Zadní EMF synchronního motoru s permanentním magnetem
1. Jak se generuje zpětné EMF?
Generování zpětné elektromotorické síly je snadno pochopitelné. Princip spočívá v tom, že vodič přeruší magnetické siločáry. Dokud mezi nimi existuje relativní pohyb, magnetické pole může být stacionární a vodič jej přeruší, nebo může být vodič stacionární a magnetické pole se pohybuje.
U synchronních motorů s permanentními magnety jsou jejich cívky upevněny na statoru (vodič) a permanentní magnety jsou upevněny na rotoru (magnetické pole). Když se rotor otáčí, magnetické pole generované permanentními magnety na rotoru se bude otáčet a bude přerušeno cívkami na statoru, čímž se vytvoří zpětná elektromotorická síla v cívkách. Proč se tomu říká zpětná elektromotorická síla? Jak název napovídá, směr zpětné elektromotorické síly E je opačný než směr svorkového napětí U (jak je znázorněno na obrázku 1).
Obrázek 1
2.Jaký je vztah mezi zpětným EMF a svorkovým napětím?
Z obrázku 1 je vidět, že vztah mezi zadní elektromotorickou silou a svorkovým napětím při zatížení je:
Zkouška zadní elektromotorické síly se obecně provádí ve stavu bez zatížení, bez proudu a při rychlosti 1000 ot./min. Hodnota 1000 ot./min je obecně definována jako koeficient zpětného EMF = průměrná hodnota zpětného EMF/rychlost. Koeficient zpětného EMF je důležitým parametrem motoru. Zde je třeba poznamenat, že zpětné EMF při zatížení se neustále mění, než se rychlost ustálí. Ze vzorce (1) můžeme vědět, že zadní elektromotorická síla při zatížení je menší než svorkové napětí. Pokud je zpětná elektromotorická síla větší než svorkové napětí, stane se generátorem a vyšle napětí ven. Protože odpor a proud při skutečné práci jsou malé, je hodnota zpětné elektromotorické síly přibližně rovna svorkovému napětí a je omezena jmenovitou hodnotou svorkového napětí.
3. Fyzikální význam zpětné elektromotorické síly
Představte si, co by se stalo, kdyby zadní EMF neexistovalo? Z rovnice (1) můžeme vidět, že bez zadního EMF je celý motor ekvivalentní čistému rezistoru a stává se zařízením, které generuje velké množství tepla, což je v rozporu s přeměnou elektrické energie motoru na mechanickou energii. rovnice přeměny elektrické energie
,UIJe to vstupní elektrická energie, jako je vstupní elektrická energie do baterie, motoru nebo transformátoru; I2Rt je energie ztráty tepla v každém okruhu, což je druh energie ztráty tepla, čím menší, tím lepší; rozdíl mezi vstupní elektrickou energií a tepelnou ztrátou elektrické energie, Je to užitečná energie odpovídající zpětné elektromotorické síle
Jinými slovy, zpětné EMF se používá k výrobě užitečné energie a nepřímo souvisí s tepelnými ztrátami. Čím větší je tepelná ztráta energie, tím menší je dosažitelná užitečná energie. Objektivně řečeno, zpětná elektromotorická síla spotřebovává elektrickou energii v obvodu, ale nejde o „ztrátu“. Část elektrické energie odpovídající zpětné elektromotorické síle bude přeměněna na užitečnou energii pro elektrická zařízení, jako je mechanická energie motorů, chemická energie baterií atd.
Z toho je patrné, že velikostí zpětné elektromotorické síly se rozumí schopnost elektrického zařízení přeměnit celkovou vstupní energii na energii užitečnou, což odráží úroveň konverzní schopnosti elektrického zařízení.
4. Na čem závisí velikost zpětné elektromotorické síly?
Výpočtový vzorec zpětné elektromotorické síly je:
E je elektromotorická síla cívky, ψ je magnetický tok, f je frekvence, N je počet závitů a Φ je magnetický tok.
Na základě výše uvedeného vzorce se domnívám, že každý může pravděpodobně říci několik faktorů, které ovlivňují velikost zadní elektromotorické síly. Zde je článek pro shrnutí:
(1) Zpětná EMF se rovná rychlosti změny magnetického toku. Čím vyšší je rychlost, tím větší je rychlost změny a tím větší je zpětné EMF.
(2) Vlastní magnetický tok se rovná počtu závitů vynásobenému jednozávitovým magnetickým tokem. Proto čím vyšší je počet závitů, tím větší je magnetický tok a tím větší je zpětné EMF.
(3) Počet závitů souvisí se schématem vinutí, jako je zapojení hvězda-trojúhelník, počet závitů na slot, počet fází, počet zubů, počet paralelních větví a schéma plné nebo krátké rozteče.
(4) Jednootáčkový magnetický tok se rovná magnetomotorické síle dělené magnetickým odporem. Proto čím větší je magnetomotorická síla, tím menší je magnetický odpor ve směru magnetického toku a tím větší je zpětné EMF.
(5) Magnetický odpor souvisí se vzduchovou mezerou a koordinací pól-slot. Čím větší je vzduchová mezera, tím větší je magnetický odpor a tím menší je zadní EMF. Koordinace pole-slot je složitější a vyžaduje specifickou analýzu.
(6) Magnetomotorická síla souvisí se zbytkovým magnetismem magnetu a efektivní plochou magnetu. Čím větší je zbytkový magnetismus, tím vyšší je zpětné EMF. Efektivní plocha souvisí se směrem magnetizace, velikostí a umístěním magnetu a vyžaduje specifickou analýzu.
(7) Zbytkový magnetismus souvisí s teplotou. Čím vyšší je teplota, tím menší je zadní EMF.
Stručně řečeno, faktory ovlivňující zpětné EMF zahrnují rychlost otáčení, počet závitů na slot, počet fází, počet paralelních větví, plné a krátké stoupání, magnetický obvod motoru, délku vzduchové mezery, přizpůsobení pólu a slotu, zbytkový magnetismus magnetické oceli , umístění a velikost magnetické oceli, směr magnetizace magnetické oceli a teplota.
5. Jak zvolit velikost zpětné elektromotorické síly v konstrukci motoru?
V konstrukci motoru je zpětný EMF E velmi důležitý. Pokud je zadní EMF dobře navrženo (vhodná velikost, nízké zkreslení průběhu), motor je dobrý. Zadní EMF má několik hlavních účinků na motor:
1. Velikost zpětného EMF určuje slabý magnetický bod motoru a slabý magnetický bod určuje rozložení mapy účinnosti motoru.
2. Míra zkreslení tvaru vlny zpětného EMF ovlivňuje moment zvlnění motoru a plynulost výstupu momentu, když motor běží.
3. Velikost zpětného EMF přímo určuje koeficient točivého momentu motoru a koeficient zpětného EMF je úměrný koeficientu točivého momentu.
Z toho lze získat následující rozpory v konstrukci motoru:
A. Když je zadní EMF velký, motor může udržovat vysoký točivý moment při limitním proudu regulátoru v oblasti provozu s nízkou rychlostí, ale nemůže vydávat točivý moment při vysoké rychlosti a dokonce nemůže dosáhnout očekávané rychlosti;
b. Když je zadní EMF malé, motor má stále výstupní kapacitu v oblasti vysokých otáček, ale točivého momentu nelze dosáhnout při stejném proudu regulátoru při nízkých otáčkách.
6. Pozitivní vliv zpětného EMF na motory s permanentními magnety.
Existence zpětného EMF je velmi důležitá pro provoz motorů s permanentními magnety. Může přinést některé výhody a speciální funkce motorům:
A. Úspora energie
Zpětné EMF generované motory s permanentními magnety může snížit proud motoru, a tím snížit ztrátu výkonu, snížit energetické ztráty a dosáhnout účelu úspory energie.
b. Zvyšte točivý moment
Zadní EMF je opačné než napájecí napětí. Když se rychlost motoru zvýší, zvýší se také zpětná EMF. Zpětné napětí sníží indukčnost vinutí motoru, což má za následek zvýšení proudu. To umožňuje motoru generovat dodatečný točivý moment a zlepšit výkon motoru.
C. Zpětné zpomalení
Poté, co motor s permanentními magnety ztratí výkon, kvůli existenci zpětného EMF, může pokračovat ve generování magnetického toku a nechat rotor pokračovat v otáčení, což vytváří efekt zpětné rychlosti zpětného EMF, což je velmi užitečné v některých aplikacích, např. jako obráběcí stroje a další zařízení.
Stručně řečeno, zpětné EMF je nepostradatelným prvkem motorů s permanentními magnety. Přináší mnoho výhod motorům s permanentními magnety a hraje velmi důležitou roli při konstrukci a výrobě motorů. Velikost a tvar vlny zpětného EMF závisí na faktorech, jako je konstrukce, výrobní proces a podmínky použití motoru s permanentním magnetem. Velikost a tvar vlny zpětného EMF mají důležitý vliv na výkon a stabilitu motoru.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)je profesionální výrobce synchronních motorů s permanentními magnety. Naše technické centrum má více než 40 pracovníků výzkumu a vývoje, kteří jsou rozděleni do tří oddělení: design, proces a testování, specializující se na výzkum a vývoj, design a inovaci procesů synchronních motorů s permanentními magnety. Pomocí profesionálního návrhářského softwaru a vlastních speciálních konstrukčních programů pro motory s permanentními magnety bude během procesu návrhu a výroby motoru pečlivě zvážena velikost a tvar vlny zadní elektromotorické síly podle skutečných potřeb a specifických pracovních podmínek uživatele, aby bylo zajištěno výkon a stabilitu motoru a zlepšit energetickou účinnost motoru.
Copyright: Tento článek je přetiskem veřejného čísla WeChat „电机技术及应用“, původní odkaz https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw
Tento článek nereprezentuje názory naší společnosti. Pokud máte jiné názory nebo pohledy, opravte nás!
Čas odeslání: 20. srpna 2024