Por que eu deveria me preocupar com um motor fazendo minha tensão de alimentação disparar quando o EMF traseiro não pode exceder a tensão de alimentação?

Ouvi pessoas dizerem que, nos circuitos de controle do motor, é preciso tomar precauções para impedir que o motor retorne à fonte de alimentação, causando o aumento da tensão de alimentação, consequentemente interrompendo as coisas. Mas como pode ser isso? A menos que alguma força externa acelere o motor, o back-EMF nunca pode ficar maior que a tensão de alimentação. Como, então, ele poderia aumentar a tensão de alimentação?

Um motor acionado por uma ponte H também é um conversor de impulso. Aqui está uma ponte H:

Substitua o motor por um indutor, resistência e fonte de tensão (back-EMF):

Vamos apenas considerar que estamos dirigindo o motor em uma direção, e S3 está sempre aberto e S4 está sempre fechado:

Gire V1, S1 e D1 (mesmo circuito):

virar a coisa toda da esquerda para a direita (ainda o mesmo circuito):

Não precisamos de retificação ativa, portanto podemos excluir S1. D2 também não serve para nada. Também podemos excluir R1, já que é apenas uma pequena resistência e não altera a função do circuito, exceto para torná-lo menos eficiente:

Olhando bem perto, certo? Obviamente, um conversor de impulso real terá um capacitor na saída para produzir CC, e a carga não é uma bateria, mas um resistor e, provavelmente, o V1 não é o back-EMF de um motor, mas sim uma bateria. Esta etapa não é necessária para demonstrar como o back-EMF pode alimentar sua fonte de alimentação, mas é fornecido apenas no caso de você não reconhecer o conversor de reforço:

QED.

Também pode ser demonstrado que, quando o motor está sendo acelerado, uma ponte H é um conversor buck. Conseqüentemente, é mais fácil pensar na interação entre a bateria e a energia cinética do motor no quadro da lei de conservação de energia. Negligenciar perdas não ideais na resistência do enrolamento, transistores chaveadores, fricção, etc., uma ponte H e um motor fazem um eficiente conversor de energia. Para aumentar a energia cinética do motor, a bateria deve fornecer energia. Para diminuir a energia cinética do motor, a bateria deve absorver energia.

Se a bateria, o atrito ou alguma outra carga não puder converter a energia cinética em calor ou energia química, ela irá para outro lugar. O mais provável é que os capacitores de desacoplamento da fonte de alimentação aumentem a tensão do trilho de energia, porque a energia armazenada em um capacitor é:

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

ou equivalente,

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

$E$$C$$V$

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

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

O ponto aqui é que você obtém uma frenagem regenerativa, mesmo que não a queira. Consulte Como posso implementar a frenagem regenerativa de um motor DC?

1. O que Phil disse

2. Este não é o campo eletromagnético que você está procurando. Um problema está em equiparar a tensão com o EMF traseiro. Isso não está de volta à EMF - é a energia armazenada no sistema "exigindo um novo lar. Digo exigente" porque a energia será transferida para outro lugar e será entregue na proporção que o sistema deseja que aconteça. Fique um pouco atrasado ao aceitar a transferência e ela ficará cada vez mais insistente. Como requerido.

Um motor rotativo contém energia mecânica que é convertida em energia elétrica à medida que o fluxo nos enrolamentos muda. Quando você freia com força, toda a energia é armazenada no campo magnético e o campo magnético deseja compartilhar sua recompensa.
O campo entrará em colapso e a energia será entregue em outro lugar.
Tão ...

Um lado do motor geralmente é aterrado (diretamente ou via diodos) e, neste caso, o outro lado é conectado à alimentação. Quando o campo magnético fornece sua energia se o suprimento puder aceitar a energia em tensão constante (por exemplo, bateria ou capacitor ideal), o campo magnético não se importará. Ele permanecerá e entregará.

No entanto, se o suprimento não aceitar energia na taxa que o campo deseja fornecer, o campo se tornará um pouco mais insistente - aumentará a tensão. Se isso não funcionar, ele continuará aumentando a tensão até que a energia escoe na velocidade que "deseja".
Irá ao infinito, se for necessário.
No mundo real, sempre há alguma capacitância (intencional ou não) e isso geralmente interrompe o aumento de tensão armazenando a energia no capacitor. Capacitor muito pequeno = voltagem muito alta.

Adicionado:

Este é essencialmente um comentário sobre a resposta de Luc, mas é útil por si só.

Como acima, a energia do motor deve "ir a algum lugar.
Se o motor terminar em uma carga, a carga absorverá a energia.
Um amortecedor é uma dessas cargas, mas a fonte de alimentação a que Phil se refere é outra.
SE a fonte for" rígido ", a tensão de alimentação não aumentará consideravelmente. A
rigidez pode advir de outros dispositivos operando a partir do suprimento, que podem receber energia e / ou capacitância suficiente para absorver a energia com um aumento de tensão modesto.

Se o suprimento não for "suficientemente rígido", sua voltagem aumentará à medida que a energia do motor for transferida para ele. Em casos extremos, o aumento da tensão pode ser suficiente para destruir a alimentação devido a condições de sobretensão.