Kakav je odnos između povratne elektromotorne sile i brzine istosmjernog motora s ugljičnim četkicama?

Bok tamo! Kao dobavljača istosmjernih karbonskih brušenih motora, često me pitaju o odnosu između povratnog EMF-a i brzine ovih motora. Pa sam mislio napisati ovaj blog kako bih ga raščlanio na način koji je lako razumjeti.

Počnimo s osnovama. DC motor s ugljičnim četkama vrsta je električnog motora koji koristi ugljične četkice za prijenos električne struje na rotirajući dio motora, poznat kao armatura. Ovi se motori naširoko koriste u raznim primjenama jer su relativno jednostavnog dizajna i isplativi. Možete provjeriti našeDC motor s karbonskim četkamaza više detalja o proizvodima koje nudimo.

Sada, što se vraća - EMF? Povratni - EMF ili povratna elektromotorna sila je napon koji se stvara u motoru dok se okreće. Prema Faradayevom zakonu elektromagnetske indukcije, kada se vodič (u ovom slučaju, zavojnice u armaturi motora) kreće kroz magnetsko polje, u vodiču se inducira elektromotorna sila. U istosmjernom motoru, dok se armatura vrti, zavojnice probijaju magnetsko polje koje proizvodi stator, a to inducira napon koji je suprotan primijenjenom naponu.

Formula za povratni EMF (Eb) u istosmjernom motoru dana je Eb = k * Φ * ω, gdje je k konstanta koja ovisi o konstrukciji motora (poput broja zavoja u zavojnici itd.), Φ je magnetski tok, a ω je kutna brzina motora. Kutna brzina ω izravno je povezana s brzinom motora. Jednostavnije rečeno, kako se brzina motora povećava, povećava se i brzina kojom zavojnice probijaju magnetsko polje, a isto tako raste i povratni - EMF.

Razmislimo o tome što se događa kada prvi put pokrenemo DC brušeni motor od ugljika. Kada je napajanje uključeno, primijenjeni napon (V) uzrokuje protok struje (I) kroz armaturne zavojnice. Struja stvara magnetsko polje u armaturi, koje u interakciji s magnetskim poljem statora uzrokuje da se armatura počne okretati. Na samom početku, kada motor miruje (ω = 0), povratni EMF (Eb) je nula. Prema Ohmovom zakonu, struja koja teče kroz armaturu dana je s I = (V - Eb)/R, gdje je R otpor kruga armature. Budući da je Eb = 0 pri pokretanju, struja je prilično visoka (I = V/R). Ova velika startna struja može predstavljati mali problem jer može uzrokovati prekomjerno zagrijavanje motora i čak oštetiti napajanje.

Kako motor počinje dobivati ​​brzinu, povratni - EMF počinje se stvarati. Kako Eb raste, struja koja teče kroz armaturu opada jer je I = (V - Eb)/R. Na kraju, motor dostigne stabilnu brzinu u kojoj se povratni EMF povećao do takve vrijednosti da je struja koja teče kroz armaturu taman dovoljna da proizvede okretni moment potreban za prevladavanje opterećenja motora.

Odnos između povratnog EMF-a i brzine je linearan. Ako nacrtamo graf povratnog EMF-a u odnosu na brzinu, dobit ćemo ravnu liniju. Ovaj linearni odnos je stvarno koristan u kontroli brzine motora. Na primjer, ako želimo povećati brzinu motora, možemo povećati primijenjeni napon. Povećanjem primijenjenog napona povećava se razlika između primijenjenog napona i povratnog - EMF (V - Eb), što uzrokuje povećanje struje koja teče kroz armaturu. Povećana struja proizvodi veći okretni moment, što zauzvrat uzrokuje ubrzanje motora. Kako se brzina povećava, povratni EMF se također povećava dok se ne postigne novo stabilno stanje.

S druge strane, ako želimo smanjiti brzinu motora, možemo smanjiti primijenjeni napon. Kada se primijenjeni napon smanji, razlika (V - Eb) postaje manja, struja se smanjuje, a motor usporava. Sa smanjenjem brzine smanjuje se i povratna - EMF dok se ne uspostavi nova ravnoteža.

Sada, razgovarajmo o nekim praktičnim implikacijama ovog odnosa. U primjenama gdje je potrebna precizna kontrola brzine, razumijevanje odnosa leđa - EMF - brzina je ključno. Na primjer, u aPogon istosmjernog motora bez četkica, upravljački sustav može koristiti povratni EMF kao povratni signal za podešavanje primijenjenog napona i održavanje motora pri konstantnoj brzini.

Drugi aspekt koji treba uzeti u obzir je učinkovitost motora. Ulazna snaga u motor dana je s Pin = V * I, a izlazna snaga je Pout = T * ω, gdje je T zakretni moment, a ω kutna brzina. Snaga izgubljena u armaturnom krugu je Ploss = I² * R. Kako povratni EMF raste s brzinom, struja se smanjuje, a tako i gubitak snage u armaturi. To znači da je motor učinkovitiji pri višim brzinama jer se manje energije troši kao toplina u armaturi.

Međutim, postoje neka ograničenja. Pri vrlo velikim brzinama, mehanički gubici u motoru (kao što su trenje u ležajevima i gubici zbog vjetra) počinju značajno rasti. Također, povratni EMF može doseći vrijednost blisku primijenjenom naponu, što ograničava maksimalnu brzinu koju motor može postići.

U nekim primjenama možda ćemo trebati motor koji može raditi pri malim brzinama. NašeDC brušeni motor s malim brojem okretajaje dizajniran da ispuni takve zahtjeve. Pri malim brzinama, povratni EMF je relativno nizak, a struja koja teče kroz armaturu veća je u usporedbi s radom pri velikim brzinama. To znači da motor može proizvesti više okretnog momenta pri niskim brzinama, što je korisno u primjenama poput robotike i transportnih sustava gdje je potreban visok početni moment.

Ukratko, povratni EMF i brzina istosmjernog karbonskog brušenog motora usko su povezani. Povratak - EMF raste linearno s brzinom motora, a ovaj odnos ima značajan utjecaj na struju, moment, snagu i učinkovitost motora. Bilo da tražite motor za aplikacije s velikom brzinom ili aplikacije s malom brzinom i velikim momentom, razumijevanje ovog odnosa može vam pomoći da napravite pravi izbor.

Ako ste na tržištu za istosmjerni motor s četkanim ugljikom i imate bilo kakvih pitanja o tome kako odnos leđa - EMF - brzina utječe na vašu specifičnu primjenu ili ako želite razgovarati o svojim potrebama nabave, ne ustručavajte se kontaktirati. Ovdje smo da vam pomognemo pronaći savršen motor za vaš projekt.

Reference

• Fitzgerald, AE, Kingsley, C. i Umans, SD (2003). Električni strojevi. McGraw - Hill.
• Chapman, SJ (2012). Osnove električnih strojeva. McGraw - Hill.