شرح القوة الدافعة الكهربائية الخلفية: كيف تشكل الموجات الكهرومغناطيسية الخلفية تصميم وحدة التحكم في المحرك

تخيل محركًا بدون فرش يدور بأقصى سرعة، ثم تتوقف مرحلة الطاقة فجأة. يستمر الجزء المتحرك في الدوران، ولا تزال أطراف المحرك تظهر جهدًا كهربائيًا. هذا الجهد هو القوة الدافعة الكهربائية، والتي غالبا ما تسمى EMF. إنه المحرك الذي يعمل كمولد وينتج جهدًا معاكسًا يحد من تدفق التيار. بالنسبة لمهندسي التصميم وفرق المشتريات، فإن EMF الخلفي ليس حاشية سفلية نظرية. فهو يحدد السرعة القصوى، ويؤثر على توقيت التبديل، ويحدد مدى قوة وحدة التحكم.

ما هي القوة الدافعة الكهربائية الخلفية؟

عودة EMF يتبع من قانون فاراداي للتحريض. عندما يتدفق التيار عبر ملف الجزء الثابت، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا. عندما يتحرك الجزء المتحرك متجاوزًا هذا الملف، يتغير التدفق المغناطيسي الذي يربط الملف، وهذا التغيير يولد جهدًا. بموجب قانون لينز، يعمل الجهد المستحث في اتجاه يعارض التيار الذي أنتج الحركة. كلما زادت سرعة دوران الجزء المتحرك، أصبح هذا الجهد المعاكس أعلى. يستخدم أيضًا مصطلح القوة الدافعة الكهربية المضادة، لأن الجهد المستحث يعاكس الجهد المطبق حرفيًا.

في الشكل الرياضي، EMF الخلفي هو E = كه × ω ، حيث Ke هو ثابت EMF الخلفي و ω هي السرعة الزاوية. يعتمد Ke على لفات الملف وقوة المغناطيس وهندسة المحرك. في المحركات ذات المغناطيس الدائم، عادة ما يتم ذكر Ke بـ V/krpm، وهي إحدى القيم الأولى التي يجب مقارنتها عند إقران محرك بوحدة تحكم.

لماذا تعتبر EMF مهمة في تصميم محرك المحرك

يؤثر EMF الخلفي على كل جزء من محرك السيارة تقريبًا. فهو يخبر وحدة التحكم بموعد التبديل، ومدى سرعة تشغيل المحرك، وما إذا كان التبديل بدون مستشعر ممكنًا.

عودة EMF والتبديل

في محرك DC بدون فرش، يتم تنشيط مرحلتين فقط من المراحل الثلاث في أي لحظة. يجب أن تعرف وحدة التحكم متى يتم تحويل التيار إلى زوج اللف التالي. في التصميم المستشعر، توفر مستشعرات Hall هذا التوقيت. في تصميم بدون مستشعر، تكتشف وحدة التحكم التقاطع الصفري لـ EMF الخلفي في المرحلة غير النشطة. عند السرعة المنخفضة، تكون هذه الإشارة صغيرة؛ بسرعة عالية، فهو قوي. ولهذا السبب يكون التبديل بدون مستشعر أمرًا سهلاً بعد بضع مئات من الدورات في الدقيقة، بينما يتطلب البدء من حالة التوقف التام استراتيجية مختلفة.

تعمل العديد من محركات الأقراص الحديثة التي لا تحتوي على مستشعرات على تشغيل الحلقة المفتوحة للمحرك ثم التبديل إلى اكتشاف EMF الخلفي بمجرد استقرار الإشارة. يتم استخدام هذا النهج في منطقتنا وحدة تحكم بمحرك DC بدون فرش عالية الكفاءة ، والذي يحافظ على كفاءة التبديل عبر نطاق واسع من السرعة.

A4 عالية الكفاءة الموردين وحدة تحكم محرك DC بدون فرشات ، المصنع - شنغهاي أ APT عبارة عن موردي أجهزة التحكم بمحرك DC بدون فرشات عالية الكفاءة مقاس A4 وبالجملة مصنع أجهزة التحكم بمحرك DC بدون فرشات عالي الكفاءة A4... عرض المنتج →

عودة EMF والحد من السرعة

في دائرة مكافئة مبسطة، جهد الإمداد يساوي انخفاض مقاومة الملف بالإضافة إلى المجال الكهرومغناطيسي الخلفي. مع زيادة السرعة، يرتفع المجال الكهرومغناطيسي الخلفي ويترك جهدًا أقل لدفع التيار عبر الملف. في حالة عدم التحميل، يعمل المحرك بسرعة حيث يكون EMF الخلفي مساويًا تقريبًا لجهد الناقل والتيار هو صفر تقريبًا. على سبيل المثال، محرك 48 فولت مع طاقة Ke تبلغ 10 فولت/ دورة في الدقيقة يصل إلى ما يقرب من 4800 دورة في الدقيقة عند عدم التحميل قبل أن يساوي EMF الخلفي جهد الناقل. لكي تسير بشكل أسرع، يجب عليك رفع جهد الحافلة أو تقليل Ke. ولذلك فإن المحرك عالي السرعة لا يُفضل دائمًا، فهو يحد من الأداء عالي السرعة ما لم تتمكن وحدة التحكم من تطبيق إضعاف المجال.

EMF الخلفي في التحكم بدون مستشعر

بالنسبة للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم، يكون المجال الكهرومغناطيسي الخلفي جيبيًا. يستخدم التحكم بدون مستشعر مراقبًا لتقدير موضع الدوار من ناقل المجالات الكهرومغناطيسية الخلفي، مما يلغي الحاجة إلى مستشعر ميكانيكي. وهذا يقلل التكلفة ويضيف الموثوقية، ولكن يجب ضبط المراقب بعناية. أثناء التغيير المفاجئ للحمل، يجب أن يواكب تقدير EMF الخلفي الإشارة الحقيقية. وحدة تحكم ذات حلقات تيار منخفضة الكمون، مثل وحدة تحكم محرك DC بدون فرش سريعة الاستجابة ، يعطي المراقب إشارة واضحة للمتابعة.

R5 استجابة سريعة وحدة تحكم محرك DC بدون فرشات ، مصنع - شنغهاي APT APT هي شركة R5 لموردي أجهزة التحكم بمحرك DC بدون فرشات سريعة الاستجابة ومصنع أجهزة التحكم بمحرك DC بدون فرشات سريع الاستجابة R5 بالجملة في... عرض المنتج →

إن فهم طبقة البرامج التي تفسر المجالات الكهرومغناطيسية الخلفية لا يقل أهمية عن الأجهزة. نظرة فاحصة على دور البرمجيات في أجهزة التحكم الحديثة في المحركات يوضح كيف يتطور منطق محرك الأقراص.

كيفية قياس EMF الخلفي في الممارسة العملية

إن EMF الخلفي ليس مجرد قيمة محسوبة؛ يمكن قياسه مباشرة. باستخدام راسم الذبذبات، قم بفحص مرحلة المحرك فيما يتعلق بالنقطة المحايدة، وقم بتدوير المحرك، وقراءة ذروة الجهد. عندما يتم تشغيل المحرك بواسطة وحدة تحكم، قم بالتقاط الجهد الطرفي أثناء إيقاف تشغيل PWM لتجنب تبديل الضوضاء. تسجيل الجهد عند عدة سرعات يعطي منحنى خطي ميله Ke.

لقياس Ke، قم بتدوير المحرك بسرعة 1000 دورة في الدقيقة واقرأ ذروة الجهد من الخط إلى المحايد. إذا كان النطاق يظهر 12 فولت، فإن Ke يكون تقريبًا 12 فولت/krpm لتكوين الملف هذا. بالنسبة للقياسات من خط إلى خط، قم بتقسيم القراءة على √3 للحصول على القيمة لكل مرحلة.

للقراء المهتمين بكيفية تطور محركات أقراص PMSM، فإن التقدم المستمر في تكنولوجيا المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم توفير سياق مفيد لأساليب التحكم الأحدث.

اعتبارات التصميم العملية لاختيار وحدة التحكم

هامش الجهد وحماية الجهد الزائد

تتمتع كل وحدة تحكم في المحرك بأقصى معدل لجهد الناقل. أثناء الكبح المتجدد أو التباطؤ السريع، يمكن للمجال الكهرومغناطيسي الخلفي أن يدفع جهد الناقل فوق حاجز الإمداد. إذا لم يكن لوحدة التحكم أي حماية، فقد يتلف مكثف الناقل أو وحدات الطاقة MOSFET. إن محرك الأقراص المصمم جيدًا إما يحد من التيار المتجدد أو يتخلص من الطاقة الزائدة في المقاوم. بالنسبة للتطبيقات ذات التغيرات الشديدة في السرعة، أ وحدة تحكم المحرك عالية الأداء مع منطق الحماية المخصص يعالج عابري المجالات الكهرومغناطيسية بشكل أكثر أمانًا من محرك الأقراص العام.

مصنعون لوحدات تحكم المحركات عالية الأداء من سلسلة T APT - T300 T400 T500 T720 T1000 T1400 T1800 مصنع وحدات التحكم في المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم، وحدة التحكم في المحركات عالية الأداء من سلسلة T... عرض المنتج →

مطابقة وحدة التحكم للمحرك

يجب أن يتطابق ثابت EMF الخلفي Ke مع تصنيف جهد وحدة التحكم ونطاق سرعة التطبيق. غالبًا ما يحتوي المحرك المُحسّن لعزم الدوران منخفض السرعة على طاقة عالية، والتي تنتج جهدًا عاليًا لكل دورة في الدقيقة. إذا كان يجب أن يصل نفس المحرك إلى سرعة عالية، فيجب على وحدة التحكم التعامل مع الجهد العالي أو استخدام إضعاف المجال. يمكن للمحرك المنخفض Ke أن يعمل بشكل أسرع ولكنه يسحب تيارًا أكبر لنفس عزم الدوران. قم دائمًا بمقارنة حدود الجهد المقنن وKe وذروة التيار قبل قفل الاقتران.

درجة الحرارة تزيد من تعقيد الحساب. تفقد المغناطيسات القوية نسبة صغيرة من التدفق أثناء تسخينها، مما يقلل من Ke ويخفض EMF للخلف. بعد ذلك، يعمل المحرك بشكل أسرع بنفس الجهد، ولكن مع عزم دوران أقل لكل أمبير. يمكن لوحدة التحكم التي تتضمن حدودًا حرارية أن تعوض، لكن سلوك النظام عالي السرعة سيظل يتغير.

الخلاصة: إن EMF الخلفي هو أحد مدخلات التصميم

إن EMF الخلفي ليس مصدر إزعاج للمتوسط؛ إنها إشارة مادية تُبلغ عن سرعة الدوار وتوقيت التبديل وهامش الجهد المطلوب. عندما تقوم بتقييم وحدة التحكم في المحرك، اسأل كيف تقوم بإعادة عينات المجالات الكهرومغناطيسية بسرعة منخفضة وبسرعة عالية وأثناء التجديد. يحدد الاقتران الصحيح بين المحرك ووحدة التحكم الكفاءة والموثوقية والعمر.

ك مورد محرك السيارات ، تقوم شركة Shanghai APT Power Technology ببناء وحدات تحكم DC وPMSM بدون فرش حول هذه الحقائق. إذا كنت تحدد مجموعة دفع جديدة، فراجع المحركات ووحدات التحكم في مجموعة منتجاتنا وفكر في كيفية تفاعل Ke وجهد الناقل وEMF الخلفي في غلاف التشغيل الحقيقي الخاص بك.