Kako povratna EMF utiče na rad malog DC motora sa četkicama?

Hej tamo! Kao dobavljačDC četkani mali motori, Bio sam u gušti svih stvari vezanih za ove zgodne male mašine. Jedna tema koja se često pojavljuje u mom poslu se vraća - EMF i kako on utječe na rad malog motora s DC četkanjem. Dakle, hajde da zaronimo i zajedno istražimo ovaj fenomen.

Šta je Back - EMF?

Prvo, moramo razumjeti šta je back - EMF. EMF je skraćenica za elektromotornu silu, a u osnovi je napon koji se generiše promjenjivim magnetskim poljem. U malom motoru s jednosmjernom strujom, kada se armatura (rotirajući dio) okreće unutar magnetnog polja koje stvara stator (stacionarni dio), ona seče kroz magnetne linije sile. Ova akcija rezanja indukuje napon u namotajima armature, a taj inducirani napon je ono što mi zovemo - EMF.

Matematički, povratni EMF (E) može se izraziti kao (E = k\phi\omega), gdje je (k) konstanta vezana za konstrukciju motora, (\phi) je magnetni fluks, a (\omega) je ugaona brzina armature. Ova jednadžba pokazuje da je povratni EMF direktno proporcionalan brzini motora.

Kako nazad - EMF utječe na pokretanje motora

Kada prvi put uključite mali motor sa DC četkanjem, armatura miruje, tako da je ugaona brzina (\omega) nula. Prema formuli (E = k\phi\omega), stražnji - EMF je također nula u ovoj tački. Bez povratnog - EMF-a da se suprotstavi primijenjenom naponu ((V)), velika struja ((I)) teče kroz namotaje armature. Struja se izračunava koristeći Ohmov zakon, (I=\frac{V - E}{R}), gdje je (R) otpor armature. Pošto je (E = 0) pri startovanju, struja je jednostavno (I=\frac{V}{R}).

Ova visoka startna struja može biti i blagoslov i prokletstvo. S jedne strane, pruža potreban obrtni moment da se motor okreće. Moment ((T)) je proporcionalan struji koja teče kroz armaturu, tako da velika struja rezultira visokim početnim momentom. Ovo je odlično za aplikacije u kojima motor treba brzo da se pokrene i savlada inerciju, kao u malim robotskim rukama ili automobilima.

S druge strane, visoka startna struja može uzrokovati neke probleme. To može dovesti do prekomjernog zagrijavanja namotaja armature, što može oštetiti motor ako se događa prečesto. To također može opteretiti napajanje, posebno ako napajanje ima ograničenu struju - mogućnost izvora.

Nazad - EMF i regulacija brzine motora

Kako se motor počinje okretati, stražnji - EMF počinje da se nakuplja. Budući da se stražnji - EMF suprotstavlja primijenjenom naponu, smanjuje neto napon na armaturi. Prema Ohmovom zakonu, smanjenje neto napona rezultira smanjenjem struje koja teče kroz armaturu.

Kako se struja smanjuje, okretni moment koji proizvodi motor također se smanjuje. Na kraju, motor dostiže tačku u kojoj je proizvedeni obrtni moment taman dovoljan da savlada moment opterećenja (otpor rotaciji uzrokovan opterećenjem pričvršćenim na motor). U ovoj tački ravnoteže, motor radi relativno konstantnom brzinom.

Odnos između primijenjenog napona, povratnog EMF-a i brzine motora je ključan za regulaciju brzine. Ako povećate primijenjeni napon, brzina motora će se povećati. Kako se brzina povećava, povratni EMF se također povećava, što zauzvrat smanjuje struju i sprečava ubrzanje motora neograničeno. Slično, ako smanjite primijenjeni napon, povratni EMF će biti veći od primijenjenog napona za kratak period, uzrokujući usporavanje motora dok se ne postigne nova ravnoteža.

Ovo samoregulirajuće svojstvo povratnog EMF-a čini male motore s brušenom istosmjernom strujom pogodnim za širok raspon primjena gdje je potrebna relativno konstantna brzina. Na primjer, kod malih ventilatora ili pumpi, motor može održavati stabilnu brzinu čak i ako postoje male varijacije u opterećenju.

Natrag - EMF i motorna efikasnost

Povratak - EMF takođe igra značajnu ulogu u efikasnosti malog motora sa DC četkanjem. Efikasnost ((\eta)) je definirana kao omjer izlazne snage ((P_{out})) i ulazne snage ((P_{in})). Ulazna snaga je data sa (P_{in}=VI), gdje je (V) primijenjeni napon, a (I) struja. Izlazna snaga je mehanička snaga koju isporučuje motor, a koja je povezana s obrtnim momentom i brzinom.

Kako se stražnji - EMF povećava sa brzinom, struja se smanjuje. Pošto je snaga koja se rasipa u armaturi zbog otpora (P_{gubitak}=I^{2}R), niža struja znači da se manje energije gubi kao toplota. Ovo povećava efikasnost motora.

Međutim, ako motor radi na vrlo maloj brzini, povratni EMF je mali, a struja koja teče kroz armaturu je relativno visoka. To rezultira gubitkom više energije u obliku topline, smanjujući efikasnost. Dakle, da bi se maksimizirala efikasnost, važno je raditi motor na odgovarajućoj brzini gdje je povratni EMF dovoljno značajan da drži struju pod kontrolom.

Natrag - EMF i motorno kočenje

Povratak - EMF se također može koristiti za potrebe kočenja. Kada želite brzo zaustaviti mali motor s DC četkanjem, možete obrnuti polaritet primijenjenog napona. To uzrokuje da povratni EMF i primijenjeni napon djeluju u istom smjeru, stvarajući veliku struju koja se suprotstavlja rotaciji motora.

Ova metoda kočenja je poznata kao dinamičko kočenje. To je jednostavan i efikasan način za zaustavljanje motora, posebno u aplikacijama gdje su potrebna brza zaustavljanja, kao što su mali transportni sistemi. Ako ste zainteresovani za motore sa ugrađenim mogućnostima kočenja, možda biste želeli da pogledate našKočni DC motori bez četkica.

Primjene i razmatranja

DC brušeni mali motori se koriste u širokom spektru aplikacija, od potrošačke elektronike do industrijske automatizacije. U aplikacijama gdje je potreban veliki startni moment, kao što su mali električni alati, početna velika struja zbog odsustva povratnog EMF može biti prednost. Međutim, u aplikacijama u kojima je energetska efikasnost prioritet, kao u uređajima na baterije, uloga povratnog EMF-a u smanjenju struje i gubitka snage postaje ključna.

Ako vam je potreban motor koji radi pri maloj brzini i još uvijek održava dobru efikasnost, našDC motori sa niskim brojem okretajamožda savršeno odgovara. Ovi motori su dizajnirani da se nose sa jedinstvenim izazovima povezanim sa radom pri malim brzinama i povratnim EMF-om.

Zaključak

Zaključno, nazad - EMF ima dubok uticaj na rad malog motora sa DC četkanjem. Utječe na sve, od pokretanja motora i regulacije brzine do njegove efikasnosti i sposobnosti kočenja. Razumijevanje načina rada povratnog EMF-a je od suštinskog značaja za svakoga tko je uključen u dizajn, odabir ili rad ovih motora.

Ako ste na tržištu za male motore s DC četkanjem ili imate bilo kakva pitanja o tome kako natrag - EMF može utjecati na vašu specifičnu primjenu, ne ustručavajte se kontaktirati. Tu smo da vam pomognemo da napravite najbolji izbor za vaše potrebe. Bilo da vam je potreban motor za mali „uradi sam“ projekat ili veliku industrijsku primjenu, mi ćemo vas pokriti. Hajde da započnemo razgovor i vidimo kako možemo zajedno da pronađemo savršeno motorno rešenje za vas.

Reference

• Fitzgerald, AE, Kingsley, C., & Umans, SD (2003). Električne mašine. McGraw - Hill.
• Chapman, SJ (2012). Osnove električnih mašina. McGraw - Hill.