증가 된 인덕턴스와 동등한 DC 모터에서 역기전력을 고려하는 것이 유효합니까?

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back-EMF는 속도에 비례하는 모터와 직렬로 연결된 전압원으로 간주 될 수 있습니다. 이것은 일반적인 이해이며 완전히 이해합니다. 이것을 이해하기 전에, 나는 스스로 다른 대안 설명을 개발했고, 그것이 유효한지 궁금합니다.

이것을 생각해보십시오 : 인덕터는 전류 변화에 저항합니다. 더 큰 인덕터는 더 저항합니다. 정지 된 모터는 전류 변화에 저항합니다. 회전 모터가 더 저항합니다.

주어진 전류에서 작은 인덕터에는 저장된 에너지가 있습니다. 동일한 전류에서 더 큰 인덕터는 더 많은 에너지를 저장합니다. 주어진 전류에서 정지 된 모터에는 저장된 에너지가 있습니다. 동일한 전류에서 회전하는 모터는 더 많은 에너지를 저장합니다.

학생이 직관적으로 가설을 세울 수있는 것이 무엇인지 알 수 있기를 바랍니다. 모터 와인딩은 모터 속도에 따라 증가하는 인덕턴스를 나타냅니다. 그것은 마술처럼 더 많은 와이어 선을 증가시키기 때문이 아니라 아마도 자기장이 아닌 모터의 운동량에 에너지를 저장하는 일종의 기계적 인덕터 일 것입니다. 인덕터에 대한 나의 직관적 인 이해는 결국 플라이휠입니다. 어쩌면 이것은 실제로 플라이휠 인 인덕터 일 수 있습니다.

이 비유가 더 확장 될 수 있습니까? 저항성 및 유도 성 부하에서 AC 전류는 AC 전압보다 뒤떨어집니다. 더 많은 인덕턴스 및 전류 지연을 추가하십시오. 모터에서 전류는 전압보다 뒤떨어집니다. 모터가 더 빨리 회전하면 더 지연됩니까?

그리고 그 정도가 사실이라면 back-EMF는 모터 속도에 따라 증가하는 인덕턴스와 동일하다는 것을 알 수 있습니까?

그렇지 않다면 왜? 직관적 인 예를 먼저 이해 한 다음 수학을 이해하십시오. 나는 반대 순서로 제시 될 때 결코 이해하지 못하는 것 같습니다.

motor electromagnetism

— 필 프로스트
소스

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흥미 롭군 역기전력 (속도에 비례하는 전압원으로 모델링)은 속도에 의존하는 인덕턴스와 동일하지 않습니다. 또한 L (w)를 사용하여 어설 션을 적용 할 수있는 가능성이 없습니다.

간단한 실험을 설명하지만 본질적으로 모터 부하가 변경 될 때 속도 L (w) 에 의존하는 인덕터 가 정지 상태 전류 (모든 과도 후 토크에 영향을 미치지 않음 ) 때문에 동등하지 않을 것이라고 말할 것입니다 속도 v (w) 에 의존하는 전압 소스 는 의미가있을 것입니다.

DC 모터를 가정하면 간단한 증거는 모터의 부하가 줄어드는 것을 상상하는 것입니다. 부하가 적기 때문에 모터 속도가 빨라집니다. 또한 모든 과도 현상이 사라지도록 (t = inf.) 잠시 기다린다고 상상해보십시오. 이제 두 모델에서 어떤 일이 발생하는지 봅시다 :

역기전력을 전압원으로 모델링하면 속도가 증가하여 전압이 증가합니다. 이는 전원 전압원과 백-엠프 전압의 차이가 작아 지므로 전류가 감소 함을 의미합니다. 이것은 토크가 감소되었음을 의미하며, 이는 모터의 부하를 줄 였기 때문에 의미가 있습니다.

반면, "백-엠프 인덕터"에 어떤 인덕턴스 값을 제공하든 인덕터는 dc에서 단락되기 때문에 모터의 전류는 동일하게 유지됩니다. 그러나 토크는 전류에 비례하고 전류가 동일하게 유지되면 토크는 동일하게 유지되기 때문에 의미가 없지만 모터의 부하를 줄였다는 분석을 시작했습니다.

— 아 팔로 포파
소스

이로 인해 대체 모델을 더 간단하게 차단할 수 있다고 생각하게되었습니다. 인덕턴스만으로 모터의 전류를 제한 할 방법이 없습니다. 저항이 0 이상인 이상적인 모터조차도 유한 속도로 작동하고 토크가 없으면 전류가 0이되지만 모델에 인덕턴스 만 있으면 전류가 항상 증가합니다.

— Phil Frost

정확히, 나는 그것을 쓴 후에도 같은 단순화를 생각했습니다.

— apalopohapa

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이상적인 모터는 전기적인 측면과 기계적인 측면 사이의 "변속기"로 모델링 될 수 있으며, 일정한 일정한 k에 대해 "회 전당 k 볼트 초"의 "기어 비율"을 갖습니다. 기계식 변속기가 양방향으로 통근하는 것처럼 한쪽의 토크 또는 회전 속도가 다른 쪽의 토크 및 회전 속도의 변화로 모터와 마찬가지로 변경됩니다. 정상적인 전송은 크기가없는 양으로 확장되지만 문제가되지는 않습니다. Google의 치수 분석을 토크와 함께 사용하는 방법을 알 수는 없지만 모터가 샤프트에서 특정 거리를 운전한다고 가정하면 회전 대신 미터를 사용하도록 수식을 변경할 수 있습니다.

k가 pi와 같다고 가정하면, 1 앰프를 모터에 적용하면 (1 amp * (미터당 1 볼트 초)), 즉 1 뉴턴의 힘이됩니다. 모터에 1V를 적용하면 모터 출력이 (1A / (1V / 초)), 즉 초당 1m의 속도로 이동합니다. 초당 1 회전의 속도로 출력을 이동하면 전압이 1 볼트가됩니다. 1 톤의 힘을 가하면 모터가 1 앰프를 끌어 당깁니다. 이상적인 기계적 변속기와 마찬가지로 모터는 양쪽에서 발생하는 상황 사이에 즉각적인 대응 관계를 설정합니다.

물론 실제 모터는 이상적인 모터처럼 작동하지 않지만 대부분의 실제 모터는 전기적 측면에 직렬 인덕터와 저항이 있고 기계적 측면에 질량과 약간의 마찰이있는 이상적인 모터로 모델링 될 수 있습니다. 정류 문제는 동작이 단순화 된 모델과 약간 다를 수 있지만 많은 경우에 유용 할 정도로 잘 작동합니다. 정류 문제로 인해 모터의 인덕턴스는 정확한 기계적 위치에 따라 약간 다를 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 모터의 인덕턴스는 속도와 상대적으로 독립적입니다. 모터가 더 빨리 회전할수록 인덕턴스는 다른 위치에있는 값 사이에서 더 빨리 변할 수 있지만 대부분은 비교적 일정한 인덕턴스처럼 동작합니다.

— 슈퍼 캣
소스

이것이 내 질문에 직접적으로 해당되는지 모르겠지만 어쨌든 흥미로운 정보입니다. 나는 이런 모터를 생각해 본 적이 없다. 아마도이 이상적인 모델에서 벗어난 모터의 주요 요소는 권선 저항이라는 점에 주목하는 것이 흥미 롭습니다. 만약 그것이 0이라면, 기계적 부하를 증가시켜 모터를 늦추려고하면 back-emf가 공급 전압과 같아 질 때까지 더 많은 (아마도 무한한) 전류가 흐르게됩니다. 또한 공급 전압을 줄이면 백-엠프가 무한 전류를 구동하여 모터를 즉시 정지시킬 수 있습니다.

— Phil Frost

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@PhilFrost : 작동중인 모터가 단락 된 경우 빠르게 정지한다는 점에 유의하십시오. 모터의 저항은 순간 정지를 방지하는 주요 요인입니다. 더 흥미롭게도, 모터가 단락되고 전원에 연결되는 사이에서 모터가 빠르게 전환되면 원래 속도의 일부로 빠르게 속도가 느려지고 초과 속도로 인해 전류가 다시 전원으로 공급됩니다.

— supercat

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아니요, 그것들은 전혀 동등하지 않습니다. Back EMF는 전압 소스입니다. 전압은 모터의 속도와 다른 것에 의존하지 않습니다. 해당 전압으로 인해 흐르는 전류는 모터에 연결된 외부 임피던스에만 의존합니다.

다른 한편으로, 인덕터에 저장된 에너지는 본질적으로 전류원이며, 전류가 외부 회로에 흐르게하기 위해 필요한 전압을 생성하려고 시도한다. "효과. 물론, 해당 전류의 크기는 인덕터의 단자 전압에 의해 시간이 지남에 따라 수정됩니다.

— 데이브 트위드
소스

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이것에 대한 간단한 증거 (영구 자석 DC 모터, BLDC 모터, 스테퍼 모터와 같은 고정자 장을 생성하는 데 전력이 필요하지 않은 모터에서 작동) ... 전압을 가하지 않고 모터를 회전시킵니다. 이제는 EMF가 아닙니다. 단지 EMF입니다!

— Brian Drummond

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확인. "Back EMF로 돌아 가기" 원래 질문에 관해서는 : "인덕턴스 증가와 동등한 모터에서 EMF를 다시 고려하는 것이 유효합니까?" 내 대답은 아니오 야. 인덕터는 Back EMF에 적용한 에너지를 되돌려 자기장을 전기 에너지로 만듭니다. 모터는 Back EMF에 적용하는 에너지를 기계적 에너지로 변환합니다.

— 사용자
소스