Kontrola silników elektrycznych*

Streszczenie: PWM, czujniki Halla/enkodery, kontrola prędkości/momentu.

1) Dlaczego kontroler jest niezbędny

Silniki BLDC/PMSM wymagają kontrolera (falownika) do tworzenia faz AC z 48–51,2 V DC, zsynchronizowanych z pozycją wirnika.
Kontroler reguluje prąd (a więc moment), prędkość, stosuje rampy, chroni (przepięcie/niedonapięcie/przeciążenie/temperatura), udostępnia dane (prąd, prędkość, temperatura) przydatne do nadzoru/robotyzacji.

2) Zasady sterowania (uproszczone)

PWM (modulacja szerokości impulsów): dostosowuje średnie napięcie przyłożone do faz; ogranicza prąd.
Sześciostopniowe / trapezoidalne: komutacja sektorowa z czujników Halla (lub bezczujnikowe back-EMF). Proste, ekonomiczne.
FOC (Field Oriented Control): sterowanie wektorowe (osie d,q) dla stałego momentu i lepszej wydajności przy zmiennym obciążeniu; wymaga czujników Halla/enkodera lub estymacji.
Pętle: prędkość (PID) i/lub moment (prąd). Parametryzacja: wzmocnienia, limity, rampy.

3) Czujniki i tryby sprzężenia zwrotnego

Czujniki Halla: 3 czujniki, informacja sektorowa; wystarczające dla umiarkowanej prędkości i stabilnego momentu.
Enkoder (sin/cos, absolutny): precyzyjna pozycja/prędkość; przydatny do precyzyjnego sterowania, synchronizacji, robotyki.
Bezczujnikowe (back-EMF): możliwe, ale mniej odporne przy bardzo niskiej prędkości/silnym momencie.

5) Uruchomienie (minimalna lista kontrolna)

Sprawdź biegunowość i zabezpieczenia DC (bezpiecznik blisko +, rozłącznik).
Podłącz fazy i czujniki (Halla/enkodera) zgodnie z pinoutem producenta.
Skonfiguruj: napięcie pakietu, prądy (ciągłe/szczytowe), limity temperatury, typ czujnika, kierunek obrotów, rampy.
Test na biegu jałowym: stopniowe zwiększanie, sprawdzenie telemetrii (prąd, prędkość, T°) i brak usterek.
Test przy lekkim obciążeniu: kontrola nagrzewania silnika/kontrolera, nietypowy hałas, moment.

6) Magistrala CAN: podstawy praktyczne

Topologia: magistrala liniowa, rezystory terminujące 120 Ω na każdym końcu; brak długich odgałęzień.
Kabel: skrętka, zalecane ekranowanie; długości w zależności od prędkości (np. 250 kbps → ~250 m).
Adresowanie/ID: ustal unikalne ID; prędkość zgodna z długością; sprawdź błędy (bit/ACK).
Protokół: CiA 402 (DS402) dla trybów prędkości/momentu/pozycji; przewidzieć węzeł główny (PLC/MCU) i logikę bezpieczeństwa (estop, watchdog).

7) Bezpieczeństwo i dobre praktyki

ŚOI; unikać zwarć; przestrzegać momentów dokręcania; zgodność z IP.
Kontroler: rozpraszanie ciepła (kontakt termiczny z obudową + pasta), unikać zamkniętych obszarów bez wentylacji, uwzględnić derating.
Okablowanie mocy: krótkie długości, odpowiednie przekroje, solidny powrót masy, oddzielenie mocy/logiki.
Okablowanie sygnałowe: skręcać, ekranować, czysta masa odniesienia; unikać pętli; dbać o masy dla Halla/enkodera.
Regeneracja: w przypadku hamowania regeneracyjnego, przewidzieć rezystor rozładowczy lub strategię, aby nie przeładować baterii.

8) Szybka diagnostyka

Odczytaj kody błędów kontrolera (przepięcie/niedonapięcie/przeciążenie/temperatura/czujnik).
Sprawdź telemetrię: prąd, napięcie pakietu, temperatury, prędkość; porównaj z oczekiwaniami.
Oscyloskop/szczypce DC w razie potrzeby: sprawdź falowanie prądu, hałas, spadki napięcia.
Częste problemy: odwrócenie faz/czujników (stukania), przegrzewanie (niewystarczające rozpraszanie), zakłócenia CAN (zła terminacja/ekranowanie), luźne kontakty.

Szybka lista kontrolna

Kontroler kompatybilny z napięciem 48–51,2 V i maksymalnymi marginesami obciążenia
Dostosowane prądy ciągłe/szczytowe; przewidziane rozpraszanie; zgodność z IP
Skonfigurowane czujniki (Halla/enkodera) i zatwierdzony kierunek obrotów
Okablowana magistrala CAN (terminacje 120 Ω, ekranowanie, ID)

Aby dowiedzieć się więcej:

*: Informacje techniczne przedstawione w tym artykule są podane orientacyjnie. Nie zastępują one oficjalnych instrukcji producentów. Przed instalacją, obsługą lub użytkowaniem należy zapoznać się z dokumentacją produktu i przestrzegać zasad bezpieczeństwa. Strona Torque.works nie ponosi odpowiedzialności za niewłaściwe użycie lub błędną interpretację podanych informacji.