电机的失​​速电流和自由电流是多少?


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电动机的失速和自由电流是多少?例如,此Vex电动机在页面底部列出其失速和自由电流。

我想我了解一般的想法,但是详细的描述会有所帮助。

Answers:


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简短答案

  • 失速电流是电动机施加最大扭矩时的最大电流1,这是因为阻止了电动机的完全运动,或者由于承受了一定的负载它不再能够加速。

  • 自由电流是在无负载2的情况下,电动机以最大速度自由旋转时所消耗的电流,除了电动机本身的摩擦力和反电动势。

1:在正常情况下,即不要求电动机从一个方向的最大速度转到另一个方向的最大速度
2:假定电动机不受外力驱动

长答案

堵转电流

失速扭矩的Wikipedia页面上:

失速扭矩是设备在输出转速为零时产生的扭矩。这也可能意味着扭矩负载,该扭矩负载导致设备的输出转速变为零,即导致失速。失速是电机停止旋转时的一种情况。当负载转矩大于电动机轴转矩(即分解转矩)时,就会发生这种情况。在这种情况下,电动机会消耗最大电流,但电动机不会旋转。该电流称为堵转电流。

...

电动马达

电动机在失速时继续提供扭矩。但是,处于停转状态的电动机容易过热,并可能造成损坏,因为在这种情况下电流最大。

电动机失速时长期产生的最大扭矩称为最大连续失速扭矩

因此,根据该电机的规格

Stall Torque:  8.6 in-lbs
Stall Current: 2.6 A

我们可以看到,如果要求电动机施加超过8.6 in-lbs的转矩,电动机将停止运动(或在克服摩擦的情况下加速),并且将汲取最大2.6A的电流。

尽管没有说明它是什么类型的电动机,但考虑到它的两线接口,我希望它是有刷直流电动机

当空载直流电动机旋转时,它会产生反向流动的电动势,该电动势会阻止施加到电动机的电流。随着转速的增加,流经电动机的电流会下降,自由旋转电动机的电流很小。仅当负载施加到电机上会使转子减速时,流过电机的电流才会增加。

反电动势维基百科页面:

电动机控制机器人技术中,术语“反电动势”通常是指使用旋转的电动机产生的电压来推断电动机的旋转速度。

但是请注意,正如DrFriedParts解释的那样,这只是故事的一部分。的最大连续失速扭矩可以比低得多的最大转矩,从而电流。例如,如果您从一个方向的全扭矩切换到另一方向的全扭矩。在这种情况下,汲取的电流可能是连续失速电流的两倍。经常执行此操作,超过电机的占空比,可能会烧坏电机。

自由电流

再次查看规格:

Free Speed:     100 rpm
Free Current:   0.18 A

因此,在无负载的情况下自由运行时,它将快速加速至100 rpm,在给定摩擦和反电动势的情况下,它仅消耗180 mA即可保持该速度。

但是,正如DrFriedParts解释的那样,这也只是故事的一部分。如果电动机由外力(有效地是-ve负载)驱动,因此将电动机变成发电机,则汲取的电流可能会被外力产生的电流抵消。


我希望我可以选择两个答案,因为Ian给出了准确所需信息的简明答案,而您的答案提供了扩展的信息并概述了问题中提到的电动机的示例。最后,我只是选择Ian,因为这将是大多数将来的观众在遇到这个问题时首先要看的东西。当然可以+1。
golmschenk

好的,现在更新使此答案更加完整和有用。
golmschenk

16

堵转电流是电动机在卡住(即堵转)时将消耗的电流。自由电流是电动机空载(即自由旋转)时汲取的电流。如您所料,电动机上的应变越大,移动所需的电流就越大。失速电流和自由电流分别为最大值和最小值。

从静止启动开始,电动机首先会吸取接近失速电流的电流,然后下降至维持其以任何速度运行所需的电流。


所以这是我需要最大程度澄清的地方。您说失速电流和自由电流是最小值和最大值。那么,自由电流是电动机在运行时消耗的最小电流吗?
golmschenk

2
@golmschenk:自由电流是电动机将消耗的最小电流。
Manishearth

2
是的...从技术上讲,如果您从山上滚下东西或其他东西,电动机的耗电量可能会减少,但是@Manishearth钉住了它。
伊恩

抱歉,但是Mark更新了答案后,对于以后的问题查看者来说,它现在是更完整,更有用的答案。因此,我已经切换了接受的答案。
golmschenk

别担心。我更专注于电机本身,并且很高兴看到答案采用了以系统为中心的方法来解决问题。
伊恩

14

@Ian@Mark提供了很棒(正确)的答案。为了完整性我会再加一点...

经验不足的设计人员似乎有一种趋势,即认为失速电流和自由电流等于电动机可能遇到的最大和最小电流。

他们没有。

它们是有效的标称值。如果不小心,在相对常见的情况下可以超过这些限制。

超过最小值

正如@Ian和@Mark所指出的。当外部电源或事件导致电动机的运动速度超过其施加的电流/电压时,电动机可以变成发电机(谷歌“再生制动”)。例如,伊恩(Ian)下山或有人用手摇动电动机。

在这种情况下,电流不仅会小于自由电流,而且实际上会变为负电流(朝相反的方向-就像是源而不是负载)。

如果您从工作(能源)的角度来考虑,那就说您正在将一箱衣服推向走廊。这样做不需要太多的努力,但是如果您的伙伴开始推动您的努力,那么您花费的精力就会减少。电机轻微下降就是这种情况。

超过最大值

电动机的发电功能的第二个结果是,一旦获得动量,一旦不再施加动力,它将继续将能量转换为电动势(电压)。

有趣的情况是当您反转方向时。如果将电动机向前调速,然后立即切换方向,则电动机线圈上的电压瞬时约为先前电源电压的两倍,因为电动机反电动势现在与电源串联。如欧姆定律所预期的,这导致电流超过失速电流。

实际解决方案

由于这些原因,实际的双向电动机控制电路在图中包括“续流”二极管(D1-D4),以提供与反电动势相关的电流的返回路径,从而将电压钳位在电源轨内-正向二极管电压。如果要构建自己的电机控制,则也应包括它们。

在此处输入图片说明


1
很好的答案,我已经用一些额外的注释更新了我的答案,并为您提供了更多信息的参考。如果我有时间,我会在短路紧急断开相时查找电流的注释。我现在还记不清足够多的内容来合理地编写它,我的大部分经验是使用无刷而不是有刷直流电动机。
Mark Booth

4

所有的答案都是非常好的,但是作为一名物理老师,我担心这里的一些不正确的对等会导致混乱。

[能量] [1]的一种形式,例如[化学势能] [2],可以转换成其他形式的能量(例如[电势能] [3],[动能] [4],[声能] ] [5],[热能] [6])。在[SI系统] [7]中,它是迄今为止最容易理解和最连贯的,能量是一个以[焦耳] [8]度量的标量物理量。[电压] [9]与能量不同。电压以[伏特] [10]为单位。一伏的定义是每[库仑] [11]一焦耳。因此,能量(以焦耳为单位)永远不能转换为伏特(以每库仑焦耳为单位)。

在任何机电系统(电动机只是其中的一个例子)中,[电动势] [12](EMF)均以伏特为单位。[电流] [13]以[安培] [14]为单位测量。[电荷] [15]以库仑为单位。一个库仑是一安培秒,即电荷流过一个点的电流为一安培一秒钟。

任何机电系统都需要知道的是系统电气部分的[电阻抗] [16],以及系统机械部分的[惯性] [17]或[惯性矩] [18]。 。人们还需要随时了解驱动整个系统的外部外部转矩[19]。(当本身没有转矩时(因为没有[矩] [20]),那么人们只需要知道通过[质心] [22]作用的净外部[力] [21]即可。

在任何时候,任何电气系统的电阻抗Z都是系统[电抗] [23] X平方的平方根,再加上系统[电阻] [24] R的平方。系统的电抗为[电感抗] [25] X(L)与[电容电抗] [26] X [C]之差,其中X = X(L)-X(C)

(注意,最初,我试图用Wikilink回答我的二十六个关键概念中的每个关键概念,但是系统告知我,除非我至少获得十分,否则我不允许包括两个以上的链接。)


干得好!您可以立即添加链接!附言:我不是物理学家,但我可以听你的回答。但是,我不明白您在上一段中引入的术语与“失速电流”和“自由电流”之间的关系。如果您对此进行扩展,将很有帮助。
Shahbaz 2014年

欢迎使用机器人技术 Richard。感谢您的澄清。正如Shahbaz所建议的那样,您现在应该能够编辑您的答案以重新添加链接,并且,如果您可以添加关于磁阻/电抗的基本介绍以帮助解释您的最后一段,那么它将使您的答案更加有用。
Mark Booth
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