Takaisin Electromotive Force Explained: Kuinka takaisin EMF muotoilee moottoriohjaimen suunnittelua

Kuvittele, että harjaton moottori pyörii täydellä nopeudella, ja sitten tehoaste yhtäkkiä sammuu. Roottori jatkaa pyörimistään, ja moottorin liittimissä näkyy edelleen jännite. Tämä jännite on takaisin sähkömotorinen voima, jota usein kutsutaan takaisin EMF:ksi. Se on moottori, joka toimii generaattorina ja tuottaa vastakkaista jännitettä, joka rajoittaa virran virtausta. Suunnitteluinsinööreille ja hankintatiimeille taka-EMF ei ole teoreettinen alaviite. Se asettaa maksiminopeuden, vaikuttaa kommutoinnin ajoitukseen ja määrittää, kuinka kestävä ohjaimen tulee olla.

Mikä on takasähkömotorinen voima?

Taka-EMF seuraa Faradayn induktiolakia. Kun virta kulkee staattorikäämin läpi, se luo magneettikentän. Kun roottori liikkuu tämän käämin ohi, käämiä yhdistävä magneettivuo muuttuu, ja tämä muutos indusoi jännitteen. Lenzin lain mukaan indusoitu jännite vaikuttaa suuntaan, joka vastustaa liikkeen aiheuttavaa virtaa. Mitä nopeammin roottori pyörii, sitä korkeammaksi tämä vastajännite tulee. Myös termiä vastasähkömotorinen voima käytetään, koska indusoitu jännite kirjaimellisesti vastustaa syötettyä jännitettä.

Matemaattisessa muodossa taka-EMF on E = Ke × ω , jossa Ke on takaosan EMF-vakio ja ω on kulmanopeus. Ke riippuu käämin kierroksista, magneetin voimakkuudesta ja moottorin geometriasta. Kestomagneettimoottoreissa Ke ilmoitetaan yleensä V/krpm:nä, ja se on yksi ensimmäisistä vertailtavista arvoista, kun yhdistät moottorin ohjaimeen.

Miksi taka-EMF on tärkeä moottorikäytön suunnittelussa

Takaosan EMF vaikuttaa lähes kaikkiin moottorikäytön osiin. Se kertoo säätimelle, milloin vaihtaa, kuinka nopeasti moottori voi käydä ja onko anturiton kommutointi mahdollista.

Takana EMF ja kommutointi

Harjattomassa DC-moottorissa vain kaksi kolmesta vaiheesta saa jännitteen joka hetki. Säätimen on tiedettävä, milloin siirtää virtaa seuraavaan käämipariin. Anturoidussa rakenteessa Hall-anturit tarjoavat tämän ajoituksen. Anturittomassa mallissa ohjain havaitsee EMF:n nollan ylityksen jännitteettömässä vaiheessa. Alhaisella nopeudella tämä signaali on pieni; suurella nopeudella se on vahva. Siksi anturiton kommutointi on helppoa yli muutaman sadan kierroksen minuutissa, kun taas pysähdyksiltä käynnistyminen vaatii erilaista strategiaa.

Monet nykyaikaiset anturittomat käytöt käynnistävät moottorin avoimen silmukan ja siirtyvät sitten takaisin EMF-tunnistukseen, kun signaali on vakaa. Tätä lähestymistapaa käytetään meillä Tehokas harjaton DC-moottorin ohjain , joka pitää vaihdon tehokkaana laajalla nopeusalueella.

A4 Tehokas harjaton tasavirtamoottoriohjaintoimittaja, tehdas - Shanghai A APT on A4 Tehokas harjaton tasavirtamoottoriohjain ja tukkumyynti A4 Tehokas harjaton tasavirtamoottorin ohjaintehdas ... Näytä tuote →

Takana EMF ja nopeusrajoitus

Yksinkertaistetussa ekvivalenttipiirissä syöttöjännite on yhtä suuri kuin käämin vastuksen pudotus plus taka-EMF. Nopeuden kasvaessa taka-EMF nousee ja jättää vähemmän jännitettä työntämään virtaa käämin läpi. Kuormittamattomana moottori käy nopeudella, jossa EMF on lähes yhtä suuri kuin väylän jännite ja virta on lähes nolla. Esimerkiksi 48 V:n moottori, jonka Ke on 10 V/krpm, saavuttaa noin 4 800 rpm ilman kuormitusta, ennen kuin taka-EMF on yhtä suuri kuin väylän jännite. Jos haluat mennä nopeammin, sinun on nostettava väylän jännitettä tai vähennettävä Ke. Korkea Ke -moottori ei siksi ole aina parempi, se rajoittaa nopeaa suorituskykyä, ellei säädin voi käyttää kentänheikennystä.

Takaosan EMF anturittomassa ohjauksessa

Kestomagneettisynkronimoottoreissa taka-EMF on sinimuotoinen. Anturiton ohjaus käyttää tarkkailijaa arvioimaan roottorin asennon takaosan EMF-vektorista, mikä poistaa mekaanisen anturin tarpeen. Tämä vähentää kustannuksia ja lisää luotettavuutta, mutta tarkkailija on viritettävä huolellisesti. Äkillisen kuormituksen muutoksen aikana taka-EMF-estimaatin on pysyttävä todellisen signaalin tahdissa. Ohjain, jossa on matalan latenssin virtasilmukat, kuten a Nopeasti reagoiva harjaton DC-moottorin ohjain , antaa tarkkailijalle selkeämmän signaalin seurata.

R5 Nopea vastaus Harjattomien tasavirtamoottorien ohjaintoimittajat, tehdas - Shanghai APT APT on R5 Fast Response Harjattomien tasavirtamoottoriohjainten toimittajat ja tukkumyynti R5 Fast Response Harjattomat tasavirtamoottoriohjaimet Tehdas C... Näytä tuote →

Takaisin EMF:ää tulkitsevan ohjelmistokerroksen ymmärtäminen on yhtä tärkeää kuin laitteisto. Tarkemmin katsottuna ohjelmiston rooli nykyaikaisissa moottoriohjaimissa näyttää kuinka käyttölogiikka kehittyy.

Kuinka mitata takaisin EMF käytännössä

Takaisin EMF ei ole vain laskettu arvo; se voidaan mitata suoraan. Tarkista oskilloskoopilla moottorin vaihe nollapisteen suhteen, pyöritä moottoria ja lue huippujännite. Kun moottoria ohjaa ohjain, ota kiinni liittimen jännite PWM:n poiskytkennän aikana välttääksesi kytkentäkohinaa. Jännitteen tallentaminen useilla nopeuksilla antaa lineaarisen käyrän, jonka kaltevuus on Ke.

Mittaa Ke: pyörittämällä moottoria nopeudella 1000 rpm ja lukemalla huippujännite nollasta. Jos skooppi näyttää 12 V, Ke on noin 12 V/krpm kyseiselle käämikokoonpanolle. Linjasta riviin mittauksia varten jaa lukema √3:lla saadaksesi vaihekohtaisen arvon.

Lukijoille, jotka ovat kiinnostuneita PMSM-asemien kehittymisestä, jatkuva kehitys kestomagneettisynkronimoottoreissa tarjoavat hyödyllistä kontekstia uudemmille ohjausmenetelmille.

Käytännön suunnittelunäkökohtia ohjaimen valinnassa

Jännitemarginaali ja ylijännitesuoja

Jokaisella moottoriohjaimella on suurin väylän jännite. Regeneratiivisen jarrutuksen tai nopean hidastuksen aikana taka-EMF voi työntää väyläjännitteen syöttökiskon yläpuolelle. Jos ohjaimessa ei ole suojausta, väyläkondensaattori tai teho-MOSFETit voivat vaurioitua. Hyvin suunniteltu taajuusmuuttaja joko rajoittaa regeneroitua virtaa tai syöttää ylimääräistä energiaa vastukseen. Sovelluksissa, joissa on aggressiivisia nopeuden muutoksia, a korkean suorituskyvyn moottoriohjain omistettu suojalogiikka käsittelee EMF-transientteja turvallisemmin kuin yleinen asema.

T-sarjan korkean suorituskyvyn moottoriohjainten toimittajat, tehdas APT - T300 T400 T500 T720 T1000 T1400 T1800 kestomagneettisynkronimoottoriohjaimet Factory, T-sarjan korkean suorituskyvyn moottorin ohjaus... Näytä tuote →

Ohjaimen sovittaminen moottoriin

Takaosan EMF-vakion Ke on vastattava säätimen nimellisjännitettä ja sovellusnopeusaluetta. Matalalle vääntömomentille optimoidulla moottorilla on usein korkea Ke, mikä tuottaa korkean jännitteen per kierrosluku. Jos saman moottorin on saavutettava suuri nopeus, säätimen on käsiteltävä korkeampi jännite tai käytettävä kentänheikennystä. Pienitehoinen moottori voi toimia nopeammin, mutta se käyttää enemmän virtaa samalla vääntömomentilla. Vertaa aina nimellisjännite-, Ke- ja huippuvirran rajoja ennen pariliitoksen lukitsemista.

Lämpötila vaikeuttaa laskemista entisestään. Vahvat magneetit menettävät pienen prosenttiosuuden vuosta kuumentuessaan, mikä vähentää Ke-arvoa ja alentaa EMF:ää. Moottori käy sitten nopeammin samalla jännitteellä, mutta pienemmällä vääntömomentilla ampeeria kohden. Säädin, joka sisältää lämpörajat, voi kompensoida, mutta järjestelmän nopea käyttäytyminen muuttuu silti.

Johtopäätös: Takaosan EMF on suunnittelusyöte

Takaisin EMF ei ole häiriö keskiarvojen laskemiseen; se on fyysinen signaali, joka raportoi roottorin nopeuden, kytkentäajoituksen ja vaaditun jännitemarginaalin. Kun arvioit moottoriohjainta, kysy, kuinka se ottaa näytteitä takaisin EMF:stä alhaisella nopeudella, suurella nopeudella ja regeneraation aikana. Oikea moottorin ja ohjaimen pariliitos määrittää tehokkuuden, luotettavuuden ja käyttöiän.

Kuten a moottorikäyttöjen toimittaja , Shanghai APT Power Technology rakentaa harjattomia DC- ja PMSM-ohjaimia näiden realiteettien ympärille. Jos määrität uutta voimansiirtoa, tarkista tuotevalikoimamme moottorit ja ohjaimet ja pohdi, kuinka Ke, väyläjännite ja taka-EMF vaikuttavat todelliseen käyttöalueeseen.