente puede tardar 1 segundo en alcanzar un nivel de una décima, mientras que con la resistencia de 1000 Ω tardará mucho, mucho menos tiempo y...
...la energía total consumida por ambas resistencias durante un largo período de tiempo será la misma. Ambos se calentarán en la misma cantidad (suponiendo un aislamiento térmico perfecto).
La energía que recibe cada resistencia es dónde es la corriente instantánea en el punto en que la resistencia está conectada al inductor y esa corriente está definida solo por el inductor (como sabemos).
Esto es diferente y no hay correlación como se implica aquí: -
La potencia de frenado sigue siendo la misma, -EI, ya que la corriente aún no ha cambiado gracias al inductor.
Por lo tanto, no mezcle los dos.
Digamos que el motor proporciona 64 W en estado estable y usamos una resistencia de 4 Ω para disipar la energía:
El voltaje a través de la resistencia será P=I^2 R entonces sqrt(64W/4Ω)=4A y el voltaje sería sqrt(P R)=V con sqrt(64W*4Ω)= 16V
16 V por 4 A en la resistencia son 64 W disipados en la resistencia
Ahora ponemos otra resistencia de 4Ω en paralelo para un total de 2Ω:
El voltaje a través de la resistencia será P=I^2 R entonces sqrt(64W/2Ω)=5.6565A y el voltaje sería sqrt(P R)=V con sqrt(64W*2Ω)= 11.3137V
11,3137 V por 5,6565 A en la resistencia se disipan 64 W en la resistencia
Ahora ponemos otra resistencia de 4Ω en serie para un total de 8Ω:
El voltaje a través de la resistencia será P=I^2 R entonces sqrt(64W/8Ω)=2.82843A y el voltaje sería sqrt(P R)=V con sqrt(64W*8Ω)= 22.6274V
22,6274 V por 2,82843 A en la resistencia se disipan 64 W en la resistencia
Entonces, el voltaje y la corriente cambian con la carga, pero la potencia disipada no, esto supone un motor ideal que funciona con 64 W de entrada mecánica. Un motor del mundo real sería ligeramente diferente debido a las pérdidas y la resistencia de los devanados, etc.
Esto es un poco diferente de la mayoría de los circuitos porque el motor es como una fuente de energía constante y estamos acostumbrados a tratar con fuentes de voltaje constante o corriente constante.
Considere un motor de CC con escobillas que se autoconmuta.
Acelera con más corriente y voltaje y viceversa. Sin embargo, al cortar la energía, se convierte en una fuente de voltaje proporcional a las RPM con pérdidas por la resistencia del devanado.
Sin embargo, en comparación con un inductor, la constante de tiempo de Tau = L/R es muy corta en comparación con el tiempo para acelerar o frenar la energía mucho mayor de la inercia rotacional. Por lo tanto L es insignificante aquí y solo V/(R+R2)=I controla la desaceleración de frenado. Los motores tienen un lazo abierto V/RPM que generalmente usa kV/RPM, por lo que la energía de inercia almacenada con 1/2 mv ^ 2 para alguna masa y velocidad lineal equivalente (analogía simplificada con un traductor lineal de RPM a v).
Por lo tanto, la energía de rotación alcanza su punto máximo inicialmente con la corriente y luego la desaceleración se reduce con las RPM o v y el voltaje. Y para una corriente R + R2 fija, se reduce la corriente y, por lo tanto, se detiene más lentamente. ¿Bien? porque sabes que abrir el circuito solo se detiene por fricción.
La corriente transitoria para el arranque suele ser 10 veces la corriente nominal debido a V/R, donde R = resistencia del devanado DCR. Lo mismo es cierto en el caso opuesto con RPM completas sin carga se cortocircuita a través de R y luego la misma corriente de sobretensión con la polaridad opuesta.
En una situación de motor / generador regenerativo, no puede restaurar toda la energía necesaria a toda velocidad, solo la energía de rotación almacenada después de que alcanza cualquier velocidad, por lo que la energía perdida se gana con el trabajo realizado. Solo puede ahorrar la energía que tiene cuando decide frenar, que puede ser desde 0 hasta carga completa en un instante, pero eso es irrelevante y solo la energía mecánica almacenada puede recuperarse como calor a través de la disipación de calor del devanado o distribuirse a la resistencia externa R2, donde R2 es ahora el ESR de su batería y la diferencia de voltaje es lo que cuenta. Dado que esa diferencia es mucho menor, la energía recuperada debe convertirse a un voltaje más bajo y luego convertirse al voltaje alto de la batería para mejorar la recuperación de energía.
*Complicado eh? No tanto con algo de experiencia. Se vuelve más fácil si su batería ya tiene un voltaje mucho más alto, luego realiza una conversión descendente con PWM, para ejecutar y rectificar para frenar, ahora usando la inductancia de la bobina para integrar el reloj digital de los interruptores de alimentación (con x us de banda muerta para evitar disparar)
No necesita pensar en el inductor para esto, necesariamente. El motor giratorio siempre produce una EMF inversa. Es una fuente de CC cuyo voltaje es proporcional a la velocidad del motor. Los devanados tienen resistencia. Esa es la resistencia en serie en el modelo. Entonces, lo que sea que conecte, lo más probable es que pueda analizarlo de esa manera. Si corta los devanados, no hay ningún lugar para disipar la energía excepto los devanados. La potencia será Vemf^2 / ESR.
La corriente es proporcional al par, por cierto.
Si aplica un voltaje al motor más pequeño que el EMF posterior, la corriente fluirá desde el motor hacia el voltaje más pequeño. En otras palabras, el motor estará en modo de regeneración. La cantidad de corriente se basa en el tamaño de la resistencia en serie y la diferencia de voltaje. No es necesario que el voltaje aplicado sea de dirección opuesta a la fuerza contraelectromotriz. Puede ser de la misma polaridad pero de menor magnitud.
Si aplica una resistencia a través de los devanados mientras el motor está girando (y desconecta el voltaje de activación), la resistencia disipará la energía. La corriente fluirá hacia atrás (regeneración) desde el motor hacia la resistencia. La cantidad de potencia disipada en la resistencia frente a los devanados es una función de los valores relativos de la resistencia y el devanado.
Una resistencia más grande producirá menos torque, pero también evitará los devanados. Cuanto más rápido detenga el motor, más energía disipará en los devanados.
Transistor
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Señor Mystère
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