コンデンサがモーターに追加されるのはなぜですか(並列)。彼らの目的は何ですか?


52

ボット内にコンデンサが並列に取り付けられている多くのモーターを見てきました。どうやら、これはモーターの「安全」のためです。私が理解しているように、これらのことはすべて、変動を滑らかにすることです-そして、変動がモーターに悪影響を与える可能性があるとは思いません。シャフトが減速/ブロックされている場合、どうやらこれらはモーターを保護しますが、どのように見えるかはわかりません。

そのようなコンデンサの機能は正確に何ですか?何を防ぎ、どのように?

回答:


55

コンデンサはモーターと2つの異なる方法で使用されます。場合によっては、同じモーターに両方の手法が適用され、外観が大きく異なる2つのコンデンサーに関連付けられることがあります。

  • ブラシ付きモーターが正常に動作している場合、モーターブラシは火花を発生させ、「DCから日光まで」ノイズを発生させます。これはPWMとは関係ありません-これらのモーターがPWMなしでバッテリーに直接接続されている場合でも起こります。何もしなければ、電子機器ボードから(またはバッテリーから直接)モーターにつながるケーブルはアンテナのように機能し、テレビやその他の無線干渉を放射します。この問題を解決する方法の1つは、小さなセラミックコンデンサをモーターに直接取り付けて、そのノイズの多くを吸収することです。b c d e

  • PWMを使用してモーターを駆動する場合、トランジスターが「オン」になると、モーターが電流スパイク/サージ電流を引き込む可能性があります。上記のノイズフィルタリングコンデンサは、その電流スパイクを悪化させます。トランジスタが「オフ」になると、モーターのインダクタンスによりモーターのインダクタンスから電圧スパイクが発生する可能性があります。上記のノイズフィルタリングコンデンサは少し役立ちます。モーターに直接取り付けられたより複雑なフィルターは、これらの2つの問題を解決できます。a b

  • モーター(ブラシのないモーターでも)が最初に完全に停止すると、ロボットが障害物にぶつかってモーターを失速させると、モーターは通常の動作よりもはるかに高い電流を引き出します-数秒間続く可能性のある電流。この高電流は、システム内のすべてのデジタル電子機器をリセットするのに十分なほどバッテリー電源レールを引き下げる可能性があります(または、おそらくデジタル電子機器の一部のみをリセットし、半脳症候群を引き起こします)。

    1つの回避策には2つの部分があります。

    1. バッテリー全体に直接(またはPWMモータードライバーへのバッテリー入力間、またはデジタルエレクトロニクスへのバッテリー入力間、または多くの場合3箇所すべてにコンデンサー)大きな電解コンデンサーを追加します-これらのコンデンサーは、バッテリーより数ミリ秒。
    2. ストールしたモーターがそれらの大きなコンデンサーからすべてのエネルギーを引き出し、パワーレールを十分に低くしてから物事のリセットを開始し、デジタルシステムをプログラムしてモーターがストールしたことを何らかの方法で認識し、そのモーターへの電力を殺すまでの数ミリ秒で。その後、そのモーターはもう電源レールを引きずらず、デジタルエレクトロニクスと他のすべてのモーターは正常に動作し続けます。(「ソフトスタート」、「電流制限」、「トルク制限」などは、このアイデアのより洗練された形式です)。(これらの大きなコンデンサは、PWMが「オフ」になったときにモーターから出るエネルギーの一部も吸収し、後でPWMが「オン」になったときにそのエネルギーをモーターに戻します)。

上記のコンデンサ、モーターの電気的干渉から他のもの保護します。上記のステップ(2)が、最終的に、何秒も経ってモーターが過熱して故障するのを防ぐと主張できるかもしれませんが、それは本来の目的ではありません。


:これは、「メインコンデンサ」までスクロールし、モータがオフになるときに何が起こるかの別の良い説明です4qdtec.com/pwm-01.html
イアン

@イアン:ありがとう。バッテリワイヤのインダクタンスは、私の答えが完全に見落とすものですが、そのリンクが指摘しているように、無視できません。
デビッドケーリー

9

多くのブラシ付きモーターに見られるコンデンサは、ブラシが整流する際のアーク放電によるRFノイズを吸収するためにあります。これらはRCカーで使用されるモーターでよく見られます。モーターはかなり強力で、高速で回転しています。

PWMを使用してモーターを駆動しているときに問題が発生します。デューティサイクルの開始時、電流がオンになると、電流がHブリッジからコンデンサに突入するときに電流スパイクが発生します。この突入電流により、電源で顕著な電圧リップルが発生し、敏感なアナログセンサーにノイズが追加されることがあります。

突入電流を防ぐために、Hブリッジとコンデンサの間にインダクタのペアを追加できます。これにより、電流はかなり安定します。実際、とにかくモーター駆動回路にインダクタがよく見られます。モーター自体はインダクタですが、多くの場合、非常に低いインダクタンスであるため、PWM駆動を使用する場合、電流の変動を滑らかにするために追加のインダクタンスが追加されます。

コンデンサは、失速の場合のモーターの保護とは関係ありません。モーターが停止すると、電流が増加し、モーターが過熱する危険があります。


1
特に最後の段落の+1。
イアン
弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.