A hátsó elektromotoros erő magyarázata: Hogyan alakítja vissza az EMF a motorvezérlő tervezését

Képzeljen el egy kefe nélküli motort, amely teljes sebességgel pörög, majd a teljesítményfokozat hirtelen kikapcsol. A forgórész tovább forog, és a motor kapcsai továbbra is feszültséget mutatnak. Ez a feszültség visszafelé elektromotoros erő, amelyet gyakran vissza EMF-nek neveznek. Ez a motor generátorként működik, és ellentétes feszültséget állít elő, amely korlátozza az áram áramlását. A tervezőmérnökök és a beszerzési csapatok számára a hátsó EMF nem elméleti lábjegyzet. Beállítja a maximális sebességet, befolyásolja a kommutáció időzítését, és meghatározza, hogy milyen robusztusnak kell lennie a vezérlőnek.

Mi az a hátsó elektromotoros erő?

A hátsó EMF Faraday indukciós törvényéből következik. Amikor áram folyik át az állórész tekercsén, mágneses mezőt hoz létre. Ahogy a rotor elhalad a tekercs mellett, a tekercset összekötő mágneses fluxus megváltozik, és ez a változás feszültséget indukál. Lenz törvénye szerint az indukált feszültség olyan irányba hat, amely ellentétes a mozgást előidéző ​​árammal. Minél gyorsabban forog a rotor, annál nagyobb lesz ez az ellentétes feszültség. Az ellenelektromotoros erő kifejezést is használják, mivel az indukált feszültség szó szerint ellensúlyozza a rákapcsolt feszültséget.

Matematikai formában a hátsó EMF az E = Ke × ω , ahol Ke a hátsó EMF állandó és ω a szögsebesség. Ke a tekercsfordulatoktól, a mágnes erősségétől és a motor geometriájától függ. Állandó mágneses motorokban a Ke értékét általában V/krpm-ben adják meg, és ez az egyik első összehasonlítandó érték, amikor egy motort vezérlővel párosít.

Miért fontos a hátsó EMF a motorhajtás tervezésében?

A hátsó EMF a motorhajtás szinte minden részét érinti. Megmondja a vezérlőnek, hogy mikor kell kapcsolni, milyen gyorsan futhat a motor, és hogy lehetséges-e az érzékelő nélküli kommutáció.

Vissza EMF és kommutáció

Egy kefe nélküli egyenáramú motorban a három fázis közül csak kettő kap feszültséget minden pillanatban. A vezérlőnek tudnia kell, hogy mikor kell átkapcsolni az áramot a következő tekercspárra. Szenzoros kivitelben a Hall érzékelők biztosítják az időzítést. Érzékelő nélküli kivitelben a vezérlő érzékeli a hátsó EMF nulla keresztezését a feszültségmentes fázisban. Alacsony sebességnél ez a jel kicsi; nagy sebességnél erős. Éppen ezért az érzékelő nélküli kommutáció néhány száz ford./perc felett egyszerű, míg az álló helyzetből való indítás más stratégiát igényel.

Sok modern érzékelő nélküli hajtás nyitott hurkú indítja a motort, majd visszavált EMF-érzékelésre, ha a jel stabil. Ezt a megközelítést alkalmazzuk nálunk nagy hatékonyságú kefe nélküli DC motorvezérlő , amely folyamatosan hatékonyan kapcsolja a sebességet széles sebességtartományban.

A4 Nagy hatékonyságú kefe nélküli egyenáramú motorvezérlő beszállítók, gyár - Shanghai A Az APT A4 nagy hatékonyságú kefe nélküli egyenáramú motorvezérlő beszállítói és nagykereskedelmi A4 nagy hatékonyságú kefe nélküli egyenáramú motorvezérlő gyár... Termék megtekintése →

Hátsó EMF és sebességkorlátozás

Egy egyszerűsített ekvivalens áramkörben a tápfeszültség megegyezik a tekercsellenállás-eséssel és a hátsó EMF-el. A sebesség növekedésével a hátsó EMF megemelkedik, és kevesebb feszültséget hagy maga után, hogy áramot toljon át a tekercsen. Terhelés nélkül a motor olyan fordulatszámon működik, ahol a hátsó EMF közel megegyezik a busz feszültségével, és az áram majdnem nulla. Például egy 48 V-os motor 10 V/krpm Ke-vel nagyjából 4800 ford./perc értéket ér el terhelés nélkül, mielőtt a hátsó EMF egyenlő a busz feszültségével. A gyorsabb haladáshoz emelni kell a busz feszültségét vagy csökkenteni kell a Ke-t. A nagy Ke-értékû motor ezért nem mindig elõnyös, korlátozza a nagy sebességû teljesítményt, hacsak a vezérlõ nem tud térgyengítést alkalmazni.

Hátsó EMF érzékelő nélküli vezérlésben

Állandó mágneses szinkronmotorok esetén a hátsó EMF szinuszos. Az érzékelő nélküli vezérlés egy megfigyelő segítségével becsüli meg a rotor helyzetét a hátsó EMF-vektorból, így nincs szükség mechanikus érzékelőre. Ez csökkenti a költségeket és növeli a megbízhatóságot, de a megfigyelőt óvatosan kell hangolni. Hirtelen terhelésváltozás során a hátsó EMF-becslésnek lépést kell tartania a valós jellel. Egy kis késleltetésű áramhurokkal rendelkező vezérlő, mint pl gyors reagálású kefe nélküli DC motorvezérlő , tisztább jelet ad a megfigyelőnek, hogy kövesse.

R5 Gyors reagálás Kefe nélküli egyenáramú motorvezérlő beszállítók, gyár - Shanghai APT Az APT az R5 gyors reagálású kefe nélküli egyenáramú motorvezérlő beszállítói és nagykereskedelmi R5 gyors reagálású kefe nélküli egyenáramú motorvezérlő gyára C... Termék megtekintése →

A vissza EMF-t értelmező szoftverréteg megértése ugyanolyan fontos, mint a hardver. Közelebbről a szoftver szerepe a modern motorvezérlőkben megmutatja, hogyan fejlődik a hajtáslogika.

Hogyan mérjük vissza az EMF-et a gyakorlatban

Vissza EMF nem csak egy számított érték; közvetlenül mérhető. Oszcilloszkóppal vizsgálja meg a motor fázisát a nullaponthoz képest, forgassa meg a motort, és olvassa le a csúcsfeszültséget. Ha a motort vezérlő hajtja, rögzítse a kapocsfeszültséget a PWM kikapcsolási ideje alatt, hogy elkerülje a kapcsolási zajt. A feszültség több sebességnél történő rögzítése egy lineáris görbét ad, amelynek meredeksége Ke.

A Ke méréséhez forgassa a motort 1000 ford./perc sebességgel, és olvassa le a vonal-nulla feszültség csúcsértékét. Ha a mérőtávolság 12 V-ot mutat, a Ke körülbelül 12 V/krpm az adott tekercskonfigurációhoz. Soronkénti mérésekhez ossza el a leolvasott értéket √3-mal, hogy megkapja a fázisonkénti értéket.

A PMSM-meghajtók fejlődése iránt érdeklődő olvasók számára a az állandó mágneses szinkronmotor-technológia folyamatos fejlődése hasznos kontextust biztosítanak az újabb szabályozási módszerekhez.

Gyakorlati tervezési szempontok a vezérlő kiválasztásához

Feszültséghatár és túlfeszültség védelem

Minden motorvezérlő rendelkezik egy maximális névleges buszfeszültséggel. A regeneratív fékezés vagy gyors lassítás során a hátsó EMF a buszfeszültséget a tápsín fölé tolhatja. Ha a vezérlő nem rendelkezik védelemmel, akkor a buszkondenzátor vagy a teljesítmény MOSFET megsérülhet. A jól megtervezett meghajtó vagy korlátozza a regenerált áramot, vagy a felesleges energiát egy ellenállásba önti. Agresszív fordulatszám-változtatással járó alkalmazásokhoz a nagy teljesítményű motorvezérlő a dedikált védelmi logika biztonságosabban kezeli az EMF-tranzienseket, mint egy általános meghajtó.

T sorozatú nagy teljesítményű motorvezérlők beszállítói, gyár APT - T300 T400 T500 T720 T1000 T1400 T1800 Állandó mágneses szinkronmotor-vezérlők gyári, T sorozatú nagy teljesítményű motorvezérlők... Termék megtekintése →

A vezérlő és a motor összehangolása

A Ke hátsó EMF-állandónak meg kell egyeznie a vezérlő névleges feszültségével és az alkalmazási sebesség tartományával. Az alacsony fordulatszámú nyomatékra optimalizált motor gyakran magas Ke-értékkel rendelkezik, ami nagy feszültséget termel RPM-enként. Ha ugyanannak a motornak nagy fordulatszámot kell elérnie, a vezérlőnek kezelnie kell a magasabb feszültséget, vagy térgyengítést kell alkalmaznia. Az alacsony kibocsátású motor gyorsabban tud működni, de több áramot vesz fel ugyanazon nyomaték mellett. Mindig hasonlítsa össze a névleges feszültség, a Ke és a csúcsáram határait, mielőtt párosítást kötne.

A hőmérséklet tovább bonyolítja a számítást. Az erős mágnesek a fluxus egy kis százalékát elveszítik, amikor felmelegszenek, csökkentve a Ke-értéket és csökkentve az EMF-et. A motor ekkor gyorsabban működik ugyanazon a feszültségen, de kisebb amperenkénti nyomatékkal. A hőkorlátokat tartalmazó vezérlő képes kompenzálni, de a rendszer nagy sebességű viselkedése továbbra is eltolódik.

Következtetés: A hátsó EMF tervezési bemenet

A hátsó EMF nem jelent zavaró átlagot; ez egy fizikai jel, amely jelzi a forgórész fordulatszámát, a kapcsolási időzítést és a szükséges feszültségtartalékot. Amikor értékeli a motorvezérlőt, kérdezze meg, hogyan veszi vissza az EMF-mintát alacsony fordulatszámon, nagy sebességen és regenerálás közben. A motor és a vezérlő megfelelő párosítása határozza meg a hatékonyságot, a megbízhatóságot és az élettartamot.

Mint a motorhajtás szállítója , A Shanghai APT Power Technology kefe nélküli DC és PMSM vezérlőket épít ezekre a valóságokra. Ha új hajtásláncot ad meg, tekintse át a termékpalettánk motorjait és vezérlőit, és fontolja meg, hogy a Ke, a buszfeszültség és a hátsó EMF hogyan hatnak egymásra a valós működési keretben.