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Electrónica => Electrónica Geral => Tópico iniciado por: StarRider em 24 de Março de 2015, 18:28
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Boas,
Estou com algumas duvidas em relação a um "active brake" para um motor DC.
Basicamente o motor é controlado por um Mosfet com PWM (totalmente trivial) sendo
que é necessário controlar a corrente do motor.
Mas, assim que o PWM é desligado (cortada a alimentação do motor) a inercia dá um
ar da sua graça e o motor não pára instantaneamente. Ora, vai dai estava a pensar
implementar um "travão", sem complicar a coisa e analisar o BEMF e afins, estou
a pensar simplesmente fazer um shunt entre os pólos do motor.
Ou seja, tenho dois Mosfets, um para controlar normalmente a carga, e outro que (depois
do primeiro Mosfet estar fechado) vai simplesmente fazer o shunt do motor. Qualquer coisa
como meia ponte H.
Depois de alguns testes, a coisa funciona e o motor trava mesmo ... a minha duvida é que
uma vez que ao fazer o shunt com o motor a rodar este basicamente passa a ser um
"gerador" e estou preocupado pois a corrente gerada ainda é considerável e pode
contribuir para deteriorar o motor ou longo do tempo.
Algum de vocês já teve/tem alguma experiência com este tipo de "travão" ? Aconselham
algo diferente ?
Abraços,
PA
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O que se faz num motor trifásico para parar é colocar uma tensão DC num dos enrolamentos por breves tempos.
No teu caso é um motor DC e colocar em curto os terminais é totalmente seguro na minha opinião.
Também faço isso em motores DC de baixa corrente, é muito eficaz e os ICs H suportam essa função, não é por acaso que existe.
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A unica experiência que tenho disso é com VFD's e motores trifásicos, resistências de 10K ohms de 100W e dissipadores maiores que os VFD.
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queres travar o motor electricamente, e conseguiste, certo? (co o dropes disse?) e agora querias na vez de travar dessa maneira gastando mais energia, querias fazer tipo doutra maneira onde co segundo objectivo é regenerar/aproveitar a energia que tens pra gastar, enviá-la ou guardá-la numa bateria?
Isso é feito nos carros electricos com regeneraçao nos sistemas de travagem...nao sei qtos sistemas existe, mas pelo que sei, um dos métodos é usar um sistema mecanico, onde uma especie de molas absorve o movimento contrario e gera energia com o sentido oposto da rodagem e envia energia prá bateria dos carros... (se nao estou em erro).
Nos geradores dc (ou os ditos dinamos das bicicletas), se tiveres a gerar energia e fizeres curto-circuito nos polos de saída, este faz um travamento ao dinamo..
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Boas,
Estou com algumas duvidas em relação a um "active brake" para um motor DC.
Basicamente o motor é controlado por um Mosfet com PWM (totalmente trivial) sendo
que é necessário controlar a corrente do motor.
Mas, assim que o PWM é desligado (cortada a alimentação do motor) a inercia dá um
ar da sua graça e o motor não pára instantaneamente. Ora, vai dai estava a pensar
implementar um "travão", sem complicar a coisa e analisar o BEMF e afins, estou
a pensar simplesmente fazer um shunt entre os pólos do motor.
Ou seja, tenho dois Mosfets, um para controlar normalmente a carga, e outro que (depois
do primeiro Mosfet estar fechado) vai simplesmente fazer o shunt do motor. Qualquer coisa
como meia ponte H.
Depois de alguns testes, a coisa funciona e o motor trava mesmo ... a minha duvida é que
uma vez que ao fazer o shunt com o motor a rodar este basicamente passa a ser um
"gerador" e estou preocupado pois a corrente gerada ainda é considerável e pode
contribuir para deteriorar o motor ou longo do tempo.
Algum de vocês já teve/tem alguma experiência com este tipo de "travão" ? Aconselham
algo diferente ?
Abraços,
PA
Ja agora estas a falar de um motor DC de que potencia?
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Na DiffTrike nós até invertemos à bruta o sentido de rotação dos motores quando já vamos lançados no sentido contrário. Nesse modo que falas (travagem dissipativa) a "segurança" depende da corrente, que depende da inércia da carga + rotor. Em geral os motores são muito mais robustos do que os FETs, mas tudo depende de valores concretos, que FETs que componentes, que tempo de travagem, que correntes geradas... Se o motor não aquecer muito com o regime de travagens em que vai funcionar (tens que testar durante algum tempo, por causa da massa térmica do motor) não há problema, pode estar mais em perigo o FET se a corrente não for limitada (activamente ou porque sabes que não ultrapassa X).
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Bem visto @Njay, as limitações são mesmo dos FETs.
Um motor DC não pode fornecer mais corrente ao funcionar como gerador, do que aquela que lhe é colocada a funcionar como motor.
Logo o motor suporta curtos nos seus terminais.
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Tens a certeza?
Não me parece lógico. Ao fornecer utilizas uma tensão nominal que vai limitar sobreaquecimento e correntes excessivas.
Ao fazeres um curto, a energia acumulada no movimento vai-se dissipar toda pela resistência parasita do enrolamento e do elemento que estiver a fazer o curto. Se a resistência for baixa (o que se pretende para travar rápido), parece-me que a corrente pode ser maior que a que estávamos a fornecer.
Outra maneira de ver: estavas a injetar uma potência (U*I), ao travares estás a retirar parte dessa potência. Como a tensão é muito menor, a corrente terá de ser maior.
Da mesma forma que se deixarmos os contactos abertos vamos ter uma tensão muito maior que a que fornecemos.
Ou não?
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As maravilhas da inductância, podes ter picos de dezenas, ou até mesmo centenas de volts.
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Pelo que me tenho deparado na configuração de servo drives (granite VSD-E e Argon) o que me dá a entender é que apartir de uma determinada quando o motor entra em desaceleração/ atua como gerador, essa voltagem é adicionada a tensão de alimentação. Então se a tensão sobe a partir de um determinado valor, é ativada a resistência de travagem aos terminais da fonte, evitando que esta sobrecarregue.
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fgranitedevices.com%2Fw%2Fimages%2Fthumb%2F6%2F6d%2FArgon_wiring_multiple.png%2F800px-Argon_wiring_multiple.png&hash=4e4c332beacdfaba971c6c8929ff29a64686e47c)
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É "adicionada" via retificação sincrona, não é á bruta.
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A corrente de travagem pode ser bastante alta, e maior do que aquela que usámos para acelerar o rotor. Quanto mais rápida a travagem, maior a corrente. É uma questão de energia. A aceleração pode ser lenta, mas a energia vai-se acumulando na inérica do rotor + carga. Se travarmos depressa, essa energia vai ser "libertada" (convertida) rapidamente, em energia eléctrica, e a corrente vai ter que ser alta. Pensem na roda de uma bicicleta. Se começarem a dar-lhe puxões com a mão para ela acelerar, com pequenos puxões regulares ela atinge uma boa velocidade. Se logo a seguir tentarem parar de repente com a mão, ela dá-vos um belo coiçe - liberta a energia toda de uma vez só.
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No arranque de um motor DC a corrente vai sofrer um pico e depois mantém-se alta até a velocidade se estabilizar.
Acredito que esta corrente seja inferior ao travar... damn
Não tenho meios de fazer a simulação física e gravar os valores para colocar num gráfico.
Na minha posse tenho um osciloscópio analógico (provided by Njay) e um PC que não tem capacidades de captura.
A simulação seria simples, 12V + motor com alguma inércia + resistência 1ohm...
Ainda pego num micro e meto lá pró meio.
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Boas,
Obrigado pela vossa participação, nada como trocar ideias para esclarecer duvidas.
Os motores que vão ser usados podem variar entre si, e nunca sei qual a indutância ou
resistência dos mesmos, mas devem rondar os 50W.
Num calculo em cima do joelho e com o motor que tenho aqui à mão, deu-me 90W de
energia dissipada na travagem (gerada por +-10V de bEMF e medida também sem
grande precisão).
A ideia que tenho vai de encontro ao que o Njay e jm_araujo disseram, o meu problema
não são os Mosfets (esses aguentam 70A de pico) ... e problema é o calor dissipado no
motor.
Posso "dividir o mal pelas aldeias" e meter um Fet com um maior Rds(on) ... ou mesmo
uma resistência externa, mas vai ter que ser uma de alta potencia.
Outra forma é aplicar PWM no Fet que faz o shunt, mas só mesmo experimentando para
ver se os timmings satisfazem as necessidades pois o break deve ser o mais rápido
possível.
Outro problema passa por isolar o resto do circuito da tensão bEMF gerada pelo motor.
Venham de lá essas ideias :)
dropes: força com essa simulação ;)
Abraços,
PA
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Outra forma é aplicar PWM no Fet que faz o shunt, mas só mesmo experimentando para
ver se os timmings satisfazem as necessidades pois o break deve ser o mais rápido
possível.
Isso é travagem regenerativa. Quando o FET estiver OFF (depois de ter estado ON), a inductância do motor vai aumentar a tensão dele como gerador até a corrente passar por algum lado; a corrente vai passar pelo diodo intrinseco do FET inferior e chegar ao bus de alimentação. Se estiveres a usar uma bateria, a bateria vai carregar, e poderás ter que lidar com o problema de gerir a carga da bateria (a tensão da bat não deve ir acima de x). Caso contrário serão exclusivamente os condensadores que estão no bus e na saída da fonte de alimentação que vão absorver a corrente e a tensão no bus vai aumentar; o quanto é que vai aumentar depende da capacitância pendurada no bus. As baterias absorvem corrente (carregam), mas fontes de alimentação / conversores DC-DC não.
Normalmente abre-se o FET de baixo para a corrente passar por ele no "modo FET" ("rectificação sincrona") e assim não o fazer aquecer tanto como acontecerá no "modo diodo" ("rectificação assincrona").
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Eventualmente a solução para a tua aplicação poderá ser a de ter motores mais potentes do que vais usar ou arrefecimento extra, é quma questão "energética".
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dropes: força com essa simulação ;)
working on that
Até agora só consegui capturar 300ms e colocar em excel para ser apresentado em gráfico.
Amanhã já testo um motor sem acordar ninguém :)
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no meio desta lengalenga toda ainda nao descubri qual era o motor em causa!..
starrider: podias colocar o datasheet do motor? (tvz o tipo da aplicaçao tb ajudava...se é indor, outdor, dentro duma caixa ao ar livre, tem ventilação forçada? vai trabalhar em ambientes quentes?.. alimentação AC, DC ?)
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Teste de 400ms, a azul a corrente de arranque, a vermelho a corrente de travagem numa resistência de 1ohm:
(https://lh6.googleusercontent.com/-QtutfCP93Rw/VRaoWWUn3VI/AAAAAAAABPY/Zf9phAxGWBA/w747-h331-no/Motor%2Bstart%2B%26%2Bbreak.png)
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Teste de 400ms, a azul a corrente de arranque, a vermelho a corrente de travagem numa resistência de 1ohm:
(https://lh6.googleusercontent.com/-QtutfCP93Rw/VRaoWWUn3VI/AAAAAAAABPY/Zf9phAxGWBA/w747-h331-no/Motor%2Bstart%2B%26%2Bbreak.png)
Boas,
Excelente trabalho ! ! ! !
Essa escala da corrente é em miliamps ?
Abraços,
PA
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Sim, estão em miliamperes :)
Tive de colocar um divisor para não ultrapassar o limite do ADC (1023) pois o motor debita perto de 5A no arranque e teria de colocar uma resistência mais baixa para medir a corrente. (o divisor manteve-se nas duas medições)
Tive em atenção o valor da resistência para medir o arranque e travagem de forma a não influenciar os resultados, daí ter sido calibrado com multímetro em relação ao medido pelo ADC.
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Aproveitando o balanço, aqui vai um desenho que acabei de fazer, trata-se de um "dínamo" em que o núcleo é constituído por um íman, mantendo-se este em rotação segundo a seta que está em cima.
À volta tem uma bobina com os respetivos terminais.
A questão é, qual a corrente de saída, AC ou DC ?
(https://lh4.googleusercontent.com/-f-52ntVukrc/VRhj1gfUmEI/AAAAAAAABP0/7wrD0qlRVaw/w455-h486-no/ISQ%2Bmind-breaker.png)
Este exemplo foi-nos dado o ano passado durante uma "formação de electrónica", meus 24 colegas + 2 "formadores" discordaram da minha resposta... ???
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Posso estar a dar uma grande calinada mas cá vai:
Assumindo o campo magnético como homogéneo, o sentido de rotação em relação à polaridade do íman não causa alterações da intensidade do campo pelo que não se induziriam correntes nos enrolamentos, pois estes veriam um campo magnético estático.
Se olhar-mos para o caso partido do motor de indução com rotor de gaiola de esquilo vemos isso, o rotor nunca atinge a velocidade de sincronismo, porque ao atingir esta deixam de existir correntes induzidas no rotor e este perde o magnetismo, deixando por isso de puder acompanhar o campo girante...
Na realidade como nada é prefeito o campo magnético não seria homogéneo pelo que iria provavelmente existir uma pequena tensão à saída dos enrolamentos mas sempre alternada (é claro que como o condutor também não seria perfeito e como tal a sua resistência iria reduzir ainda mais essa tensão).
P.S.: Porquê "corrente contínua"? Se o efeito de indução só existe na presença de um campo magnético de intensidade e polaridade variável a polaridade da tensão induzida acompanhará sempre esta variação, logo nunca existiria "corrente contínua" mas sempre "corrente alternada".
P.S.2: coloquei corrente contínua e corrente alternada entre aspas por preferir sempre usar termos em português quando estes existem, no entanto neste conceito misturar o termo corrente é "esquisito" pois como temos um circuito aberto apenas se induz tensão e não corrente
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P.S.3: observando novamente o desenho não se percebe se o circuito é aberto ou fechado, caso seja um circuito fechado na eventualidade de existir força electromotriz induzida circularia uma corrente no circuito que segundo as leis da electricidade por causa da inductância tenderá a ser constante em intensidade e sentido, se o movimento do íman for também ele constante, no entanto a tensão será sempre em "corrente alternada" (AC) como pressuposto no meu posto anterior
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Obrigado pela resposta @artur36, esperarei por mais antes de dar a minha, não te surpreendas ;)
Coloquei um circuito em aberto e tens razão quanto à corrente, não pode ser medida desta forma, por isso parte do principio que a tensão é alterna ou continua, a questão mantém-se.
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DC... de 0V (se é 0, não alterna :P)
Não há variação do campo, não há correntes induzidas (partindo do principio que o imã desenhado gera um campo uniforme e na polaridade indicada no desenho)
Uma experiência prática pode apresentar uma corrente alternada se essa uniformidade não se verificar.
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Concordo totalmente com vossas respostas, afinal não estou sozinho, ufa ::)
Se não há variação de campo magnético então a corrente é 0, nem AC de DC.
O que me foi explicado, foi:
- Um dínamo de bicicleta é realizado desta forma
- Como o norte está em cima e o sul está em baixo, a corrente é continua
Um grande disparate que não quis dar continuidade à discussão para não atrasar a matéria...
Existem de facto dínamos em que a corrente é continua (acima de 0V), isto deve-se à forma como as bobines estão dispostas assim como os ímans dos rotor, entretanto não são aplicados em bicicletas.
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Num dínamo a corrente só é DC se tiver um comutador (como um motor de escovas) ou díodos, senão é AC.
O rotor de um dínamo é realmente um íman cilíndrico, mas os polos não são opostos na direção axial mas sim transversal.
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Num dínamo a corrente só é DC se tiver um comutador (como um motor de escovas) ou díodos, senão é AC.
Também pensava assim, mas existem dínamos com tensões sempre acima ou igual a 0V sem escovas ou rectificação.
Muito procurei na altura...
O rotor de um dínamo é realmente um íman cilíndrico, mas os polos não são opostos na direção axial mas sim transversal.
Certo
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Também pensava assim, mas existem dínamos com tensões sempre acima ou igual a 0V sem escovas ou rectificação.
Essa nunca vi, mostra lá
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Também pensava assim, mas existem dínamos com tensões sempre acima ou igual a 0V sem escovas ou rectificação.
Essa nunca vi, mostra lá
Não encontro de momento nada relacionado no meu PC, minha net está lentinha e não te consigo mostrar nada por enquanto... :-\
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Nome da coisa que procuramos nós.
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Será algo deste género?
http://en.m.wikipedia.org/wiki/Homopolar_generator
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Será algo deste género?
http://en.m.wikipedia.org/wiki/Homopolar_generator (http://en.m.wikipedia.org/wiki/Homopolar_generator)
Boas,
Já me tinha lembrado do disco de Faraday, possivelmente é isso que o dropes tem em mente,
e faz sentido.
Abraços,
PA
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The electrical contacts are usually made through a "brush" or slip ring, which results in large losses at the low voltages generated.
Não é para implicar, mas tem escovas na mesma, no contacto com o disco :P
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LoL nada disso, é um motor sem escovas (brushless), o rotor é constituído por vários ímans na diagonal e o estator são bobines ligadas de uma forma diferente para gerar sempre uma tensão positiva.
Creio estar patenteada a sua construção.
Pensei que já tivessem conhecimento deste tipo de motores, afinal estamos na LR e já foi discutido várias vezes os tipos de motores. :P
last edit: pode ser pesquisado por "brushless dc generator", em fotos dá para se encontrar melhor e eu... demoro 45seg só a ver a foto inicial deste fórum (350k)
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Boas,
O maior "gerador brushless" está mesmo por baixo dos nossos pés ... e é graças a ele que
existe vida neste planeta 8)
Abraços,
PA
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O maior "gerador brushless" está mesmo por baixo dos nossos pés ... e é graças a ele que existe vida neste planeta 8)
DC ?!
Essa resposta é inválida, tem escovas e não são poucas :)
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LoL nada disso, é um motor sem escovas (brushless), o rotor é constituído por vários ímans na diagonal e o estator são bobines ligadas de uma forma diferente para gerar sempre uma tensão positiva.
Creio estar patenteada a sua construção.
Pensei que já tivessem conhecimento deste tipo de motores, afinal estamos na LR e já foi discutido várias vezes os tipos de motores. :P
last edit: pode ser pesquisado por "brushless dc generator", em fotos dá para se encontrar melhor e eu... demoro 45seg só a ver a foto inicial deste fórum (350k)
nao falas do motor de induçao com gaiola de esquilo? mas na diagonal nao sao imans...