芯耀
1.2萬(wàn)
作為無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案開(kāi)發(fā)商，我們開(kāi)發(fā)了無(wú)數(shù)款無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案。不久前有個(gè)粉絲在我們的后臺(tái)留言，希望我們講講“電機(jī)堵轉(zhuǎn)”這個(gè)問(wèn)題?！半姍C(jī)堵轉(zhuǎn)”對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師來(lái)說(shuō)是很簡(jiǎn)單的，是電機(jī)驅(qū)動(dòng)中最為常見(jiàn)且必要的保護(hù)之一。那么我們下面就圍繞“電機(jī)堵轉(zhuǎn)”問(wèn)題展開(kāi)講講吧。
首先我們來(lái)了解什么是“堵轉(zhuǎn)”？
1.電機(jī)堵轉(zhuǎn)的意思：電機(jī)轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.堵轉(zhuǎn)的原因分為兩種：機(jī)械的和人為的。由于電機(jī)負(fù)載過(guò)大、拖動(dòng)的機(jī)械故障、軸承損壞掃堂等原因引起的電動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)或停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.電機(jī)堵轉(zhuǎn)的狀況：電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)功率因數(shù)極低，堵轉(zhuǎn)電流可達(dá)7倍額定電流,時(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)燒壞電機(jī)。因此，電視的一股性試驗(yàn)就包括堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)這一項(xiàng)。
所謂堵轉(zhuǎn)，其本質(zhì)意思是電機(jī)被堵住不轉(zhuǎn)了。被誰(shuí)堵住？當(dāng)然是大負(fù)載。白話一點(diǎn)就是：電機(jī)被大負(fù)載堵住了，轉(zhuǎn)不動(dòng)了。堵轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)殡姍C(jī)不再轉(zhuǎn)動(dòng)，所有電能全部消耗在電機(jī)定子線圈上。結(jié)果如下：
（1）過(guò)流燒毀：如果電流超過(guò)定子線圈或者功率管的最大承受電流，那么將直接將電機(jī)或者功率管燒毀。
（2）過(guò)溫?zé)龤В?/strong>如果電流較小，那么定子線圈或者功率管會(huì)因恒定導(dǎo)通而發(fā)熱發(fā)燙，也可能被燒毀。
由此可見(jiàn)，堵轉(zhuǎn)保護(hù)何等重要。
堵轉(zhuǎn)保護(hù)常見(jiàn)分類(lèi)：
（1）堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)
（2）堵轉(zhuǎn)相位保護(hù)
（3）多級(jí)堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)
堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)
堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)定義：在六步換相法驅(qū)動(dòng)電機(jī)的過(guò)程中，任意相位恒定持續(xù)一定時(shí)間且電流超過(guò)一定值，我們認(rèn)為堵轉(zhuǎn)電流發(fā)生，立刻停機(jī)。
該保護(hù)其實(shí)很好理解，電流太大還持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，那么肯定得停機(jī)。至于堵轉(zhuǎn)時(shí)間和電流要根據(jù)功率管和電機(jī)定子線圈能承受電流的能力而定。我的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，堵轉(zhuǎn)電流不應(yīng)太大，大致設(shè)置在額定電流的1/3以下；堵轉(zhuǎn)時(shí)間也不要設(shè)置太長(zhǎng)，可以參考電機(jī)最低轉(zhuǎn)速時(shí)單相時(shí)間的1.5倍或者2倍。
在很多電機(jī)產(chǎn)品的規(guī)格書(shū)中，為了提高所謂產(chǎn)品的帶負(fù)載能力，經(jīng)常要求在很大堵轉(zhuǎn)電流的情況下，堵轉(zhuǎn)時(shí)間還超過(guò)1秒鐘，2秒鐘，甚至好幾秒鐘等。我認(rèn)為這很危險(xiǎn)且不合理。因?yàn)?，如果?fù)載在功率管或者電機(jī)功率范圍內(nèi)，只要驅(qū)動(dòng)參數(shù)沒(méi)問(wèn)題，那么大概率是不會(huì)堵轉(zhuǎn)。既然發(fā)生了堵轉(zhuǎn)，那么大概率是負(fù)載超過(guò)了功率管或者電機(jī)的功率范圍，后者是驅(qū)動(dòng)參數(shù)需要優(yōu)化。因此，不應(yīng)該再讓功率管或者電機(jī)超負(fù)荷工作，這很容易燒毀功率管或者電機(jī)，而是應(yīng)該立即停機(jī)保護(hù)，或者優(yōu)化驅(qū)動(dòng)參數(shù)。
堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)波形如下圖：
通道1、2、3是端電壓波形，通道4是總線電流波形。電機(jī)剛轉(zhuǎn)動(dòng)，通道1和3恒定導(dǎo)通，便發(fā)生了堵轉(zhuǎn)。此時(shí)，堵轉(zhuǎn)電流較大，堵轉(zhuǎn)時(shí)間持續(xù)20ms后停機(jī)保護(hù)。
堵轉(zhuǎn)相位保護(hù)
堵轉(zhuǎn)相位定義：在六步換相法驅(qū)動(dòng)電機(jī)的過(guò)程中，任意相位恒定持續(xù)一定時(shí)間，我們認(rèn)為堵轉(zhuǎn)相位發(fā)生，立刻停機(jī)。換句話說(shuō)，只要不換相了，或者說(shuō)，換相條件一直不滿足了，都應(yīng)該要停機(jī)。
絕大多數(shù)同學(xué)只聽(tīng)過(guò)或者做過(guò)堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)，卻很少聽(tīng)過(guò)更沒(méi)做過(guò)堵轉(zhuǎn)相位保護(hù)。這不奇怪，因?yàn)檫@個(gè)保護(hù)是我做電機(jī)驅(qū)動(dòng)過(guò)程中發(fā)明的。在一次堵轉(zhuǎn)調(diào)試過(guò)程中，明明電流很小，但是功率管卻冒了青煙。反復(fù)思考后，才發(fā)現(xiàn)是因?yàn)殡娏魈](méi)有觸發(fā)堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)，但是功率管因恒定導(dǎo)通持續(xù)發(fā)熱，最終因過(guò)溫而燒毀。你是否遇到過(guò)？如果你不信，你可以開(kāi)10%PWM占空比（讓電流小到無(wú)法觸發(fā)堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)）恒定導(dǎo)通任意一相。試一試？
通道1、2、3是端電壓波形，通道4是總線電流波形。電機(jī)剛轉(zhuǎn)動(dòng)，通道1和3恒定導(dǎo)通，便發(fā)生了堵轉(zhuǎn)。此時(shí)，雖然電流很小，堵轉(zhuǎn)時(shí)間持續(xù)30ms后依然停機(jī)保護(hù)。
細(xì)心的同學(xué)一定已發(fā)現(xiàn)，堵轉(zhuǎn)相位保護(hù)的時(shí)間要比堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)的要長(zhǎng)。這道理很容易理解：小電流長(zhǎng)時(shí)間，大電流短時(shí)間。
多級(jí)堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)
多級(jí)堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)，顧名思義，就是堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)的升級(jí)版?？梢栽O(shè)計(jì)多檔堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)，多級(jí)保護(hù)并發(fā)執(zhí)行，互不干涉，任意一級(jí)條件滿足則立馬停機(jī)保護(hù)。
在一些大電流的應(yīng)用場(chǎng)景，比如50A以上。由于堵轉(zhuǎn)發(fā)生的時(shí)間是隨機(jī)，所以在任意電流大小的情況下，都可能發(fā)生堵轉(zhuǎn)。比如，30A，40A，50A等。那么根據(jù)原理：小電流長(zhǎng)時(shí)間，大電流短時(shí)間，多級(jí)堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)就誕生了。比如，堵轉(zhuǎn)電流50A以上，持續(xù)5ms，停機(jī)保護(hù); 堵轉(zhuǎn)電流40A以上，持續(xù)10ms，停機(jī)保護(hù);堵轉(zhuǎn)電流30A以上，持續(xù)15ms，停機(jī)保護(hù)。原理歸根結(jié)底還是：小電流長(zhǎng)時(shí)間，大電流短時(shí)間。
當(dāng)然，在一些電流不太大的情況下，或者只用堵轉(zhuǎn)相位保護(hù)和堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)就可以滿足產(chǎn)品功能要求，那么多級(jí)堵轉(zhuǎn)電流保護(hù)也就沒(méi)必要了。
（1）堵轉(zhuǎn)保護(hù)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)中不可缺少的保護(hù)。
（2）堵轉(zhuǎn)保護(hù)的電流和時(shí)間，需要根據(jù)功率管和電機(jī)功率進(jìn)行綜合評(píng)估。一味按照產(chǎn)品功能設(shè)置，一定燒板或者燒機(jī)。
（3）堵轉(zhuǎn)相位保護(hù)很容易被大家忽略，值得提醒大家引起重視。
