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Forza elettromotrice posteriore (Back-EMF)

1831
  • Michael Faraday
Armatura del motore in rotazione nel campo magnetico che illustra la forza retroelettromotrice nell'elettromagnetismo.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Quando l'armatura di un motore ruota, i suoi conduttori attraversano il campo magnetico, inducendo una tensione secondo la legge di induzione di Faraday. Questa "forza controelettromotrice" si oppone alla tensione principale che aziona il motore. motoreLa sua entità è direttamente proporzionale alla velocità di rotazione del motore ([latex]mathcal{E}_{back} propto omega[/latex]). Questo fenomeno è cruciale per l'autoregolazione della velocità del motore e dell'assorbimento di corrente.

La forza controelettromotrice (back-EMF) è una diretta conseguenza del fatto che il motore agisce anche da generatore. Mentre la tensione applicata provoca il flusso di corrente e la produzione di coppia (azione motore), la conseguente rotazione dei conduttori nel campo magnetico genera una tensione (azione generatore). La legge di Lenz stabilisce che questa tensione indotta deve opporsi alla variazione che l'ha creata, ovvero il flusso di corrente proveniente dall'alimentazione esterna. Pertanto, viene chiamata "contro-EMF" o "contro-EMF". forza elettromotrice.

La tensione netta ai capi degli avvolgimenti dell'indotto è la differenza tra la tensione di alimentazione e la forza controelettromotrice: [latex]V_{net} = V_{applied} – mathcal{E}_{back}[/latex]. Secondo la legge di Ohm, la corrente di armatura è [latex]I_a = (V_{applied} – mathcal{E}_{back}) / R_a[/latex], dove [latex]R_a[/latex] è la resistenza dell'indotto. All'avvio, la velocità [latex]omega[/latex] è zero, quindi [latex]mathcal{E}_{back}[/latex] è zero. Ciò si traduce in una corrente di spunto molto elevata, limitata solo dalla bassa resistenza dell'indotto. Man mano che il motore accelera, [latex]mathcal{E}_{back}[/latex] aumenta, riducendo la tensione netta e causando una diminuzione della corrente. Il motore si stabilizza a una velocità costante in cui la coppia prodotta dalla corrente corrisponde alla coppia di carico. Questa intrinseca caratteristica di autoregolazione è fondamentale per il funzionamento del motore.

UNESCO Nomenclature: 2212
- Elettricità e magnetismo

Tipo

Fenomeno fisico

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • La scoperta dell'elettromagnetismo da parte di Hans Christian Ørsted
  • Scoperta dell'induzione elettromagnetica da parte di Michael Faraday

Applicazioni

  • regolazione della velocità del motore
  • frenata rigenerativa nei veicoli elettrici
  • controllo della velocità senza sensori in BLDC motori
  • circuiti limitatori di corrente di spunto
  • sistemi diagnostici per la salute motoria

Brevetti:

    Idee e potenziali innovazioni

    • sistemi di frenata rigenerativa adattiva che massimizzano la cattura di energia in base all'analisi della forza controelettromotrice in tempo reale
    • Controllori di motori senza sensori per droni a basso costo che utilizzano il rilevamento del passaggio per lo zero a forza controelettromotrice
    • strumenti diagnostici del motore che analizzano la forma d'onda della forza controelettromotrice per rilevare l'usura dei cuscinetti o guasti agli avvolgimenti
    • convertitori di potenza ad alta efficienza che utilizzano la forza controelettromotrice per regolare dinamicamente la tensione di alimentazione
    • sistemi di feedback tattile basati su back-emf che simulano texture e resistenza
    • strumenti didattici che visualizzano la forza controelettromotrice in tempo reale per insegnare i principi motori
    • circuiti di protezione da stallo attivo che interrompono l'alimentazione quando la forza controelettromotrice crolla
    • energy harvesting systems from ambient vibrations using the principle of induced emf
    • circuito chiuso speed control for medical pumps requiring high precision
    • compensazione dinamica del carico in robotica mediante il monitoraggio delle fluttuazioni della forza controelettromotrice
    Correlato a: forza controelettromotrice, contro-forza elettromotrice, legge di induzione di Faraday, legge di Lenz, velocità del motore, autoregolazione, corrente di armatura, generatore elettricoCorrente di spunto, forza elettromotrice.

    Contesto storico

    Forza elettromotrice posteriore (Back-EMF)

    1824
    1827
    1831
    1831
    1832
    1834
    1835
    1822
    1827
    1829
    1831
    1831
    1833
    1834
    1836

    (se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

    decimo anno anniversario

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