Comprensión de las constantes del motor Kt y Kemf para comparar motores de CC sin escobillas

  

¿El EMF posterior limita el voltaje que el motor puede aceptar y, por lo tanto, su velocidad?

Hmm. Creo que estás un poco confundido. Back-emf limita la velocidad del motor porque determina la cantidad de voltaje que necesitas para alcanzar una velocidad determinada.

  

¿Un motor ideal tendría un Kt muy alto y un Kemf muy bajo?

No. (El símbolo \ $ K_e \ $ se usa normalmente para la constante back-emf, por cierto).

Si usa unidades SI (Nm / A para \ $ K_T \ $, V / (rad / s) para \ $ K_e \ $), entonces \ $ K_T = K_e \ $ para motores de CC y síncrono de imán permanente motores (también conocido como "DC sin escobillas"), y según el tipo de motor y cómo defina \ $ K_T \ $ y \ $ K_e \ $, la proporción de los dos debe ser una constante de proporcionalidad fija.

Prueba de por qué esto es cierto para los motores de CC:

En el punto de operación constante (velocidad constante, voltaje, corriente, par):

• \ $ V_T = K_e \ omega_m + IR \ $
• \ $ T_m = K_T I \ $

(\ $ V_T \ $ = voltaje del terminal, \ $ \ omega_m \ $ = velocidad angular del motor, \ $ I \ $ = corriente del motor, \ $ R \ $ = resistencia del motor, \ $ T_m \ $ = torque, incluidas las pérdidas por fricción)

Energía eléctrica en = \ $ V_T I = K_e \ omega_m I + I ^ 2 R \ $

salida de alimentación mecánica = \ $ T_m \ omega_m = K_T I \ omega_m \ $

Pérdidas = \ $ I ^ 2 R \ $

Conservación de energía significa entrada de energía eléctrica = salida de alimentación mecánica + pérdidas

Esto es cierto si y solo si \ $ K_e = K_T \ $.

  

¿Qué sucede si la tensión de la parte trasera de la emf alcanza la tensión de entrada, el motor deja de funcionar?

No, lo que sucede es que la capacidad del motor para producir par disminuye con la velocidad. El voltaje de Back-emf "usa" el voltaje de la fuente de energía eléctrica; la tensión restante disponible para el motor es lo que queda para la caída de IR en el motor y la caída de inductancia \ $ L \ frac {dI} {dt} \ $, y como el par es proporcional a la corriente I, el par disponible disminuye. El sistema alcanza el equilibrio en algún punto donde el par electromagnético coincide con la carga mecánica del motor. Si aumenta la carga mecánica, la corriente aumentará para coincidir con ese par a medida que la velocidad disminuye, lo que hace que haya más voltaje de caída IR disponible.

  

¿Siempre es mejor un Kt más grande?

No. Regla de oro con la selección del motor de CC (también es cierto para los motores de CC sin escobillas en gran medida): elija un motor con una constante \ $ K_T \ $ y una constante de retroceso de frecuencia tal que la tensión de alimentación que tiene disponible coincida con la Back-emf a su velocidad máxima. Por lo general, usted desea que la tensión de retorno sea del 80-95% de la tensión de alimentación, pero el número exacto depende del par de carga y la caída de IR en el motor en ese punto de operación.

Si elige un \ $ K_T = K_e \ $ demasiado alto, se quedará sin voltaje y no podrá alcanzar la velocidad que necesita. Si elige un \ $ K_T = K_e \ $ demasiado bajo, la corriente necesaria para lograr el par de torsión que necesita será más alta de lo necesario.

Kt es la relación de la salida de par a la entrada de corriente, por lo que su definición inicial es correcta.

¿Un Kt más grande siempre es mejor? Realmente no. Depende de su aplicación. Posiblemente podría necesitar un par de torsión más bajo para algunas aplicaciones. Por ejemplo, una aplicación en la que quería una mayor velocidad. Normalmente, cuanto más rápido gira un motor, menor es el torque que genera.

Esto se debe al Back EMF generado. Con el voltaje de la fuente de alimentación constante, a medida que se conmuta más rápido el motor, el Back EMF aumenta y la corriente disminuye, lo que reduce el par. Esto es para satisfacer la tercera ley de Newton. El Back EMF no limita realmente el voltaje que un motor puede aceptar (aunque es limitado). Pero en general, necesita un voltaje de entrada más alto para superar el EMF posterior y alcanzar velocidades más altas.

No existe tal cosa como un motor ideal . Depende de su aplicación. Es posible que desee un Kemf alto en el caso de una operación sin sensores en la que esté utilizando el EMF posterior para la retroalimentación de posición y velocidad. Pero un alto Kemf te limita en otras áreas. Siempre es un intercambio.

El voltaje de entrada es la suma del EMF posterior y la caída de voltaje en el motor, por lo que es muy probable que el motor se detenga antes de que el EMF posterior alcance el nivel de voltaje de entrada.

Lectura adicional:

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El motor y el altavoz son perfectos traductores lineales de voltaje a velocidad, corriente a par. El voltaje positivo exacto causará una velocidad positiva exacta. Para negativo - lo mismo. La carga exacta causará par y se verá como corriente exacta. La carga de carga exacta causará un par opuesto y se verá como una corriente inversa.

• ¿Qué es la espalda EMF? Es el voltaje generado por el motor como si fuera un generador.
• ¿Qué tan alto es el EMF? Para el motor sin pérdida mecánica es igual que el voltaje aplicado.
• ¿Cuando el CEM está de vuelta es igual al voltaje de entrada? Cuando el motor gira libremente con un par de torsión cero, se realiza un trabajo de cero y se consume una corriente de cero.
• Entonces, ¿qué pasa si el motor está cargado mecánicamente? El motor reducirá la velocidad exactamente al equilibrio de par y carga. Volver EMF será menor que el voltaje. La diferencia de voltaje dividida por la corriente será como una resistencia, pero el calor se disipará mecánicamente, no eléctricamente.

El motor ideal es tan pequeño, fuerte, rápido y sin pérdidas como lo permite la ley de conservación de energía .

El motor ideal debe tener un alto Kt sí . Cuanto más fuertes sean los imanes, menor será la corriente para causar la misma reacción del cable de cobre.

El motor ideal debe tener un alto Kemf sí . Cuanto menor sea la cantidad de bucle de alambre, menor será el voltaje necesario para alcanzar la misma velocidad.

2 ejemplos y 1 misterio:

Ejemplo 1: Carga con masa constante y sin fricción. Esto es lo más común y práctico. El motor traduce la corriente en aceleración.

Ejemplo 2: el imán levita sobre el superconductor. La torgue es igual al peso. Significa que hay una corriente circular constante en el superconductor con voltaje cero, cero emf opuesto, velocidad cero.

Misterio de los oradores: para causar la presión de aire exacta y local de la onda acústica, ¿se necesita exactamente qué? ¿Distancia de viaje, velocidad, aceleración o torque? Hay algo de dinámica fluida o algo así.

Además de Kt = Ke (verdadero para unidades SI, Torque en Nm, Ke en voltios / rad / seg), tenga en cuenta que para un EMF sinusoidal posterior, la tensión de conducción del motor (desde un puente trifásico ) es aproximadamente 1/3 de la tensión del enlace de CC. Por lo tanto, si la tensión de enlace de CC disponible es de 300 V, el motor debe tener una capacidad nominal de 100 VCA a la velocidad de funcionamiento deseada. (Se aplica a los motores PMAC - algunos motores sin escobillas (sin FEM) sin cepillo) tienen una velocidad nominal para la tensión de enlace de CC). Las fórmulas de par y velocidad también son aproximadamente correctas para los motores de inducción.