एक विद्युत चुम्बकीय ब्रेक के रूप में मोटर

मैं इम्पल्सर में ब्रशलेस मोटर्स विकसित कर रहा हूं। हाल ही में, हमें अक्सर मोटर / जनरेटर विकसित करने के लिए संपर्क किया जाता है जो ब्रेक के रूप में कार्य करेगा। इस लेख में मैं मोटर्स के इस एप्लिकेशन की विशेषताओं के बारे में बात करूंगा, फायदे और नुकसान क्या हैं, और इस तरह के ऑपरेशन को कैसे लागू किया जाए।

लाभ और उपयोग

ब्रेक के रूप में मोटर का उपयोग करने से कई प्रकार के फायदे और पैरामीटर मिलते हैं जो वर्तमान में उपलब्ध अन्य प्रकार के ब्रेक का उपयोग करके प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं। हालांकि, इस दृष्टिकोण के नुकसान भी हैं।

फायदे:

• तेज़ / बंद और ब्रेकिंग टॉर्क सेटिंग।
• विस्तृत कार्यशील क्रांतियाँ। ओवर-रीविंग ब्रेक (100,000 आरपीएम तक) बनाना संभव है, और इसके विपरीत यह बहुत धीमा है।
• लोड की चिकनी स्थापना, शाफ्ट के आकस्मिक अवरोधन की संभावना की कमी।
• ब्रेक से धूल और अपशिष्ट पदार्थों की कमी। इसका उपयोग घर के अंदर या सीमित स्थान पर किया जा सकता है।
• एक जनरेटर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

नुकसान:

• 150, 200 डिग्री तक ऑपरेटिंग तापमान पर सीमाएं। तापमान को थोड़ा बढ़ाना संभव है, लेकिन एक ही समय में उत्पाद की कीमत बहुत बढ़ जाती है।
• डिस्क और पैड से समान आयामों में एक साधारण ब्रेक अधिक प्रभावी होगा।
• कम टावरों पर मजबूत टॉर्क सीमा और शाफ्ट को पूरी तरह से ब्लॉक करने में असमर्थता। बाहरी बिजली नियंत्रक का उपयोग करके इस सीमा को दरकिनार किया जा सकता है।
• एक छोटी ब्रेकिंग टॉर्क की निरंतर उपस्थिति।

इसकी गति, सटीकता और सफाई के कारण, इस तरह की ब्रेक प्रयोगशालाओं और इनडोर उपकरणों में अपरिहार्य है। मोटर-ब्रेक का एक नजदीकी एनालॉग एक पाउडर ब्रेक है। यह केवल तेज है, धूल पैदा नहीं करता है, लेकिन यह उच्च गति पर काम नहीं कर सकता है और अधिकांश मौजूदा मॉडल पूरी तरह से 1500-3000rpm तक सीमित हैं। एक पारंपरिक डिस्क ब्रेक समान सटीकता और स्थिरता प्रदान करने में सक्षम नहीं है।

ऑपरेटिंग मोड

विद्युत चुम्बकीय ब्रेक के लिए 3 ब्रेकिंग मोड उपलब्ध हैं, वे ब्रेकिंग से जाने वाली ऊर्जा में भिन्न होते हैं:

1. सीधे मोटर में सर्किट और हीट रिलीज मोड।
2. एक बाहरी भार, प्रतिरोध, या द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पर हीट जनरेशन।
3. बैटरी की रिकवरी और चार्जिंग।

अगला, मैं स्थायी मैग्नेट BLDC के साथ तुल्यकालिक मोटर्स के लिए इन तरीकों के बारे में अधिक बात करूंगा, यह साधारण डीसी पर भी लागू होता है।

1. सर्किट मोड

यह सबसे आसान तरीका है। इसमें, मोटर संपर्क बस बंद हो जाता है, और ब्रेकिंग पावर को मोटर वाइंडिंग के प्रतिरोध के लिए आवंटित किया जाता है। मोटर्स मूल रूप से शीतलन के लिए ढलान के साथ डिजाइन किए गए थे, और इसके अलावा, उनके पास पर्याप्त बड़े पैमाने पर और गर्मी की क्षमता है। यह आपको मोटर / जनरेटर में संशोधन के बिना इस मोड का काफी गहन उपयोग करने की अनुमति देता है।

इस मोड को लागू करने के लिए, एक डायोड ब्रिज और एक मैकेनिकल (बटन, चाकू स्विच या रिले) या इलेक्ट्रॉनिक कुंजी (MOSFET, IGBT) पर्याप्त हैं। ब्रेकिंग बल को समायोजित करने के लिए, एक पीडब्लूएम का उपयोग किया जाता है, जो कुंजी खोलने के कर्तव्य चक्र को निर्धारित करता है। कनेक्शन आरेख इस प्रकार है:



इस मोड में एक दिलचस्प विशेषता है। बढ़ती गति के साथ, अधिकतम ब्रेकिंग टॉर्क गिर जाएगा। यह इस तथ्य के कारण है कि मोटर वाइंडिंग में एक महत्वपूर्ण प्रेरण है, और बढ़ती गति के साथ, धाराओं की आवृत्ति भी बढ़ जाती है। नतीजतन, घुमावदार की प्रतिक्रिया सक्रिय से अधिक हो जाएगी और बिजली की हानि इस मोटर के लिए अधिकतम संभव से नीचे होगी। क्रांतियों पर अधिकतम ब्रेकिंग टॉर्क की विशेषता निर्भरता नीचे दिए गए ग्राफ़ में दिखाई गई है:



इस तथ्य के बावजूद कि किसी भी तैयार मोटर को इस मोड में तुरंत इस्तेमाल किया जा सकता है, यह मोड उत्पाद की पूरी क्षमता को प्रकट करने की अनुमति नहीं देगा। हालांकि, इस मोड में ब्रेक के प्रदर्शन में काफी वृद्धि हो सकती है, यह मूल रूप से ब्रेक के रूप में डिज़ाइन किया गया है।

इस मोड में एक और महत्वपूर्ण दोष है। घुमावदार के त्वरित और अचानक बंद होने और खुलने के कारण, मजबूत विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप होगा। इसके अलावा, डायोड ब्रिज को बड़े स्पंदित धाराओं के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।

2. बाहरी भार के साथ

इस मोड में, ब्रेकिंग से गर्मी का मुख्य स्रोत बाहरी प्रतिरोध है। यह मोड अधिक प्रभावी है, क्योंकि ब्रेकिंग पावर अब मोटर हीट के हीट सिंक द्वारा सीमित नहीं है, और प्रतिरोध रेडिएटर को मनमाने ढंग से बड़ा किया जा सकता है। इसके अलावा, यदि प्रतिरोध मान को सही ढंग से समायोजित किया जाता है, तो अधिकतम ब्रेकिंग टोक़ बंद होने के समय और गति जितनी अधिक होगी, उतना ही महत्वपूर्ण यह स्वयं प्रकट होगा।

इस मोड को लागू करने के लिए, एक डायोड ब्रिज की भी आवश्यकता होती है, लेकिन इसके बाद या तो एक यांत्रिक रिओस्टेट या एक द्विध्रुवीय ट्रांजिस्टर के साथ एक वर्तमान या प्रतिरोध नियंत्रण सर्किट चालू होता है (इलेक्ट्रॉनिक लोड सर्किट)। कनेक्शन आरेख इस प्रकार है:



मोटर प्रतिरोध के सापेक्ष बाहरी प्रतिरोध की थोड़ी मात्रा के साथ, ब्रेकिंग टॉर्क की प्रकृति पहले मोड के करीब होगी। बढ़ते प्रतिरोध के साथ, पीक टॉर्क पॉइंट हाई रेव्स पर शिफ्ट हो जाएगा, और अधिकतम ब्रेकिंग पावर बढ़ जाएगी। बढ़ते भार प्रतिरोध के साथ ब्रेकिंग टॉर्क की गतिशीलता नीचे दिए गए ग्राफ़ में दिखाई गई है:



यह मोड आपको ऑपरेटिंग क्रांतियों की वांछित सीमा पर प्राप्त करने की अनुमति देता है जिस पर बढ़ते क्रांतियों के साथ ब्रेकिंग टॉर्क बढ़ता है। ऑपरेशन का यह तरीका बेहद सफल है, क्योंकि यह आपको गति को स्थिर करने या उन्हें सीमित करने की अनुमति देता है। एक स्थिर फीडबैक सिस्टम बनता है।

3. वसूली

इस मोड को लागू करना सबसे कठिन है। इसे BLDC ब्रशलेस मोटर्स को नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले नियंत्रक (ESC) की आवश्यकता होती है। लेकिन एक ही समय में, यह मोड सबसे प्रभावी है। यह इस प्रकार के ब्रेक के अधिकांश नुकसानों को खत्म करने में सक्षम है। इसलिए, उदाहरण के लिए, नियंत्रक आपको मोटर शाफ्ट को पूरी तरह से ब्लॉक करने की अनुमति देगा, यह आपको पीढ़ी और नियंत्रित ब्रेकिंग के मोड में एक साथ ब्रेक का उपयोग करने की अनुमति देगा, और इस मोड में आप पिछले 2x की तुलना में ब्रेकिंग क्षणों को काफी अधिक प्राप्त कर सकते हैं।

इस लेख में, मैं कंट्रोलर डिवाइस और उसके ऑपरेशन एल्गोरिदम के रूप में विस्तार से वर्णन नहीं करूंगा यह विषय एक अलग लेख के लिए है, और संभवतः एक भी नहीं है। जो लोग इस मुद्दे को समझना चाहते हैं, आप इलेक्ट्रिक वाहनों (साइकिल, स्कूटर) में नियंत्रक के सिद्धांत का अध्ययन कर सकते हैं और वे ब्रेकिंग और रिकवरी एल्गोरिदम को कैसे लागू कर सकते हैं।

निष्कर्ष

मोटर और जनरेटर अद्वितीय मापदंडों के साथ इलेक्ट्रिक ब्रेक के लिए सस्ती और सरल विकल्प हैं। ऐसा ब्रेक सार्वभौमिक नहीं है और क्लासिक डिस्क ब्रेक को बदलने की अनुमति नहीं देगा, लेकिन कुछ कार्यों के लिए यह प्रतिस्पर्धा से परे है।