本文將探索如何安全地消除此種能量。為簡化操作，我們選用直流有刷電機為例，當然，給出的方案同樣也適用於無刷電機係統。

 

能量守恒

 

能量守恒定律，物理學基本定律——能量既不會憑空產生
，也不會憑空消失。

 

物體（如質量）通過移動或旋轉而產生動能。在電機係統中，動能來自於為電機供電的電源，電機產生轉矩以加速質量運動。

 

在電機轉子的慣性和與電機相連的機械係統中都有能量儲存。簡而言之，可以將機械係統設想為與電機軸耦合的飛輪（見圖1）。

 

圖1：機械係統中的“飛輪”

 

這裏可根據公式 ½ Iω2 計算出動能，其中 I 為慣性力矩，ω 為角速度。速度越快或慣性越大，則儲存的能量就越多。

 

henmingxian，yisishishuowutideyundongxuyaonengliang。raner
，fanguolai，dangnixiangtingzhiyundongshihuifashengshenmene
？dangzhengzaiyundongdezhiliangtingzhihuojiansushi
，tasuochucundenengliangbiranyousuoquchu
，name

，zhexienenglianghuiqunaerne？

 

當切斷旋轉電機的電源時，運動質量中儲存的能量會消散到係統的機械損失中。由於摩擦力的影響，大部分能量被轉化成了熱能（見圖2）。除(chu)非(fei)摩(mo)擦(ca)力(li)很(hen)大(da)，不(bu)然(ran)電(dian)機(ji)停(ting)止(zhi)的(de)速(su)度(du)也(ye)會(hui)很(hen)慢(man)。此(ci)時(shi)，驅(qu)動(dong)電(dian)機(ji)由(you)電(dian)動(dong)狀(zhuang)態(tai)轉(zhuan)變(bian)為(wei)發(fa)電(dian)狀(zhuang)態(tai)，但(dan)由(you)於(yu)沒(mei)有(you)電(dian)流(liu)路(lu)徑(jing)，便(bian)也(ye)沒(mei)有(you)電(dian)磁(ci)轉(zhuan)矩(ju)來(lai)幫(bang)助(zhu)停(ting)止(zhi)電(dian)機(ji)。

 

圖2：電機停止轉動時的摩擦力

 

若能為電流提供電流短路輸出路徑，則電流會產生與旋轉方向相反的轉矩（見圖3），zheyangjiukeyishidianjikuaisutingzhi。dancizhongqingkuangxia，zhidongchanshengdenenglianghuibeixiaohaozaibeiduanjiedianjideraozudianzuhedianliulujingzhongdedianzushang，jinerhuiyireliangdexingshisanfa。

 

圖3：與旋轉方向相反的轉矩

 

此種方法有時也稱作“短路刹車”。實際上，短路通常是指通過打開H橋的下管MOSFET來提供電流路徑。

 

當(dang)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)想(xiang)要(yao)快(kuai)速(su)降(jiang)低(di)電(dian)機(ji)速(su)度(du)時(shi)，施(shi)加(jia)在(zai)電(dian)機(ji)上(shang)的(de)電(dian)流(liu)極(ji)性(xing)會(hui)被(bei)反(fan)轉(zhuan)，以(yi)提(ti)供(gong)與(yu)之(zhi)轉(zhuan)動(dong)方(fang)向(xiang)相(xiang)反(fan)的(de)轉(zhuan)矩(ju)。然(ran)後(hou)，儲(chu)存(cun)的(de)動(dong)能(neng)可(ke)通(tong)過(guo)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)返(fan)回(hui)至(zhi)電(dian)源(yuan)。

 

如(ru)果(guo)電(dian)源(yuan)是(shi)一(yi)塊(kuai)完(wan)美(mei)的(de)電(dian)池(chi)，那(na)麼(me)能(neng)量(liang)就(jiu)會(hui)回(hui)流(liu)到(dao)電(dian)池(chi)中(zhong)並(bing)被(bei)加(jia)以(yi)回(hui)收(shou)。而(er)現(xian)實(shi)情(qing)況(kuang)並(bing)非(fei)如(ru)此(ci)，電(dian)源(yuan)通(tong)常(chang)為(wei)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)，除(chu)非(fei)該(gai)電(dian)源(yuan)經(jing)過(guo)特(te)殊(shu)設(she)計(ji)，否(fou)則(ze)隻(zhi)能(neng)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)。由(you)於(yu)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)無(wu)法(fa)吸(xi)收(shou)電(dian)流(liu)的(de)特(te)性(xing)
，回(hui)流(liu)的(de)能(neng)量(liang)隻(zhi)能(neng)進(jin)入(ru)作(zuo)為(wei)電(dian)源(yuan)一(yi)部(bu)分(fen)的(de)電(dian)容(rong)中(zhong)。

 

電容器中儲存的能量可通過公式 ½cv2計算得出，其中c為電容
，v為電壓。能量流入電容器後，電容器上的電壓必然會增加（見圖4）。

 

圖4：能量增加後，電容電壓也隨之增加

 

如果該能量比較小（速度慢或慣性小），namecishidianyadezengjiakeyihulvebuji。keyoushi，ruonengliangtaiduohuodianrongrongliangbugou，dianyakenenghuishengzhipohuaixingshuiping。zhejianghuisunhuaidianjiqudongdianluhuoqitajiezhixiangtongdianyuandedianlu。

 

能量耗散

 

有幾種方法可以處理回流到電源中的能量：一種是在電源處放置大電容器。此種方法有時會被采用，但大多數情況下
，由於物理或成本的限製，大電容器並不實用。

 

另一種解決方法是采用半導體鉗位裝置跨接至電源，比如TVS或齊納二極管（見圖5）。dangdianyuandianyachaoguozhengchanggongzuodianyashi，shiyongqianweizhuangzhijichuandianya。dangzaishengnengliangdaozhidianyashangshengshi

，qianweizhuangzhikejichuandianyayibaohuxitong。fanhuizhidianyuandenengliangzaiqianweizhuangzhizhongyireliangdexingshixiaosan。

 

若能量大小適中
，此解決方案非常受用。

 

圖5：采用半導體鉗位裝置耗散能量

 

在zai大da型xing係xi統tong中zhong，使shi用yong簡jian單dan的de鉗qian位wei裝zhuang置zhi往wang往wang效xiao果guo並bing不bu樂le觀guan
，因yin為wei需xu要yao耗hao散san的de能neng量liang過guo多duo。此ci時shi，可ke以yi使shi用yong有you源yuan箝qian位wei電dian路lu將jiang能neng量liang耗hao散san到dao電dian阻zu負fu載zai中zhong。

 

圖6：：采用有源電路鉗位裝置耗散能量

 

鉗位電路通過使用比較器或類似電路，監測電源電壓來工作（見圖6）。如果電壓增加至預設閾值（剛剛超過正常工作電壓值），可以在電源上跨接一個負載電阻，以耗散能量。

 

結論

 

benwenzhenduiruhejiangnengliangcongdianjifankuihuijixiexitongdedianyuan，yijiruhechulidianjiqudongdianzishebeizhongdecileinengliang，jinxinglehongguanchanshu。wenzhongsuiweigeichugudingxitongzhongyuanjianzhisuoxudeshuxuejisuangongshi，danguanyudianrongzhiheqianweiyuanjiandejisuandenggengduoxiangxixinxi，ninkefangwenMPS官網之應用說明AN132 “輸入電容和過壓保護電路設計” 進行參考。

 

 

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