Birçok elektrikli otomobilin, fren balatalarında işe yaramaz bir ısıya dönüştürmek yerine, otomobilin momentumunu akülerde depolanan enerjiye dönüştürebildiğini biliyorum. Bu nasıl çalışıyor? Kendim nasıl uygulayabilirim?

Muhtemelen zaten sende var ve bunu bilmiyordum. Yarım köprü veya H köprüsü ve PWM veya benzeri bir motor kullanıyorsanız, rejeneratif frenlemeye sahipsiniz. Yarım köprüyü düşünelim, çünkü bu analiz için motoru sadece bir yöne çalıştıracağız:

İlk önce, rejeneratif olmayan frenlemeyi düşünelim. Köprü çıkışı yüksekse (S1 kapalı, S2 açık), motor tam hıza çıkar. Köprü şimdi düşük duruma getirilirse, motor yavaşça durma noktasına gelmez. Bu olacak slam sanki durma noktasına birisi ancak üzerinde bir fren. Neden?

Bir motor, bir seri indüktör ve voltaj kaynağı olarak modellenebilir. Motor torku, akımla orantılıdır. Gerilim kaynağı geri EMF olarak adlandırılır ve motorun hızıyla orantılıdır. Bu nedenle, bir motor yüklendiğinde daha fazla akım çeker (veya en kötüsü, durur): hız azaldıkça, arka EMF azalır ve besleme voltajına daha az basar ve daha yüksek akıma neden olur. Motorumuzu yüksek hızda dönüyormuş gibi değerlerle şemamızı bu modelle yeniden çizelim:

Bu motor tam hızda çalışıyor. Motordaki sürtünmenin üstesinden gelmek için küçük bir akıma sahibiz ve arka EMF besleme voltajıdır, R1 üzerindeki voltaj düşmesinden daha azdır. Çok fazla akım geçmiyor, çünkü EMF geri besleme geriliminin çoğunu iptal ediyor, bu nedenle L1 ve R1 sadece 100mV'yi görüyor. Şimdi köprüyü alçak tarafa çevirdiğimizde ne olur?

$L_1 / R_1$$ms$$V_{B1}-V_1$$100mV$

Şimdi ters yönde akan büyük bir akıma sahibiz . Tork, akımla orantılıdır, bu nedenle şimdi saat yönünde hafif bir kuvvet uygulamak yerine, sadece sürtünmeyi yenecek kadar sert bir saat yönünün tersine sert bir kuvvet uyguluyoruz ve mekanik yük hızla yavaşlıyor. Motorun hızı düştükçe, V1 de artar ve sonuçta yük ve artık dönmüyor olana kadar akım ve bununla birlikte tork artar.

Enerji nereye gitti? Mekanik yükün kinetik enerjisi enerjidir. Sadece yok olamaz, değil mi?

$P_{R1} = (9.9A)^2 1\Omega = 98.01W$

Peki enerjiyi ısıya dönüştürmek yerine nasıl depolarım?

Frenlemeye başladıktan biraz sonra neler olduğuna bir bakalım, ancak durmadan önce:

Motor önemli ölçüde yavaşladı (back-emf 1V) ve akım bununla azaldı. Şimdi köprüyü yüksek tarafa geçirirsek ne olur?

$L_1 / R_1$

Yani bunu yapma . Bu durumda kaldığımız sürece akım düşüyor. Bu yüzden, köprü düşükken diğer duruma geri dönüyoruz, böylece back-emf akımı geri alabilir. Sonra tekrar değiştiririz ve bir kısmını bataryaya çekeriz. Hızlı, tekrarla.

Bu, normal olarak PWM motor kontrolü için yaptığı gibi ses çıkarırsa, öyledir. Bu yüzden muhtemelen zaten sizde var ve bunu bilmiyordunuz.

$80\% \cdot 10V = 8V$

$P = I^2 R$

Köprüdeki tüm transistörleri de açabilirsiniz ve indüktör akımı köprüdeki diyotlardan geçecektir. O zaman ne geri EMF ne de akü, bir akımı sürecek bir yola sahip olmayacak ve motor serbest dönecektir. Elbette, bazı harici kuvvetler, arka EMF'yi besleme voltajından daha yüksek itmek için motoru yeterince hızlandırır. Bir tepeden aşağı yuvarlanan bir araç buna iyi bir örnek.

Diğer tüm durumlarda, rejeneratif fren alırsınız.

pratik sonuç

Sen gerekir Eğer motordan mekanik enerji ile ne yapacağını düşünün. Piller enerjiyi emebilir, ancak pilin türüne göre ne kadar ve ne kadar hızlı değişebileceğinin bir sınırı vardır. Bazı güç kaynakları (örneğin doğrusal voltaj regülatörleri) enerjiyi hiç ememez.

Enerjinin, bir pilin veya devrede başka bir yükün gitmesi için bir yer sağlamazsanız, güç kaynağı ayırma kapasitörlerine girecektir. Motordan yeterli enerjiye sahipseniz ve kapasitansınız yeterli değilse, güç kaynağı ray voltajı bir şey bozulana kadar artacaktır.

Devrenizi tasarlamalısınız ki böyle olamaz. Elektrikli bir otomobilde, eğer aküler aracın kinetik enerjisini daha fazla absorbe edemezse, geleneksel frenleri uygulayacak karmaşık akü kontrolörleri vardır. Besleme rayları boyunca bir güç direncini açabilir veya çok fazla olması durumunda motor denetleyicinizi frene basması için tasarlayabilirsiniz.

ilgili sorular

• Geri EMF besleme voltajını geçemediğinde neden besleme voltajımın yükselmesine neden olan bir motor için endişelenmeliyim?

• DC motorun hızını bulmak için EMF'yi nasıl ölçebilirim?

• supercat'ın büyük ölçüde ilgisiz bir soruya cevabı

akıllara düşme ile ilgili retorik soru

Sargı direnci olmayan bir motorumuz varsa ve herhangi bir ek direnç eklemeden (ideal transistörler ve teller) sürmenin bir yolu varsa ne olur? Açıkçası, daha verimli. Peki uygulanan voltaj ve mekanik yükte motorun hızı nasıl değişir? İpucu: Mekanik yükü artırarak veya azaltarak motorun hızını değiştirmeye çalışırsanız, geri akım akıma ne yapar?