Back EMF, czyli siła elektromotoryczna przeciwna, to napięcie, które generuje silnik elektryczny podczas obracania się, przeciwdziałając napięciu zasilającemu, które go napędza. Rośnie wraz z prędkością, a zrozumienie tego zjawiska wyjaśnia prąd rozruchowy silnika, dlaczego zablokowany silnik się przegrzewa oraz jak nowoczesne napędy uruchamiają silniki bez czujnika położenia.
Dowolny przewodnik poruszający się w polu magnetycznym generuje napięcie. Właśnie to robią obracające się uzwojenia silnika, więc gdy wirnik się obraca, wytwarza napięcie, które zgodnie z prawem Lenza przeciwdziała przyłożonemu napięciu. Im szybciej obraca się silnik, tym większa ta siła elektromotoryczna przeciwna; jest ona proporcjonalna do prędkości i strumienia magnetycznego.
Prąd w uzwojeniu silnika jest określony różnicą między napięciem zasilającym a siłą elektromotoryczną przeciwną, podzieloną przez rezystancję uzwojenia. Ma to dwa ważne skutki:
Jeśli obciążenie zaciśnie wirnik, siła elektromotoryczna przeciwna zanika do zera i uzwojenie widzi pełne napięcie zasilające przy swojej niskiej rezystancji. Prąd przy zablokowanym wirniku płynie nieprzerwanie, a uzwojenia przegrzewają się w ciągu kilku sekund, dlatego istnieje ochrona przed zablokowaniem i przeciążeniem. Uszkodzenia często ujawniają się później jako pogorszenie izolacji, wykrywalne za pomocą pomiaru rezystancji izolacji.
Każdy silnik ma stałą siły elektromotorycznej przeciwnej, napięcie, które generuje na jednostkę prędkości. W jednostkach SI jest ona liczbowo równa stałej momentu obrotowego, dlatego silnik, który generuje dużo momentu na amper, także generuje dużo napięcia na obr./min. Napędy wykorzystują tę zależność do szacowania prędkości i obciążenia wyłącznie na podstawie pomiarów elektrycznych.
Silniki bezszczotkowe prądu stałego i silniki z magnesami trwałymi można uruchamiać bez czujnika położenia, obserwując siłę elektromotoryczną przeciwną: napęd wykrywa, gdzie napięcie indukowane w poszczególnych uzwojeniach przechodzi przez zero, aby wywnioskować położenie wirnika.
To sterowanie bezczujnikowe jest tanie i odporne przy prędkości, ale ponieważ siła elektromotoryczna przeciwna jest znikoma w pobliżu postoju, napędy bezczujnikowe potrzebują specjalnych procedur startowych przy niskich prędkościach. Gdy napęd ma problemy z rozruchem lub wyłącza się, kody błędów napędu zazwyczaj wskazują przyczynę.
Siła elektromotoryczna przeciwna, prąd i temperatura to sygnały, które silnik emituje nieustannie. Platforma, która odczytuje je z linii, może wykryć silnik pobierający więcej prądu, niż uzasadnia jego obciążenie, oznakę rozwijającej się usterki, i wystawić zlecenie naprawy, zanim nastąpi awaria. Fabrico zamyka tę pętlę od sygnału elektrycznego po skierowaną naprawę. Zarezerwuj demo Fabrico, aby zobaczyć jak, oraz przeczytaj awarie kontra konserwacja zapobiegawcza o strategii stojącej za tym.
W chwili rozruchu nie ma siły elektromotorycznej przeciwnej, która przeciwdziałałaby napięciu zasilającemu, więc tylko rezystancja uzwojenia ogranicza prąd. Powoduje to krótkotrwały wzrost prądu pięć do ośmiu razy większy niż prąd przy pełnym obciążeniu, aż silnik się rozpędzi i siła elektromotoryczna przeciwna się zbuduje.
Nie. Spadek napięcia to utrata energii na rezystancji. Siła elektromotoryczna przeciwna to rzeczywiście wytworzone napięcie wynikające z ruchu wirnika i to ona sprawia, że silnik pobiera tylko taki prąd, jakiego wymaga jego obciążenie.
Tak. Każdy silnik obracający się w polu magnetycznym generuje siłę elektromotoryczną przeciwną, zarówno prądu stałego, jak i przemiennego. W silniku DC to ona równoważy napięcie zasilające przy danej prędkości i obciążeniu.
Wykrywają przejścia przez zero napięcia indukowanego w uzwojeniach silnika, aby określić położenie wirnika, unikając użycia fizycznego enkodera lub czujnika Halla. Metoda ta słabnie przy postoju, gdzie siła elektromotoryczna przeciwna jest bardzo mała.
Zaloguj
Blog
