"¿Dónde" aparece el EMF trasero en el motor?

Question

He estado tratando de entender EMF, específicamente EMF posterior en motores eléctricos, como por ejemplo una configuración como esta:

Digamos que aplicamos una tensión a las escobillas. Entiendo que una vez que la rotación se pone en marcha, una corriente será inducida por el flujo cambiante dentro de la espira, y que esta corriente inducida es opuesta a la corriente creada por el voltaje externo. Entiendo que esto resulta en una corriente neta menor en la espira, y este fenómeno se llama EMF de retorno.

Sin embargo, no entiendo exactamente "dónde" aparece el CEM (¿que es una tensión?). Una explicación que he visto es la siguiente:

donde el CEM aparece como una fuente de tensión en serie con la resistencia del motor. Aunque ésta puede ser una buena manera de explicar cómo se comportará la corriente, no parece explicar lo que ocurre realmente en el interior del motor. Seguramente, el CEM no aparece "delante" del motor, sino dentro de él. ¿Debería entonces verse de alguna manera como superpuesta a la resistencia? ¿Dónde aparecería el CEM en la primera figura? ¿Cambia la tensión en las escobillas? ¿Dónde se produce la caída de tensión "adicional"?

Answer 1

El back EMF se genera en el alambre que compone las bobinas del motor. Cuando un hilo es barrido lateralmente por un campo magnético, se genera una tensión a lo largo de la longitud del hilo. Haga girar el motor con un voltímetro conectado y verá que genera una tensión.

Así que sí, la resistencia y el EMF de retorno se distribuyen realmente a lo largo del alambre de la bobina. Hay montones (infinitos, en realidad) de pequeñas resistencias en serie que reciben cada una una pequeña tensión en serie cuando el motor gira.

Desde el punto de vista eléctrico, no se distingue de una resistencia en serie con una fuente de tensión. Como esto es más sencillo de dibujar, pensar y analizar, así es como se suelen mostrar los motores.

Answer 2

Puedes simplificar las cosas quitando la batería de ese diagrama, y girando el motor a mano, como un generador.

Al girar el inducido, los hilos atraviesan el campo magnético y se genera en ellos una tensión.

Esta tensión es la misma si el inducido gira como generador o como motor. Cuando gira como motor, esta tensión se denomina "contrafase".

Answer 3

Piense en él como en un generador: usted hace girar el rotor y se produce una tensión de salida. Esta tensión está en serie con la bobina del rotor. No hay diferencia si en lugar de hacer girar manualmente el motor se aplica corriente continua para hacerlo girar.

Answer 4

El EMF trasero "aparece" a través de las escobillas de anillo colector. Su polaridad es tal que siempre se opone a la tensión "motriz", provocando un consumo de corriente inferior al "normal". La corriente "normal" se determina bloqueando el rotor y midiendo la corriente absorbida; a continuación, se deja girar el rotor y la corriente "de funcionamiento" será inferior a la corriente "normal", debido al contraEMF.

Answer 5

Buena pregunta: En realidad no es tan fácil. Me ha llevado días entenderlo. Gracias a su imagen pedagógica, ¡por fin lo he conseguido!

Hay que verlo como si la batería estuviera desconectada del circuito. Así que, para empezar, tienes un circuito sin corriente circulando por él. Gira la bobina en el sentido de las agujas del reloj con las manos de la misma forma que giraría si hubiera corriente. En la posición en la que has hecho el dibujo, el lado derecho de la bobina se mueve hacia abajo. Por tanto, tienes el hilo de la bobina moviéndose hacia abajo, lo que significa que también las cargas positivas de la bobina de hilo se mueven hacia abajo (pero no se mueven a lo largo del hilo). Con la regla de la mano derecha no. 1 apuntas con el pulgar hacia abajo en la dirección de las cargas en movimiento, mientras que al mismo tiempo tienes los dedos apuntando hacia la derecha a lo largo del campo magnético. Entonces se obtiene una fuerza de la palma de la mano apuntando a lo largo del alambre de la bobina hacia uno mismo en la imagen. Es decir, tienes cargas positivas (corriente en otras palabras) moviéndose en el alambre hacia el cepillo de la derecha.

Así, se obtiene un excedente de cargas positivas en la escobilla derecha, y un excedente de cargas negativas en la escobilla izquierda. Así, usted ha conseguido una emf que funciona como una batería de CC. El potencial de voltaje de la emf es opuesto a la emf original creada por las baterías de CC. Esto crea una corriente a través del circuito en la parte inferior de la imagen que es opuesta en dirección a la corriente aplicada por las baterías de CC. Cuando enciendes las baterías de CC, obtienes una corriente que quiere ir de derecha a izquierda en la bobina al mismo tiempo que quiere ir de izquierda a derecha por la emf inducida. Cuanto más rápido gire la bobina con la corriente continua, más fuerte será la fuerza de contrafase opuesta al mismo tiempo. Por lo tanto, esta contrafuerza siempre actúa en tu contra.