/ / / Πίσω EMF σε DC κινητήρα

Επιστροφή EMF σε DC κινητήρα

Όταν ο αγωγός μεταφοράς ρεύματος είναι τοποθετημένος σε αμαγνητικό πεδίο, η ροπή επάγει στον αγωγό. Η ροπή περιστρέφει τον αγωγό που κόβει τη ροή του μαγνητικού πεδίου. Σύμφωνα με το φαινόμενο ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής "Όταν ο αγωγός κόψει το μαγνητικό πεδίο, το EMF επάγει στον αγωγό". Ο κανόνας του δεξιού χεριού Fleming καθορίζει την κατεύθυνση του επαγόμενου EMF.

Σύμφωνα με τον Κανόνα δεξιών χεριών του Fleming, εάν κρατάμετον αντίχειρα, το μεσαίο δάχτυλο και το δείκτη του δεξιού χεριού με γωνία 90 °, τότε ο δείκτης δείχνει την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου. Ο αντίχειρας δείχνει την κατεύθυνση κίνησης του αγωγού και το μεσαίο δάκτυλο αντιπροσωπεύει την επαγωγή emf στον αγωγό.

Κατά την εφαρμογή του κανόνα δεξιά στο σχήμα που φαίνεται παρακάτω, φαίνεται ότι η κατεύθυνση της επαγωγής του emf είναι αντίθετη από την εφαρμοζόμενη τάση. Με αυτόν τον τρόπο το emf είναι γνωστό ως το counter emf ήπίσω EMF. Το οπίσθιο emf αναπτύσσεται σε σειρά με την εφαρμοζόμενη τάση, αλλά αντίθετα προς την κατεύθυνση, δηλ. Το οπίσθιο emf αντιτίθεται στο ρεύμα το οποίο το προκαλεί.

πίσω-emf-in-DC-κινητήρα-σύκο-1

Το μέγεθος του οπίσθιου emf δίνεται από την ίδια έκφραση που φαίνεται παρακάτω.

back-emf-in-dc-motor-eq

Όπου Εσι είναι η επαγόμενη emf του κινητήρα που είναι γνωστή ως BackEMF, A είναι ο αριθμός των παράλληλων διαδρομών μέσω του οπλισμού ανάμεσα στις βούρτσες αντίθετης πολικότητας. P είναι ο αριθμός των πόλων, N είναι η ταχύτητα, Z είναι ο συνολικός αριθμός αγωγών στον οπλισμό και φ είναι η χρήσιμη ροή ανά πόλο.

Ένα απλό συμβατικό διάγραμμα κυκλώματος της μηχανής που λειτουργεί ως κινητήρας παρουσιάζεται στο παρακάτω διάγραμμα.

πίσω-emf-in-DC-κινητήρα-σύκο-2
Σε αυτή την περίπτωση, το μέγεθος του πίσω emf είναιπάντα μικρότερη από την εφαρμοζόμενη τάση. Η διαφορά μεταξύ των δύο είναι σχεδόν ίση όταν ο κινητήρας λειτουργεί υπό κανονικές συνθήκες. Το ρεύμα επάγει στον κινητήρα λόγω της κύριας παροχής. Η σχέση μεταξύ του κύριου εφοδιασμού, του οπίσθιου emf και του ρεύματος οπλισμού δίνεται ως Εσι = V - ΙέναRένα.

Πλεονεκτήματα του Back Emf σε DC Motor

1. Το πίσω μέρος emf αντιτίθεται στην τάση τροφοδοσίας. Η τάση τροφοδοσίας προκαλεί το ρεύμα στο πηνίο που περιστρέφει το οπλισμό. Η ηλεκτρική εργασία που απαιτείται από τον κινητήρα για την πρόκληση του ρεύματος έναντι του οπίσθιου emf μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια. Και αυτή η ενέργεια προκαλείται στον οπλισμό του κινητήρα. Έτσι μπορούμε να το πούμε η μετατροπή ενέργειας σε κινητήρα συνεχούς ρεύματος είναι δυνατή μόνο λόγω του πίσω φορτίου.

Η μηχανική ενέργεια που προκαλείται στον κινητήρα είναι το προϊόν του οπίσθιου emf και του ρεύματος του οπλισμού, δηλαδή του ΕσιΕγώένα.

2. Το οπίσθιο emf κάνει τη μηχανή αυτόματης ρύθμισης του μοτέρ συνεχούς ρεύματος, δηλ. η οπίσθια βαλβίδα ανόδου αναπτύσσει το ρεύμα οπλισμού σύμφωνα με την ανάγκη του κινητήρα. Το ρεύμα οπλισμού του κινητήρα υπολογίζεται ως,

ρεύμα οπλισμού

Ας καταλάβουμε πόσο πίσω το emf κάνει τον κινητήρα αυτορυθμιζόμενο.

  • Σκεφτείτε ότι ο κινητήρας λειτουργεί χωρίς φορτίοκατάσταση. Σε καμία περίπτωση, ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος απαιτεί μικρή ροπή για τον έλεγχο της τριβής και της απώλειας αέρα. Ο κινητήρας αποσύρει λιγότερο ρεύμα. Καθώς το back emf εξαρτάται από το ρεύμα, η αξία τους μειώνεται επίσης. Το μέγεθος του οπίσθιου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου είναι σχεδόν ίσο με την τάση τροφοδοσίας.
  • Αν το ξαφνικό φορτίο εφαρμοστεί στον κινητήρα, τοο κινητήρας καθυστερεί. Καθώς η ταχύτητα του κινητήρα μειώνεται, το μέγεθος της πλάτης του emf πέφτει επίσης κάτω. Το μικρό οπίσθιο φίλτρο αποσύρει το ισχυρό ρεύμα από την παροχή. Το μεγάλο ρεύμα οπλισμού προκαλεί τη μεγάλη ροπή στρέψης του οπλισμού, που είναι η ανάγκη του κινητήρα. Έτσι, ο κινητήρας κινείται συνεχώς στη νέα ταχύτητα.
  • Εάν το φορτίο στον κινητήρα μειωθεί ξαφνικά, τοη ροπή οδήγησης στον κινητήρα είναι μεγαλύτερη από τη ροπή φόρτισης. Η ροπή οδήγησης αυξάνει την ταχύτητα του κινητήρα, η οποία επίσης αυξάνει την πλάτη του. Η υψηλή τιμή του πίσω βέλους μειώνει το ρεύμα οπλισμού. Το μικρό μέγεθος του ρεύματος οπλισμού αναπτύσσει μικρότερη ροπή οδήγησης, η οποία ισούται με τη ροπή φόρτωσης. Και ο κινητήρας θα περιστρέφεται ομοιόμορφα στη νέα ταχύτητα.

Σχέση μεταξύ μηχανικής ισχύος (Pm), τάσης τροφοδοσίας (Vt) και οπίσθιου EMF (Eb)

Η πλάτη emf στον κινητήρα συνεχούς ρεύματος εκφράζεται ως,

back-emf-εξίσωση-1

Όπου Εσι - Πίσω Emf
Εγώένα - Ρεύμα οπλισμού
Vt - Τάση Ακροδέκτη
Rένα - Αντίσταση του οπλισμού

Η μέγιστη ισχύς που αναπτύσσεται στον κινητήρα εκφράζεται με

back-emf-εξίσωση-2

Με τη διαφοροποίηση της παραπάνω εξίσωσης παίρνουμε

back-emf-εξίσωση-3

Από την εξίσωση back emf, παίρνουμε

back-emf-εξίσωση-4

Την αντικατάσταση του ΙέναRένα στην παραπάνω εξίσωση, παίρνουμε

back-emf-εξίσωση-5
Η παραπάνω εξίσωση δείχνει ότι η μέγιστη ισχύς εξελίσσεται στον κινητήρα, όταν η πλάτη emf ισούται με το ήμισυ της τάσης τροφοδοσίας.

Επίσης, διαβάστε: