電機堵轉(zhuǎn)的原因及解決方法

作為無刷電機驅(qū)動方案開發(fā)商，我們開發(fā)了無數(shù)款無刷電機驅(qū)動方案。不久前有個粉絲在我們的后臺留言，希望我們講講“電機堵轉(zhuǎn)”這個問題?！半姍C堵轉(zhuǎn)”對于有經(jīng)驗的工程師來說是很簡單的，是電機驅(qū)動中最為常見且必要的保護之一。那么我們下面就圍繞“電機堵轉(zhuǎn)”問題展開講講吧。

首先我們來了解什么是“堵轉(zhuǎn)”？

1.電機堵轉(zhuǎn)的意思：電機轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)動。

2.堵轉(zhuǎn)的原因分為兩種：機械的和人為的。由于電機負載過大、拖動的機械故障、軸承損壞掃堂等原因引起的電動機無法啟動或停止轉(zhuǎn)動。

3.電機堵轉(zhuǎn)的狀況：電機堵轉(zhuǎn)時功率因數(shù)極低，堵轉(zhuǎn)電流可達7倍額定電流,時間稍長就會燒壞電機。因此，電視的一股性試驗就包括堵轉(zhuǎn)試驗這一項。

所謂堵轉(zhuǎn)，其本質(zhì)意思是電機被堵住不轉(zhuǎn)了。被誰堵??？當然是大負載。白話一點就是：電機被大負載堵住了，轉(zhuǎn)不動了。堵轉(zhuǎn)時，因為電機不再轉(zhuǎn)動，所有電能全部消耗在電機定子線圈上。結(jié)果如下：

（1）過流燒毀：如果電流超過定子線圈或者功率管的最大承受電流，那么將直接將電機或者功率管燒毀。

（2）過溫燒毀：如果電流較小，那么定子線圈或者功率管會因恒定導通而發(fā)熱發(fā)燙，也可能被燒毀。

由此可見，堵轉(zhuǎn)保護何等重要。

堵轉(zhuǎn)保護常見分類：

（1）堵轉(zhuǎn)電流保護

（2）堵轉(zhuǎn)相位保護

（3）多級堵轉(zhuǎn)電流保護

堵轉(zhuǎn)電流保護

堵轉(zhuǎn)電流保護定義：在六步換相法驅(qū)動電機的過程中，任意相位恒定持續(xù)一定時間且電流超過一定值，我們認為堵轉(zhuǎn)電流發(fā)生，立刻停機。

該保護其實很好理解，電流太大還持續(xù)很長時間，那么肯定得停機。至于堵轉(zhuǎn)時間和電流要根據(jù)功率管和電機定子線圈能承受電流的能力而定。我的個人經(jīng)驗，堵轉(zhuǎn)電流不應太大，大致設置在額定電流的1/3以下；堵轉(zhuǎn)時間也不要設置太長，可以參考電機最低轉(zhuǎn)速時單相時間的1.5倍或者2倍。

在很多電機產(chǎn)品的規(guī)格書中，為了提高所謂產(chǎn)品的帶負載能力，經(jīng)常要求在很大堵轉(zhuǎn)電流的情況下，堵轉(zhuǎn)時間還超過1秒鐘，2秒鐘，甚至好幾秒鐘等。我認為這很危險且不合理。因為，如果負載在功率管或者電機功率范圍內(nèi)，只要驅(qū)動參數(shù)沒問題，那么大概率是不會堵轉(zhuǎn)。既然發(fā)生了堵轉(zhuǎn)，那么大概率是負載超過了功率管或者電機的功率范圍，后者是驅(qū)動參數(shù)需要優(yōu)化。因此，不應該再讓功率管或者電機超負荷工作，這很容易燒毀功率管或者電機，而是應該立即停機保護，或者優(yōu)化驅(qū)動參數(shù)。

堵轉(zhuǎn)電流保護波形如下圖：

通道1、2、3是端電壓波形，通道4是總線電流波形。電機剛轉(zhuǎn)動，通道1和3恒定導通，便發(fā)生了堵轉(zhuǎn)。此時，堵轉(zhuǎn)電流較大，堵轉(zhuǎn)時間持續(xù)20ms后停機保護。

堵轉(zhuǎn)相位保護

堵轉(zhuǎn)相位定義：在六步換相法驅(qū)動電機的過程中，任意相位恒定持續(xù)一定時間，我們認為堵轉(zhuǎn)相位發(fā)生，立刻停機。換句話說，只要不換相了，或者說，換相條件一直不滿足了，都應該要停機。

絕大多數(shù)同學只聽過或者做過堵轉(zhuǎn)電流保護，卻很少聽過更沒做過堵轉(zhuǎn)相位保護。這不奇怪，因為這個保護是我做電機驅(qū)動過程中發(fā)明的。在一次堵轉(zhuǎn)調(diào)試過程中，明明電流很小，但是功率管卻冒了青煙。反復思考后，才發(fā)現(xiàn)是因為電流太小沒有觸發(fā)堵轉(zhuǎn)電流保護，但是功率管因恒定導通持續(xù)發(fā)熱，最終因過溫而燒毀。你是否遇到過？如果你不信，你可以開10%PWM占空比（讓電流小到無法觸發(fā)堵轉(zhuǎn)電流保護）恒定導通任意一相。試一試？

通道1、2、3是端電壓波形，通道4是總線電流波形。電機剛轉(zhuǎn)動，通道1和3恒定導通，便發(fā)生了堵轉(zhuǎn)。此時，雖然電流很小，堵轉(zhuǎn)時間持續(xù)30ms后依然停機保護。

細心的同學一定已發(fā)現(xiàn)，堵轉(zhuǎn)相位保護的時間要比堵轉(zhuǎn)電流保護的要長。這道理很容易理解：小電流長時間，大電流短時間。

多級堵轉(zhuǎn)電流保護

多級堵轉(zhuǎn)電流保護，顧名思義，就是堵轉(zhuǎn)電流保護的升級版。可以設計多檔堵轉(zhuǎn)電流保護，多級保護并發(fā)執(zhí)行，互不干涉，任意一級條件滿足則立馬停機保護。

在一些大電流的應用場景，比如50A以上。由于堵轉(zhuǎn)發(fā)生的時間是隨機，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：小電流長時間，大電流短時間，多級堵轉(zhuǎn)電流保護就誕生了。比如，堵轉(zhuǎn)電流50A以上，持續(xù)5ms，停機保護; 堵轉(zhuǎn)電流40A以上，持續(xù)10ms，停機保護;堵轉(zhuǎn)電流30A以上，持續(xù)15ms，停機保護。原理歸根結(jié)底還是：小電流長時間，大電流短時間。

當然，在一些電流不太大的情況下，或者只用堵轉(zhuǎn)相位保護和堵轉(zhuǎn)電流保護就可以滿足產(chǎn)品功能要求，那么多級堵轉(zhuǎn)電流保護也就沒必要了。

（1）堵轉(zhuǎn)保護是電機驅(qū)動中不可缺少的保護。

（2）堵轉(zhuǎn)保護的電流和時間，需要根據(jù)功率管和電機功率進行綜合評估。一味按照產(chǎn)品功能設置，一定燒板或者燒機。

（3）堵轉(zhuǎn)相位保護很容易被大家忽略，值得提醒大家引起重視。