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讨论之前先说一下直流电机是什么玩意。如下图所示,网上搜的
其中反电动势E与转速ω成正比,E=K·ω
以下分析假设转速恒定。因此反电动势E也恒定。
在proteus里建立模型,左侧为激励式,通过三态门实现悬空,右侧为启停式。各个元件参数瞎编一下。
这里假设反电动势为3V,不论其他情况如何变化。
下图是某频率下50占空比两种方案的电压波形:
上面是启停式,这个图形再熟悉不过了。RL的充放电回路。
下面是激励式,以3V为基准高电平期间电压上升,低电平期间瞬间消失,线圈存储的能量以电涡流的形式耗散。越接近方波,耗散越小。
在启停式驱动中,关于对地短接是否产生刹车效果,我们选择一其他较高频率,分析不同占空比的效果。
如下三图一次是50,58,70占空比的三种状态,注意3V坐标,这是维持ω的反电动势。始终不变
↑第一幅图中,电压波动范围为2.47至2.73。均未达到3V,此时反电动势大于平均驱动电压,始终处于阻碍状态,实际情况中会是减速状态,反向电动势降低,达到新的平衡。
↑第二幅图中,电压波动范围为2.87至3.13。处于3V上下,此时二者相当,电压处于3V上部有驱动作用,处于3V下部有阻碍作用。
↑第三幅图中,电压波动范围为3.50至3.70。完全处于3V以上,任何时间均保持驱动状态,实际情况中电机速度将提高,反向电动势提高,达到新的平衡。
下面是关于波动范围的问题:
三幅图片分别是1K,5K,20K频率某占空比下的波形
很明显,频率越高,波动越小,能量损耗越小。
关于aytc100同学说的:“激励式和起停式在电机频率足够高的情况下是可以等效的。”
个人理解是受电路寄生参数和铁芯的影响,导致能量耗散的变慢。
而且,“在电机频率不高的情况下的确启停式比激励式省电”也就很好理解了,但不能用上面任何一个图去等效。
因此quzhanguang 同学分析的很在理,电机的加减速是自感电流和反向电流综合作用的结果。
可是元老也没说都接地电流就等于零啊?
最后说一句,等效电路终究是理论,真要去用示波器看电机两端的波形,是啥也看不出来的。 |
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