¿Por qué se agregan condensadores a los motores (en paralelo)? ¿Cuál es su propósito?


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He visto muchos motores que tienen condensadores conectados en paralelo en bots. Aparentemente, esto es para la "seguridad" del motor. Según tengo entendido, todo lo que hará será suavizar cualquier fluctuación, y dudo que las fluctuaciones puedan tener algún efecto adverso en un motor. Aparentemente, estos protegen el motor si el eje se ralentiza / bloquea, pero no veo cómo.

¿Cuál es exactamente la función de tal condensador? ¿Qué previene y cómo?

Respuestas:


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Los condensadores se usan con motores de dos maneras diferentes. A veces, al mismo motor se le aplicarán ambas técnicas y se asociará con dos condensadores de aspecto significativamente diferente.

  • Cuando los motores con escobillas funcionan normalmente, las escobillas del motor producen chispas, que causan ruido "de CC a la luz del día". Esto no tiene nada que ver con PWM: sucede incluso cuando estos motores están conectados directamente a través de una batería, sin ningún PWM. Si no hiciéramos nada, el cable que va desde la placa electrónica (o directamente desde la batería) al motor actuaría como una antena, irradiando TV y otras interferencias de radio. Una forma en que las personas solucionan ese problema es conectar pequeños condensadores de cerámica directamente al motor para absorber gran parte de ese ruido. b c d e

  • Cuando se utiliza PWM para conducir el motor, cuando los transistores se "encienden", el motor puede generar un pico de corriente / sobrecorriente; los condensadores de filtrado de ruido anteriores empeoran ese pico de corriente. Cuando los transistores se "apagan", la inductancia del motor puede causar picos de voltaje de la inductancia del motor; los capacitores de filtrado de ruido anteriores ayudan un poco. Los filtros más complejos conectados directamente al motor pueden ayudar con estos dos problemas. a b

  • Cuando un motor, incluso un motor que no tiene cepillos, se enciende por primera vez en un punto muerto, y también cuando el robot golpea una obstrucción y detiene el motor, el motor tira corrientes mucho más altas que en el funcionamiento normal - corrientes que pueden durar varios segundos. Esta alta corriente puede tirar del riel de energía de la batería lo suficiente como para restablecer todos los componentes electrónicos digitales en el sistema (o tal vez restablecer solo algunos de los componentes electrónicos digitales, causando el síndrome del medio cerebro).

    Una solución alternativa tiene 2 partes:

    1. agregue condensadores electrolíticos grandes directamente a través de la batería (o a través de la entrada de la batería al controlador del motor PWM, o a través de la entrada de la batería a la electrónica digital, o a menudo condensadores en las tres ubicaciones): estos condensadores funcionan mejor para suministrar altas corrientes para un unos pocos milisegundos que la batería.
    2. En los pocos milisegundos que tenemos antes de que el motor estancado extraiga toda la energía de esos condensadores grandes y luego baje los rieles de alimentación lo suficientemente bajo como para comenzar a restablecer las cosas, programe el sistema digital para reconocer de alguna manera que el motor se ha estancado y corte la energía de ese motor . Entonces ese motor ya no arrastra el riel de alimentación, y la electrónica digital y todos los demás motores continúan funcionando normalmente. ("arranque suave", "limitación de corriente", "limitación de par", etc. son formas más sofisticadas de esta idea). (Esos condensadores grandes también absorben parte de la energía que sale del motor cuando el PWM se "apaga", y luego vuelven a poner esa energía en el motor cuando el PWM se "enciende").

Los condensadores anteriores protegen otras cosas de la interferencia eléctrica del motor. Supongo que se podría argumentar que el paso (2) anterior evita que un motor bloqueado eventualmente, después de muchos segundos, se sobrecaliente y falle, pero ese no es realmente su propósito principal.


Esta es otra buena explicación de lo que sucede cuando el motor se apaga, desplácese hacia abajo hasta "condensador principal": 4qdtec.com/pwm-01.html
Ian

@ Ian: gracias. La inductancia de los cables de la batería es algo que mi respuesta pasa por alto por completo, pero como señala ese enlace, no es insignificante.
David Cary

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El condensador que se ve en muchos motores cepillados está allí para absorber el ruido de RF debido al arco cuando los cepillos se conmutan. A menudo los ves en los motores utilizados en los autos RC, donde los motores son bastante potentes y giran rápidamente.

El problema surge cuando está utilizando PWM para conducir el motor. Al comienzo del ciclo de trabajo, cuando se enciende la corriente, verá un pico de corriente a medida que la corriente se precipita al condensador desde el puente H. Esta corriente de entrada a veces puede causar una fluctuación de voltaje notable en la fuente de alimentación, agregando ruido a los sensores analógicos sensibles.

Para evitar la corriente de entrada, puede agregar un par de inductores entre el H-Bridge y el capacitor. Esto mantendrá la corriente bastante estable. En realidad, a menudo verá inductores en los circuitos de accionamiento del motor de todos modos. Aunque el motor en sí mismo es un inductor, a menudo es una inductancia bastante baja, por lo que se agrega inductancia adicional para ayudar a suavizar las fluctuaciones de corriente cuando se usa el controlador PWM.

Los condensadores no tienen nada que ver con proteger el motor en el caso de una parada. Cuando el motor se detiene, la corriente aumenta y corre el riesgo de sobrecalentar el motor.


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+1 para el último párrafo especialmente.
Ian