Pourquoi devrais-je m'inquiéter d'un moteur provoquant une augmentation de ma tension d'alimentation lorsque le back-EMF ne peut pas dépasser la tension d'alimentation?

J'ai entendu des gens dire que dans les circuits de commande du moteur, il fallait prendre des précautions pour empêcher le moteur de se réinjecter dans l'alimentation électrique, provoquant une augmentation de la tension d'alimentation et, par conséquent, une rupture des choses. Mais comment cela peut-il être? À moins qu'une force externe n'accélère le moteur, le back-EMF ne peut jamais être supérieur à la tension d'alimentation. Comment pourrait-il alors augmenter la tension d'alimentation?

Un moteur entraîné par un pont en H est également un convertisseur élévateur. Voici un pont en H:

Remplacez le moteur par une inductance, une résistance et une source de tension (back-EMF):

Considérons simplement que nous conduisons le moteur dans une direction, et S3 est toujours ouvert, et S4 est toujours fermé:

Tournez V1, S1 et D1 (même circuit):

retournez le tout de gauche à droite (toujours le même circuit):

Nous n'avons pas besoin de rectification active, nous pouvons donc supprimer S1. D2 ne sert également à rien. Nous pouvons également supprimer R1, car il s'agit simplement d'une petite résistance et ne change pas la fonction du circuit autrement que pour le rendre moins efficace:

Vous cherchez assez près, non? Bien sûr, un vrai convertisseur boost aura un condensateur sur la sortie pour faire du courant continu, et la charge n'est pas une batterie, mais une résistance, et probablement V1 n'est pas une EMF arrière d'un moteur mais plutôt une batterie. Cette étape n'est pas nécessaire pour démontrer comment le back-EMF peut réinjecter dans votre alimentation, mais est fournie au cas où vous ne reconnaissez pas le convertisseur boost:

QED.

Il peut également être démontré que lorsque le moteur est accéléré, un pont en H est un convertisseur abaisseur. Par conséquent, il est plus facile de penser à l'interaction entre la batterie et l'énergie cinétique du moteur dans le cadre de la loi de conservation de l'énergie. Négliger les pertes non idéales dans la résistance d'enroulement, les transistors de commutation, le frottement, etc., un pont en H et un moteur font un convertisseur d'énergie efficace. Pour augmenter l'énergie cinétique du moteur, la batterie doit fournir de l'énergie. Pour diminuer l'énergie cinétique du moteur, la batterie doit absorber de l'énergie.

Si la batterie, la friction ou une autre charge ne peut pas convertir l'énergie cinétique en chaleur ou en énergie chimique, elle ira ailleurs. Très probablement, dans vos condensateurs de découplage d'alimentation électrique, provoquant une augmentation de la tension du rail d'alimentation, car l'énergie stockée dans un condensateur est:

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

ou équivalent,

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

$E$$C$$V$

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

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

Le point ici est que vous bénéficiez d'un freinage régénératif même si vous ne le vouliez pas. Voir Comment puis-je mettre en œuvre le freinage régénératif d'un moteur à courant continu?

1. Ce que Phil a dit

2. Ce n'est pas l'EMF que vous recherchez. Un problème est dans votre assimilation de la tension avec l'EMF arrière. Ce n'est pas le retour des CEM - c'est de l'énergie stockée dans le système "exigeant qu'on lui donne une nouvelle maison. Je dis exigeant" car l'énergie SERA transférée ailleurs et elle sera délivrée à un rythme auquel le système souhaite qu'elle se produise. Prenez un peu de retard dans l'acceptation du transfert et il sera de plus en plus insistant. Comme demandé.

Un moteur rotatif contient de l'énergie mécanique qui est convertie en énergie électrique à mesure que le flux dans les enroulements change. Lorsque vous freinez fort, toute l'énergie est stockée dans le champ magnétique et le champ magnétique veut partager sa générosité.
Le champ s'effondrera et l'énergie sera livrée ailleurs.
Alors ...

Un côté du moteur est généralement mis à la terre (directement ou via des diodes) et dans ce cas, l'autre côté est connecté à l'alimentation. Lorsque le champ magnétique fournit son énergie si l'alimentation est capable d'accepter l'énergie à une tension constante (par exemple une batterie ou un condensateur idéal), le champ magnétique ne dérange pas. Il se tiendra et livrera.

Cependant, si l'alimentation n'accepte pas l'énergie au rythme que le champ souhaite lui fournir, le champ deviendra un peu plus insistant - il augmentera la tension. Si cela ne fonctionne pas, il continuera à augmenter la tension jusqu'à ce que l'énergie s'écoule au rythme auquel il le souhaite.
Il ira à l'infini s'il le faut.
Dans le monde réel, il y a toujours une certaine capacité (voulue ou non) et cela arrêtera généralement l'augmentation de tension en stockant l'énergie dans le condensateur. Très petit condensateur = très haute tension.

Ajoutée:

Il s'agit essentiellement d'un commentaire sur la réponse de Luc, mais il est utile en soi.

Comme ci-dessus, l'énergie du moteur doit "aller quelque part.
Si le moteur se termine par une charge, la charge absorbera l'énergie.
Un amortisseur est une telle charge, mais l'alimentation à laquelle Phil fait référence est une autre.
SI la fourniture est" raide "la tension d'alimentation n'augmentera pas sensiblement. La
rigidité peut provenir du fait que d'autres dispositifs fonctionnant à partir de l'alimentation peuvent absorber l'énergie et / ou une capacité suffisante pour absorber l'énergie avec une augmentation de tension modeste.

Si l'alimentation n'est pas "suffisamment rigide", sa tension augmente à mesure que l'énergie du moteur y est transférée. Dans des cas extrêmes, l'augmentation de tension peut être suffisante pour détruire l'alimentation en raison de conditions de surtension.