Por que os capacitores são adicionados aos motores (em paralelo); qual é o seu propósito?

Eu já vi muitos motores com capacitores conectados em paralelo em bots. Aparentemente, isso é para a "segurança" do motor. Pelo que entendi, tudo o que isso fará é suavizar as flutuações - e duvido que as flutuações possam ter efeitos adversos no motor. Aparentemente, eles protegem o motor se o eixo estiver sendo diminuído / bloqueado, mas não vejo como.

Qual é exatamente a função desse capacitor? O que isso impede e como?

Capacitores são usados ​​com motores de duas maneiras diferentes. Às vezes, o mesmo motor terá as duas técnicas aplicadas e será associado a dois capacitores com aparência significativamente diferente.

• Quando os motores com escovas estão funcionando normalmente, as escovas produzem faíscas, que causam ruído "da CC para a luz do dia". Isso não tem nada a ver com o PWM - isso acontece mesmo quando esses motores são conectados diretamente através de uma bateria, sem nenhum PWM. Se não fizéssemos nada, o cabo que passava da placa eletrônica (ou diretamente da bateria) para o motor agia como uma antena, irradiando TV e outras interferências de rádio. Uma maneira de as pessoas resolverem esse problema é conectar pequenos capacitores de cerâmica diretamente no motor para absorver grande parte desse ruído. b c d e

• Ao usar o PWM para acionar o motor, quando os transistores "ligam", o motor pode puxar uma corrente de pico / pico de corrente - os capacitores de filtragem de ruído acima tornam esse pico de corrente pior. Quando os transistores desligam, a indutância do motor pode causar picos de tensão a partir da indutância do motor - os capacitores de filtragem de ruído acima ajudam um pouco. Filtros mais complexos conectados diretamente ao motor podem ajudar esses dois problemas. a b

• Quando um motor - mesmo um motor que não tem escovas - é ligado pela primeira vez em uma parada inoperante, e também quando o robô atinge uma obstrução e paralisa o motor, ele puxa correntes muito mais altas do que na operação normal - correntes que podem durar vários segundos. Essa corrente alta pode derrubar o trilho de energia da bateria o suficiente para redefinir todos os eletrônicos digitais no sistema (ou talvez redefinir apenas alguns dos eletrônicos digitais, causando a síndrome do meio-cérebro).

  Uma solução alternativa tem 2 partes:

  1. adicione grandes capacitores eletrolíticos diretamente na bateria (ou na entrada da bateria no driver do motor PWM, ou na entrada da bateria nos eletrônicos digitais, ou freqüentemente nos capacitores nos três locais) - esses capacitores funcionam melhor no fornecimento de altas correntes por um poucos milissegundos que a bateria.
  2. Nos poucos milissegundos que temos antes que o motor parado retire toda a energia desses grandes capacitores e, em seguida, reduz os trilhos de energia o suficiente para começar a redefinir as coisas, programe o sistema digital para reconhecer de alguma forma que o motor parou e interrompa a energia desse motor . Então esse motor não arrasta mais o trilho de força, e a eletrônica digital e todos os outros motores continuam funcionando normalmente. ("partida suave", "limitação de corrente", "limitação de torque" etc. são formas mais sofisticadas dessa idéia). (Esses grandes capacitores também absorvem parte da energia que sai do motor quando o PWM desliga "e depois colocam essa energia de volta no motor quando o PWM liga").

Os capacitores acima protegem outras coisas da interferência elétrica do motor. Suponho que alguém possa argumentar que a etapa (2) acima impede que um motor parado, após muitos segundos, superaqueça e falhe - mas esse não é realmente o seu objetivo principal.

O capacitor visto em muitos motores escovados existe para absorver o ruído de RF devido aos arcos à medida que as escovas comutam. Você costuma vê-los nos motores usados ​​nos carros de RC, onde os motores são bastante potentes e estão girando rapidamente.

O problema ocorre quando você está usando o PWM para acionar o motor. No início do ciclo de trabalho, quando a corrente é ligada, você verá um pico de corrente à medida que a corrente entra no capacitor a partir da H-Bridge. Às vezes, essa corrente de irrupção pode causar ondulações de tensão perceptíveis na fonte de alimentação, adicionando ruído a qualquer sensor analógico sensível.

Para evitar a corrente de irrupção, você pode adicionar um par de indutores entre a ponte H e o capacitor. Isso manterá a corrente bastante estável. Na verdade, você sempre verá indutores nos circuitos de acionamento do motor. Mesmo que o próprio motor seja um indutor, geralmente é uma indutância bastante baixa; portanto, é adicionada uma indutância extra para ajudar a suavizar as flutuações de corrente ao usar o inversor PWM.

Os capacitores não têm nada a ver com a proteção do motor em caso de estol. Quando o motor para, a corrente aumenta e você corre o risco de superaquecer o motor.