"Wo" tritt die Gegen-EMK im Motor auf?

Ich habe versucht, EMF zu verstehen, insbesondere Gegen-EMF in Elektromotoren, wie zum Beispiel ein Setup wie dieses:

einfacher Elektromotor

Angenommen, wir legen eine Spannung an die Bürsten an. Ich verstehe, dass, sobald die Rotation in Gang kommt, ein Strom durch den sich ändernden Fluss innerhalb der Schleife induziert wird und dass dieser induzierte Strom dem Strom entgegengesetzt ist, der durch die externe Spannung erzeugt wird. Mein Verständnis ist, dass dies zu einem kleineren Nettostrom in der Schleife führt, und dieses Phänomen wird als EMF bezeichnet.

Ich verstehe jedoch nicht genau, "wo" die EMF (die eine Spannung ist?) Erscheint. Eine Erklärung, die ich gesehen habe, ist diese:

Motorkreis

wo die EMF als Spannungsquelle in Reihe mit dem Motorwiderstand erscheint. Dies kann zwar eine gute Möglichkeit sein, zu erklären, wie sich der Strom verhalten wird, scheint jedoch nicht zu erklären, was tatsächlich im Motor vor sich geht. Sicherlich tritt die EMK nicht "vor" dem Motor auf, sondern in ihm. Sollte es dann irgendwie als dem Widerstand überlagert angesehen werden? Wo in der ersten Abbildung würde der EMF erscheinen? Ändert es die Spannung an den Bürsten? Wo tritt der "zusätzliche" Spannungsabfall auf?

Es erscheint an den Motorklemmen. Sie können es messen, indem Sie ein Voltmeter an die Klemmen anschließen und bei laufendem Motor die Versorgungsspannung entfernen. Sie werden dann sehen, wie die Gegen-EMK abnimmt, wenn der Motor langsamer wird. Alternativ können Sie den Motor mit PWM antreiben und die Klemmenspannung mit einem Oszilloskop betrachten - die Gegen-EMK wird während der PWM-Aus-Perioden gesehen.

Antworten (5)

Die Gegen-EMK wird in dem Draht erzeugt, aus dem die Spulen des Motors bestehen. Wenn ein Draht seitlich durch ein Magnetfeld geführt wird, wird entlang des Drahtes eine Spannung erzeugt. Drehen Sie den Motor mit nur einem angeschlossenen Voltmeter, und Sie werden sehen, dass er eine Spannung erzeugt.

Also ja, der Widerstand und die Gegen-EMK verteilen sich tatsächlich entlang des Drahtes in der Spule. Es gibt viele (eigentlich unendlich viele) kleine Widerstände in Reihe, die jeweils eine kleine Spannung in Reihe bekommen, wenn sich der Motor dreht.

Elektrisch von außen betrachtet ist dies nicht von einem konzentrierten Widerstand in Reihe mit einer konzentrierten Spannungsquelle zu unterscheiden. Da dies einfacher zu zeichnen, zu überlegen und zu analysieren ist, werden Motoren normalerweise so dargestellt.

+1 für eine identische Antwort frohe Weihnachten usw. und ich denke, die Melone steht dir, Olin, lol
Ich glaube, es ist der Teil mit den unendlich vielen kleinen Widerständen, den ich nur schwer fassen kann. Die EMF bewirkt, dass der Strom durch diese Widerstände abnimmt, richtig? Ein verringerter Strom bedeutet eine verringerte Spannung. Wohin geht also der Rest der Spannung?
@Dan: Nein, die Gegen-EMK verursacht von Natur aus keinen Strom durch den Widerstand. Stellen Sie sich die vielen verteilten Widerstände und Spannungsquellen als in Reihe und nicht parallel zueinander vor. Die Spannung wird erzeugt, wenn sich der Motor dreht, unabhängig davon, wie er zum Drehen gebracht wurde. Wenn Sie die Welle extern antreiben, können Sie diese Spannung direkt sehen. Wenn Sie den Motor durch Anlegen einer externen Spannung drehen, wirken die kleinen Spannungsquellen der angelegten Spannung entgegen. Dies bedeutet, dass der Motor weniger angelegte Spannung "sieht", je schneller er dreht.
@Olin Ah, also wäre es genauer (obwohl natürlich immer noch eine Vereinfachung), es als eine unendliche Anzahl von infinitesimalen Widerständen zu sehen, und zwischen jedem gibt es eine infinitesimale Spannungsquelle?
@Dan: Ja - - -
@DanielNilsson Ob der Motor diesen oder jenen Widerstand (oder sogar theoretisch) keinen Rotorwiderstand hat, spielt keine Rolle, Spannung wird in Reihe mit den Rotorspulen induziert. Es hat überhaupt nichts mit dem Spulenwiderstand zu tun.
@Andy Richtig, aber räumlich ist die Spannung über den gesamten Draht verteilt, nicht daneben. Aus Schaltungssicht spielt es offensichtlich keine Rolle, aber um die Physik zu verstehen, ist es sicher :)

Sie können die Dinge vereinfachen, indem Sie die Batterie aus diesem Diagramm entfernen und den Motor von Hand als Generator drehen.

Wenn sich der Anker dreht, schneiden die Drähte das Magnetfeld und in ihnen wird eine Spannung erzeugt.

Diese Spannung ist gleich, ob der Anker als Generator oder als Motor gedreht wird. Wenn es als Motor gedreht wird, wird diese Spannung als „Gegen-EMK“ bezeichnet.

Stellen Sie es sich wie einen Generator vor; Sie drehen den Rotor und eine Ausgangsspannung wird erzeugt. Diese Spannung liegt in Reihe mit der Rotorspule. Es macht keinen Unterschied, ob Sie, anstatt den Motor manuell zu drehen, Gleichstrom anlegen, um ihn zu drehen.

+1 und frohes neues Jahr. Der Bowler ist einer der geheimen Hüte, also weiß ich nicht, was ich getan habe, um ihn zu verdienen. Ich bin mir nicht sicher, ob der rosa Flaum auch zu dir passt, aber es macht trotzdem Spaß.
@OlinLathrop Es ist der "Like Clockwork" -Hut (aus dem Roman und dem Film von Stanley Kubrick). Ich bin mir nicht sicher, was es bedeutet, aber ich schätze, Sie haben es verstanden, weil Sie mindestens eine Frage pro Tag beantwortet haben.

Die Gegen-EMK "erscheint" über den Schleifringbürsten. Seine Polarität ist so, dass er der "treibenden" Spannung immer entgegenwirkt, was zu einer geringeren Stromaufnahme als "normal" führt. Der "normale" Strom wird gefunden, indem der Rotor verriegelt und der aufgenommene Strom gemessen wird, dann darf sich der Rotor drehen und der "laufende" Strom ist aufgrund der Gegen-EMK geringer als der "normale" Strom.

Gute Frage: Das ist gar nicht so einfach! Ich habe Tage gebraucht, um es zu verstehen. Dank Ihres pädagogischen Bildes habe ich es endlich verstanden!

Sie müssen es so sehen, als wäre die Batterie vom Stromkreis getrennt. Sie haben also zunächst einen Stromkreis, durch den kein Strom fließt. Sie drehen die Spule mit Ihren Händen im Uhrzeigersinn, so wie sie sich drehen würde, wenn der Strom eingeschaltet wäre. In der Position, in der Sie Ihre Zeichnung gemacht haben, bewegt sich die rechte Seite der Spule nach unten. Der Draht der Spule bewegt sich also nach unten, was bedeutet, dass sich auch die positiven Ladungen in der Drahtspule nach unten bewegen (aber nicht entlang des Drahtes). Mit der Rechte-Hand-Regel Nr. 1 zeigen Sie mit dem Daumen nach unten in Richtung bewegter Ladungen, während Sie gleichzeitig mit den Fingern entlang des Magnetfelds nach rechts zeigen. Dann erhalten Sie eine Kraft von Ihrer Handfläche, die auf dem Bild entlang des Spulendrahts zu Ihnen zeigt. Das ist,

Sie erhalten also einen Überschuss an positiven Ladungen auf der rechten Bürste und einen Überschuss an negativen Ladungen auf der linken Bürste. Sie haben sich also einen EMK besorgt, der wie eine Gleichstrombatterie funktioniert. Das Spannungspotential der EMK ist der ursprünglichen EMK entgegengesetzt, die von den Gleichstrombatterien erzeugt wird. Dadurch entsteht ein Strom durch den Stromkreis im unteren Teil des Bildes, der dem von den Gleichstrombatterien angelegten Strom entgegengesetzt ist. Wenn Sie die Gleichstrombatterien einschalten, erhalten Sie einen Strom, der in der Spule von rechts nach links fließen möchte, während er gleichzeitig durch die induzierte Gegen-EMK von links nach rechts fließen möchte. Je schneller Sie die Spule mit dem Gleichstrom drehen, desto stärker wird gleichzeitig auch die entgegengesetzte Gegen-EMK-Kraft! Diese Gegen-EMK arbeitet also immer gegen Sie.

Sie erhalten das gleiche Ergebnis, wenn Sie das Lenz-Gesetz verwenden. Magnetischer Fluss, der dem ursprünglichen Fluss durch die Spule entgegengesetzt ist. Mit dem RHR-1 mit Strom in der gleichen Richtung wie ursprünglich, aber mit Magnetfeldlinien in der entgegengesetzten Richtung erhalten Sie die Kraft auf die Spule, um sie gegen den Uhrzeigersinn drehen zu lassen. Das ist also nicht ganz analog zum ersten Gedanken oben, aber am Ende doch das gleiche Ergebnis.
Ich bin froh, dass ich nicht der Einzige bin, der Tage gebraucht hat, um das zu verstehen, haha. Je mehr ich darüber nachdachte, desto verwirrender wurden die Dinge ... Ich habe es aber endlich herausgefunden!
"Wo" tritt die Gegen-EMK im Motor auf?
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