Zadná EMF synchrónneho motora s permanentným magnetom
1. Ako sa spätne generuje EMF?
Generovanie spätnej elektromotorickej sily je ľahko pochopiteľné. Princíp spočíva v tom, že vodič pretína magnetické siločiary. Pokiaľ medzi nimi existuje relatívny pohyb, magnetické pole môže byť stacionárne a vodič ho preruší, alebo môže byť vodič stacionárny a magnetické pole sa pohybuje.
Pri synchrónnych motoroch s permanentnými magnetmi sú ich cievky upevnené na statore (vodiči) a permanentné magnety sú upevnené na rotore (magnetické pole). Keď sa rotor otáča, magnetické pole generované permanentnými magnetmi na rotore sa bude otáčať a bude rezané cievkami na statore, čím sa vytvorí spätná elektromotorická sila v cievkach. Prečo sa to nazýva spätná elektromotorická sila? Ako už názov napovedá, smer spätnej elektromotorickej sily E je opačný ako smer koncového napätia U (ako je znázornené na obrázku 1).
Obrázok 1
2.Aký je vzťah medzi spätným EMF a koncovým napätím?
Z obrázku 1 je možné vidieť, že vzťah medzi zadnou elektromotorickou silou a koncovým napätím pri zaťažení je:
Skúška zadnej elektromotorickej sily sa vo všeobecnosti vykonáva pri stave bez zaťaženia, bez prúdu a pri rýchlosti 1000 ot./min. Hodnota 1000 ot./min. je vo všeobecnosti definovaná ako koeficient spätného EMF = priemerná hodnota spätného EMF/rýchlosť. Koeficient Back-EMF je dôležitým parametrom motora. Tu je potrebné poznamenať, že zadná elektromotorická sila pri zaťažení sa neustále mení, kým sa rýchlosť ustáli. Zo vzorca (1) môžeme vedieť, že zadná elektromotorická sila pri zaťažení je menšia ako koncové napätie. Ak je spätná elektromotorická sila väčšia ako koncové napätie, stáva sa generátorom a vydáva napätie von. Pretože odpor a prúd pri skutočnej práci sú malé, hodnota spätnej elektromotorickej sily sa približne rovná koncovému napätiu a je obmedzená menovitou hodnotou koncového napätia.
3. Fyzikálny význam spätnej elektromotorickej sily
Predstavte si, čo by sa stalo, keby zadné EMF neexistovalo? Z rovnice (1) môžeme vidieť, že bez zadného EMF je celý motor ekvivalentný čistému odporu, čím sa stáva zariadením, ktoré generuje veľa tepla, čo je v rozpore s premenou elektrickej energie motora na mechanickú energiu. rovnica premeny elektrickej energie
Je to vstupná elektrická energia, ako je vstupná elektrická energia do batérie, motora alebo transformátora; I2Rt je energia straty tepla v každom okruhu, čo je druh energie straty tepla, čím menšie, tým lepšie; rozdiel medzi vstupnou elektrickou energiou a tepelnou stratou elektrickej energie,Je to užitočná energia zodpovedajúca zadnej elektromotorickej sile
Inými slovami, spätné EMF sa používa na generovanie užitočnej energie a je nepriamo úmerné tepelným stratám. Čím väčšia je tepelná strata, tým menšia je dosiahnuteľná užitočná energia. Objektívne povedané, spätná elektromotorická sila spotrebúva elektrickú energiu v obvode, nejde však o „stratu“. Časť elektrickej energie zodpovedajúca zadnej elektromotorickej sile sa premení na užitočnú energiu pre elektrické zariadenia, ako je mechanická energia motorov, chemická energia batérií atď.
Z toho je vidieť, že veľkosť zadnej elektromotorickej sily znamená schopnosť elektrického zariadenia premeniť celkovú vstupnú energiu na užitočnú energiu, ktorá odráža úroveň konverznej schopnosti elektrického zariadenia.
4. Od čoho závisí veľkosť spätnej elektromotorickej sily?
Výpočtový vzorec spätnej elektromotorickej sily je:
E je elektromotorická sila cievky, ψ je magnetický tok, f je frekvencia, N je počet závitov a Φ je magnetický tok.
Na základe vyššie uvedeného vzorca verím, že každý môže povedať niekoľko faktorov, ktoré ovplyvňujú veľkosť zadnej elektromotorickej sily. Tu je článok na zhrnutie:
(1) Back EMF sa rovná rýchlosti zmeny magnetického toku. Čím vyššia je rýchlosť, tým väčšia je rýchlosť zmeny a tým väčšia je spätná EMF.
(2) Samotný magnetický tok sa rovná počtu závitov vynásobenému jednozávitovým magnetickým tokom. Preto čím vyšší je počet závitov, tým väčší je magnetický tok a tým väčší je spätný EMF.
(3) Počet závitov súvisí so schémou vinutia, ako je spojenie hviezda-trojuholník, počet závitov na štrbinu, počet fáz, počet zubov, počet paralelných vetiev a schéma s plným alebo krátkym rozstupom.
(4) Jednootáčkový magnetický tok sa rovná magnetomotorickej sile vydelenej magnetickým odporom. Preto čím väčšia je magnetomotorická sila, tým menší je magnetický odpor v smere magnetického toku a tým väčšia je spätná EMF.
(5) Magnetický odpor súvisí so vzduchovou medzerou a koordináciou pól-slot. Čím väčšia je vzduchová medzera, tým väčší je magnetický odpor a tým menšie je zadné EMF. Koordinácia pól-slot je komplikovanejšia a vyžaduje si špecifickú analýzu.
(6) Magnetomotorická sila súvisí so zvyškovým magnetizmom magnetu a efektívnou plochou magnetu. Čím väčší je zvyškový magnetizmus, tým vyššie je spätné EMF. Efektívna plocha súvisí so smerom magnetizácie, veľkosťou a umiestnením magnetu a vyžaduje si špecifickú analýzu.
(7) Zvyškový magnetizmus súvisí s teplotou. Čím vyššia je teplota, tým menšie je zadné EMF.
Stručne povedané, faktory ovplyvňujúce spätné EMF zahŕňajú rýchlosť otáčania, počet otáčok na drážku, počet fáz, počet paralelných vetiev, plný a krátky rozstup, magnetický obvod motora, dĺžku vzduchovej medzery, prispôsobenie pólu a drážky, zvyškový magnetizmus magnetickej ocele. , umiestnenie a veľkosť magnetickej ocele, smer magnetizácie magnetickej ocele a teplota.
5. Ako zvoliť veľkosť spätnej elektromotorickej sily pri konštrukcii motora?
Pri konštrukcii motora je spätný EMF E veľmi dôležitý. Ak je zadné EMF dobre navrhnuté (vhodná veľkosť, nízke skreslenie tvaru vlny), motor je dobrý. Zadné EMF má niekoľko hlavných účinkov na motor:
1. Veľkosť zadného EMF určuje slabý magnetický bod motora a slabý magnetický bod určuje rozloženie mapy účinnosti motora.
2. Miera skreslenia spätnej vlny EMF ovplyvňuje krútiaci moment zvlnenia motora a plynulosť výstupu krútiaceho momentu, keď motor beží.
3. Veľkosť spätného EMF priamo určuje koeficient krútiaceho momentu motora a koeficient spätného EMF je úmerný koeficientu krútiaceho momentu.
Z toho možno získať nasledujúce rozpory v konštrukcii motora:
a. Keď je zadné EMF veľké, motor môže udržiavať vysoký krútiaci moment pri limitnom prúde regulátora v oblasti prevádzky s nízkou rýchlosťou, ale nemôže vydávať krútiaci moment pri vysokej rýchlosti a dokonca nemôže dosiahnuť očakávanú rýchlosť;
b. Keď je zadné EMF malé, motor má stále výstupnú kapacitu v oblasti vysokých otáčok, ale krútiaci moment nemožno dosiahnuť pri rovnakom prúde regulátora pri nízkych otáčkach.
6. Pozitívny vplyv spätného EMF na motory s permanentnými magnetmi.
Existencia spätného EMF je veľmi dôležitá pre prevádzku motorov s permanentnými magnetmi. Motorom môže priniesť niektoré výhody a špeciálne funkcie:
a. Úspora energie
Zadné EMF generované motormi s permanentnými magnetmi môže znížiť prúd motora, čím sa zníži strata výkonu, zníži sa strata energie a dosiahne sa účel úspory energie.
b. Zvýšte krútiaci moment
Zadný EMF je opačný k napájaciemu napätiu. Keď sa rýchlosť motora zvýši, zvýši sa aj spätná EMF. Reverzné napätie zníži indukčnosť vinutia motora, čo vedie k zvýšeniu prúdu. To umožňuje motoru generovať dodatočný krútiaci moment a zlepšiť výkon motora.
c. Reverzné spomalenie
Keď motor s permanentným magnetom stratí energiu v dôsledku existencie spätného EMF, môže pokračovať vo vytváraní magnetického toku a nechať rotor pokračovať v otáčaní, čo vytvára efekt spätnej rýchlosti spätného EMF, čo je veľmi užitočné v niektorých aplikáciách, napr. ako obrábacie stroje a iné zariadenia.
Stručne povedané, spätné EMF je nepostrádateľným prvkom motorov s permanentným magnetom. Prináša mnoho výhod motorom s permanentným magnetom a hrá veľmi dôležitú úlohu pri konštrukcii a výrobe motorov. Veľkosť a tvar vlny spätného EMF závisia od faktorov, ako je konštrukcia, výrobný proces a podmienky používania motora s permanentným magnetom. Veľkosť a tvar vlny spätného EMF majú dôležitý vplyv na výkon a stabilitu motora.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)je profesionálny výrobca synchrónnych motorov s permanentnými magnetmi. Naše technické centrum má viac ako 40 výskumných a vývojových pracovníkov rozdelených do troch oddelení: dizajn, proces a testovanie, ktoré sa špecializujú na výskum a vývoj, dizajn a inováciu procesov synchrónnych motorov s permanentnými magnetmi. Pomocou profesionálneho dizajnérskeho softvéru a vlastných programov špeciálneho dizajnu motora s permanentným magnetom sa počas procesu navrhovania a výroby motora starostlivo zváži veľkosť a tvar vlny zadnej elektromotorickej sily podľa skutočných potrieb a špecifických pracovných podmienok používateľa, aby sa zabezpečilo výkon a stabilita motora a zlepšenie energetickej účinnosti motora.
Copyright: Tento článok je pretlačou verejného čísla WeChat „电机技术及应用“, pôvodný odkaz https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw
Tento článok nereprezentuje názory našej spoločnosti. Ak máte iné názory alebo názory, opravte nás!
Čas odoslania: 20. august 2024