10. Měnič: napětí, proud a rekuperace
Motor sám o sobě nic neurčuje. Co z něj dostaneš, určuje dvojice motor + měnič, a ta se dělí o práci velmi jednoduše:
Rozpočet napětí
V provozním bodě musí napájení pokrýt tři věci najednou:
První člen roste s otáčkami, druhý s momentem. Nejtěžší bod tedy není ani maximální moment, ani maximální otáčky, ale okamžik, kdy se potkají — konec rozjezdu, kdy motor jede skoro naplno a ještě zrychluje. Tam se kontroluje napětí.
Proudové limity
Měnič má dvě čísla: trvalý proud a špičkový, obvykle na několik sekund. Špičkový bývá 2–3× trvalý a je omezený tranzistory, ne motorem. Motor má vlastní špičkový limit, daný demagnetizací — příliš velký proud trvale oslabí magnety, a to je nevratné. Platí ten menší z obou.
Rekuperace
Při brzdění a při spouštění břemene teče výkon opačně: motor pracuje jako generátor a tlačí proud do meziobvodu. Kondenzátory měniče ho chvíli pojmou, pak napětí stoupá — a měnič buď vypne, nebo to musí někam pustit:
- Brzdný odpor — spálí to. Levné, spolehlivé, běžné.
- Zpět do sítě — jen u velkých pohonů, potřebuje aktivní usměrňovač.
- Sdílený meziobvod — u víceosého robotu brzdí jedna osa a zrychluje druhá, a energie se prostě přelije. Nejelegantnější řešení a důvod, proč mají roboti měniče spojené.
Energie k odvedení je rozdíl kinetických energií, mínus to, co spotřebuje tření:
PWM a zvlnění
Měnič nedodává napětí spojitě, ale spíná. Zvlnění proudu je dáno L a spínací frekvencí a projeví se dvakrát: hřeje navíc (v mědi i v železe) a je slyšet. U motorů s malou indukčností — což jsou právě rychlé bezželezové a dronové BLDC — je to reálný problém a řeší se vyšší spínací frekvencí nebo přidanou tlumivkou.