Почему я должен беспокоиться о двигателе, вызывающем повышение напряжения питания, когда противо-ЭДС не может превышать напряжение питания?

Я слышал, как люди говорят, что в цепях управления двигателем необходимо принимать меры предосторожности, чтобы двигатель не подавался обратно в источник питания, вызывая повышение напряжения питания и, следовательно, поломку. Но как это может быть? Если какая-то внешняя сила не ускоряет двигатель, противо-ЭДС никогда не может быть выше, чем напряжение питания. Как тогда это может привести к повышению напряжения питания?

Двигатель, приводимый в движение H-мостом, также является повышающим преобразователем. Вот H-мост:

Замените двигатель индуктором, сопротивлением и источником напряжения (обратная ЭДС):

Давайте просто посмотрим, что мы движем двигатель в одном направлении, и S3 всегда открыт, а S4 всегда закрыт:

Поверните V1, S1 и D1 (та же схема):

перевернуть все слева направо (все та же схема):

Нам не нужно активное исправление, поэтому мы можем удалить S1. D2 также не имеет смысла. Мы также можем удалить R1, так как это всего лишь небольшое сопротивление и не меняет функции схемы, кроме как для того, чтобы сделать ее менее эффективной:

Глядя довольно близко, верно? Конечно, настоящий повышающий преобразователь будет иметь конденсатор на выходе для создания постоянного тока, и нагрузка - это не батарея, а резистор, и, вероятно, V1 - это не ЭДС двигателя, а батарея. Этот шаг не обязателен для демонстрации того, как обратная ЭДС может поступать обратно в ваш источник питания, но предоставляется на тот случай, если вы не узнаете повышающий преобразователь:

QED.

Также можно показать, что при ускорении двигателя Н-мост является понижающим преобразователем. Следовательно, легче думать о взаимодействии между аккумулятором и кинетической энергией двигателя в рамках закона сохранения энергии. Пренебрегая неидеальными потерями в сопротивлении обмотки, переключающими транзисторами, трением и т. Д., Н-мост и двигатель делают эффективный преобразователь энергии. Чтобы увеличить кинетическую энергию двигателя, аккумулятор должен подавать энергию. Чтобы уменьшить кинетическую энергию двигателя, аккумулятор должен поглощать энергию.

Если батарея, трение или какая-либо другая нагрузка не могут преобразовать кинетическую энергию в тепловую или химическую энергию, она уйдет куда-то еще. Скорее всего, в вашем блоке питания разъединяются конденсаторы, вызывая повышение напряжения на шине питания, потому что энергия, запасенная в конденсаторе:

$E = \frac{1}{2}CV^2$

или эквивалентно,

$V = \sqrt{\dfrac{2E}{C}}$

$E$$C$$V$

$E = \frac{1}{2}mv^2$

$E$$m$$v$$m$$kg \cdot m^2$$v$

Дело в том, что вы получаете рекуперативное торможение, даже если вы этого не хотели. См. Как я могу реализовать рекуперативное торможение двигателя постоянного тока?

1. Что сказал Фил

2. Это не тот EMF, который вы ищете. Одна проблема в том, что вы приравниваете напряжение к обратной ЭДС. Это не обратная ЭДС - это энергия, запасенная в системе, «требующая предоставления нового дома. Я говорю требовательно», потому что энергия БУДЕТ передана в другое место, и она будет доставляться со скоростью, с которой система желает, чтобы это произошло. Принимайте перевод немного позже, и он будет становиться все более и более настойчивым. Как требуется.

Вращающийся двигатель содержит механическую энергию, которая преобразуется в электрическую энергию при изменении потока в обмотках. Когда вы сильно тормозите, вся энергия хранится в магнитном поле, а магнитное поле хочет разделить свою награду.
Поле разрушится, и энергия будет доставлена ​​куда-то еще.
Так ...

Одна сторона двигателя обычно заземлена (напрямую или через диоды), а в этом случае другая сторона подключена к источнику питания. Когда магнитное поле доставляет свою энергию, если источник питания способен принимать энергию при постоянном напряжении (например, идеальная батарея или конденсатор), тогда магнитное поле не будет возражать. Это будет стоять и доставлять.

Однако, если источник не будет принимать энергию с той скоростью, которую поле желает доставить, то поле станет немного более настойчивым - оно повысит напряжение. Если это не сработает, оно будет продолжать повышать напряжение до тех пор, пока энергия не будет вытекать с той скоростью, к которой его «желает».
Он уйдет в бесконечность, если должен.
В реальном мире всегда есть некоторая емкость (предназначенная или нет), и это обычно останавливает рост напряжения, накапливая энергию в конденсаторе. Очень маленький конденсатор = очень высокое напряжение.

Добавлено:

По сути, это комментарий к ответу Люка, но он полезен сам по себе.

Как и выше, энергия двигателя должна «уходить куда-то.
Если двигатель останавливается в нагрузке, то нагрузка будет поглощать энергию.
Одной такой нагрузкой является демпфер, но источник питания, на который ссылается Фил, другой.
ЕСЛИ источник питания» жесткое напряжение питания не будет заметно расти.
Жесткость может возникать из-за того, что другие устройства, работающие от источника питания, могут брать энергию и / или емкость, достаточную для поглощения энергии при умеренном повышении напряжения.

Если источник питания не является «достаточно жестким», его напряжение будет расти по мере передачи энергии двигателя. В крайних случаях повышения напряжения может быть достаточно, чтобы разрушить источник питания из-за условий перенапряжения.