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當永磁電機驅動器減速時，存儲在機械系統里的能量會通過電機驅動返回至電源。如果無法正確計算出這部分能量的大小，則會引起電源電壓升高，從而損壞電機驅動器或系統其他部件。

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于無刷電機系統。

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。在電機系統中，動能來自于為電機供電的電源，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系統中都有能量儲存。簡而言之，可以將機械系統設想為與電機軸耦合的飛輪（見圖1）。

圖1：機械系統中的“飛輪”

這里可根據公式 ? 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。

很明顯，意思是說物體的運動需要能量。然而，反過來，當你想停止運動時會發生什么呢？當正在運動的質量停止或減速時，它所儲存的能量必然有所去處，那么，這些能量會去哪兒呢？

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系統的機械損失中。由于摩擦力的影響，大部分能量被轉化成了熱能（見圖2）。除非摩擦力很大，不然電機停止的速度也會很慢。此時，驅動電機由電動狀態轉變為發電狀態，但由于沒有電流路徑，便也沒有電磁轉矩來幫助停止電機。

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），這樣就可以使電機快速停止。但此種情況下，制動產生的能量會被消耗在被短接電機的繞組電阻和電流路徑中的電阻上，進而會以熱量的形式散發。

圖3：與旋轉方向相反的轉矩

此種方法有時也稱作“短路剎車”。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。

當控制系統想要快速降低電機速度時，施加在電機上的電流極性會被反轉，以提供與之轉動方向相反的轉矩。然后，儲存的動能可通過電機驅動電路返回至電源。

如果電源是一塊完美的電池，那么能量就會回流到電池中并被加以回收。而現實情況并非如此，電源通常為直流電源，除非該電源經過特殊設計，否則只能產生電流。由于直流電源無法吸收電流的特性，回流的能量只能進入作為電源一部分的電容中。

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

圖4：能量增加后，電容電壓也隨之增加

如果該能量比較小（速度慢或慣性?。敲创藭r電壓的增加可以忽略不計?？捎袝r，若能量太多或電容容量不夠，電壓可能會升至破壞性水平。這將會損壞電機驅動電路或其他接至相同電源的電路。

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，由于物理或成本的限制，大電容器并不實用。

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）。當電源電壓超過正常工作電壓時，使用鉗位裝置擊穿電壓。當再生能量導致電壓上升時，鉗位裝置可擊穿電壓以保護系統。返回至電源的能量在鉗位裝置中以熱量的形式消散。

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

在大型系統中，使用簡單的鉗位裝置往往效果并不樂觀，因為需要耗散的能量過多。此時，可以使用有源箝位電路將能量耗散到電阻負載中。

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
本文針對如何將能量從電機反饋回機械系統的電源，以及如何處理電機驅動電子設備中的此類能量，進行了宏觀闡述。

伺服電機因為長期連續不斷使用或者使用者操作不當，會經常發生電機故障，維修又相對復雜的。小編收集了伺服電機發生的13種常見的故障問題的維修方法，供大家學習借鑒。

一、起動伺服電機前需做的工作有哪些？

1）測量絕緣電阻（對低電壓電機不應低于0.5M）。

2）測量電源電壓，檢查電機接線是否正確，電源電壓是否符合要求。

3）檢查起動設備是否良好。

4）檢查熔斷器是否合適。

5）檢查電機接地、接零是否良好。

6）檢查傳動裝置是否有缺陷。

7）檢查電機環境是否合適，清除易燃品和其它雜物。

二、伺服電機軸承過熱的原因有哪些？

電機本身：

1）軸承內外圈配合太緊。

2）零部件形位公差有問題，如機座、端蓋、軸等零件同軸度不好。

3）軸承選用不當。

4）軸承潤滑不良或軸承清洗不凈，潤滑脂內有雜物。

5）軸電流。

使用方面：

1）機組安裝不當，如電機軸和所拖動的裝置的軸同軸度一合要求。

2）皮帶輪拉動過緊。

3）軸承維護不好，潤滑脂不足或超過使用期，發干變質。

三、伺服電機三相電流不平衡的原因是什么？

1）三相電壓不平衡。

2）電機內部某相支路焊接不良或接觸不好。

3）電機繞阻匝間短路或對地相間短路。

4）接線錯誤。

四、怎么控制伺服電機速度快慢？

伺服電機是一個典型閉環反饋系統，減速齒輪組由電機驅動，其終端（輸出端）帶動一個線性的比例電位器作位置檢測，該電位器把轉角坐標轉換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號比較，產生糾正脈沖，并驅動電機正向或反向地轉動，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于為0，從而達到使伺服電機jingque定位與定速的目的。

五、觀察電機運轉時碳刷與換向器之間是否產生火花及火花的程度進行修復

1、只是有2～4個極小火花．這時若換向器表面是平整的．大多數情況可不必修理；

2、是無任何火花．無需修理；

3、有4個以上的極小火花，而且有1～3個大火花，則不必拆卸電樞，只需用砂紙磨碳刷換向器；

4、如果出現4個以上的大火花，則需要用砂紙磨換向器，而且必須把碳刷與電樞拆卸下來．換碳刷磨碳刷。

六、換向器的修復

1、換向器表面明顯地不平整（用手能觸覺）或電機運轉時火花如第四種情況。此時需拆卸電樞，用精密機床加工轉換器；

2、基本平整，只是有極小的傷痕或火花，如第二種情況l口1以用水砂紙手工研磨在不拆卸電樞的情況下研磨。研磨的順序是：先按換向器的外圓弧度，加工一個木制的工具，將幾種不同粗細的水砂紙剪成如換向器一樣寬的長條，取下碳刷（請注意在取下的碳刷的柄上與碳刷槽上做記號，確保安裝時不致左右換錯）用裹好砂紙的木制工具貼實換向器，用另一只手按電機旋轉方向，輕輕轉動軸換向器研磨。伺服電機維修使用砂紙粗細的順序先粗后細當一張砂紙砂得不能用后，再換另較細的砂紙，直到用完Zui細的水砂紙（或金相砂紙）。