Bakside EMF av synkronmotor med permanent magnet
1. Hvordan genereres tilbake EMF?
Genereringen av tilbake elektromotorisk kraft er lett å forstå. Prinsippet er at lederen kutter de magnetiske kraftlinjene. Så lenge det er relativ bevegelse mellom de to, kan magnetfeltet være stasjonært og lederen kutter det, eller lederen kan være stasjonært og magnetfeltet beveger seg.
For synkronmotorer med permanent magnet er spolene deres festet på statoren (lederen) og permanente magneter er festet på rotoren (magnetfeltet). Når rotoren roterer, vil magnetfeltet som genereres av de permanente magnetene på rotoren rotere, og vil bli kuttet av spolene på statoren, og generere tilbake elektromotorisk kraft i spolene. Hvorfor kalles det tilbake elektromotorisk kraft? Som navnet antyder, er retningen til den bakre elektromotoriske kraften E motsatt av retningen til terminalspenningen U (som vist i figur 1).
Figur 1
2.Hva er forholdet mellom tilbake EMF og terminalspenning?
Det kan sees fra figur 1 at forholdet mellom den bakre elektromotoriske kraften og terminalspenningen under belastning er:
Den bakre elektromotoriske krafttesten utføres vanligvis uten belastning, uten strøm og med en hastighet på 1000 rpm. Generelt er verdien på 1000 rpm definert som back-EMF-koeffisient = gjennomsnittlig tilbake-EMF-verdi/hastighet. Tilbake-EMF-koeffisient er en viktig parameter for motoren. Det skal bemerkes her at bak-EMF under belastning er i konstant endring før hastigheten er stabil. Fra formel (1) kan vi vite at den bakre elektromotoriske kraften under belastning er mindre enn terminalspenningen. Hvis den bakre elektromotoriske kraften er større enn terminalspenningen, blir den en generator og sender ut spenning til utsiden. Siden motstanden og strømmen i faktisk arbeid er liten, er verdien av den tilbake elektromotoriske kraften omtrent lik terminalspenningen og begrenses av nominell verdi av terminalspenningen.
3. Den fysiske betydningen av tilbake elektromotorisk kraft
Tenk deg hva som ville skje hvis den bakre EMF ikke eksisterte? Fra ligning (1) kan vi se at uten den bakre EMF, tilsvarer hele motoren en ren motstand, og blir en enhet som genererer mye varme, noe som er i motsetning til motorens konvertering av elektrisk energi til mekanisk energi. ligningen for konvertering av elektrisk energi
,UI Det er den elektriske energien som tilføres, for eksempel den elektriske energien til et batteri, en motor eller transformator; I2Rt er varmetapsenergien i hver krets, som er en slags varmetapsenergi, jo mindre jo bedre; forskjellen mellom inngående elektrisk energi og varmetapet elektrisk energi, Det er den nyttige energien som tilsvarer den bakre elektromotoriske kraften
.Med andre ord, tilbake EMF brukes til å generere nyttig energi og er omvendt relatert til varmetap. Jo større varmetapsenergi, jo mindre er oppnåelig nyttig energi. Objektivt sett forbruker tilbake elektromotorisk kraft elektrisk energi i kretsen, men det er ikke et "tap". Den delen av elektrisk energi som tilsvarer den bakre elektromotoriske kraften vil bli omdannet til nyttig energi for elektrisk utstyr, som mekanisk energi til motorer, kjemisk energi til batterier, etc.
Det kan ses av dette at størrelsen på den bakre elektromotoriske kraften betyr det elektriske utstyrets evne til å konvertere den totale tilførte energien til nyttig energi, som gjenspeiler nivået på det elektriske utstyrets konverteringsevne.
4. Hva er størrelsen på bakelektromotorisk kraft avhengig av?
Beregningsformelen for tilbake elektromotorisk kraft er:
E er spolens elektromotoriske kraft, ψ er den magnetiske fluksen, f er frekvensen, N er antall omdreininger og Φ er den magnetiske fluksen.
Basert på formelen ovenfor, tror jeg at alle sannsynligvis kan si noen få faktorer som påvirker størrelsen på den bakre elektromotoriske kraften. Her er en artikkel for å oppsummere:
(1) Tilbake EMF er lik endringshastigheten for magnetisk fluks. Jo høyere hastighet, desto større endringshastighet og desto større tilbake-EMK.
(2) Selve den magnetiske fluksen er lik antall omdreininger multiplisert med den magnetiske fluksen med én sving. Derfor, jo høyere antall omdreininger, desto større er den magnetiske fluksen og desto større tilbake-EMK.
(3) Antall omdreininger er relatert til viklingsskjemaet, slik som stjerne-trekant-forbindelse, antall omdreininger per spor, antall faser, antall tenner, antall parallelle grener og full- eller kort-pitch-skjema.
(4) En-omdreinings magnetisk fluks er lik magnetomotorisk kraft delt på magnetisk motstand. Derfor, jo større magnetomotorisk kraft, jo mindre er den magnetiske motstanden i retning av magnetisk fluks og desto større er den bakre EMF.
(5) Magnetisk motstand er relatert til luftgap og pol-spor-koordinering. Jo større luftgapet er, desto større er den magnetiske motstanden og desto mindre er den bakre EMF. Pole-slot-koordinering er mer komplisert og krever spesifikk analyse.
(6) Magnetomotorisk kraft er relatert til restmagnetismen til magneten og det effektive området til magneten. Jo større gjenværende magnetisme, desto høyere er EMF på baksiden. Det effektive området er relatert til magnetiseringsretningen, størrelsen og plasseringen av magneten og krever spesifikk analyse.
(7) Restmagnetisme er relatert til temperatur. Jo høyere temperatur, jo mindre EMF bak.
Oppsummert inkluderer faktorene som påvirker tilbake-EMF rotasjonshastighet, antall omdreininger per spor, antall faser, antall parallelle grener, full stigning og kort stigning, motormagnetisk krets, luftgaplengde, polsportilpasning, restmagnetisme i magnetisk stål , plassering og størrelse av magnetisk stål, magnetiseringsretning for magnetisk stål og temperatur.
5. Hvordan velge størrelsen på tilbake elektromotorisk kraft i motordesign?
I motordesign er EMF E veldig viktig. Hvis bakre EMF er godt utformet (passende størrelse, lav bølgeformforvrengning), er motoren god. Den bakre EMF har flere store effekter på motoren:
1. Størrelsen på den bakre EMF bestemmer det svake magnetiske punktet til motoren, og det svake magnetiske punktet bestemmer fordelingen av motoreffektivitetskartet.
2. Forvrengningshastigheten til den bakre EMF-bølgeformen påvirker motorrippelmomentet og jevnheten til dreiemomentutgangen når motoren går.
3. Størrelsen på den bakre EMF bestemmer direkte momentkoeffisienten til motoren, og den bakre EMF-koeffisienten er proporsjonal med dreiemomentkoeffisienten.
Fra dette kan følgende motsetninger i motordesign oppnås:
en. Når den bakre EMF er stor, kan motoren opprettholde høyt dreiemoment ved kontrollergrensestrømmen i lavhastighetsdriftsområdet, men den kan ikke sende ut dreiemoment ved høy hastighet, og kan til og med ikke nå forventet hastighet;
b. Når den bakre EMF er liten, har motoren fortsatt utgangskapasitet i høyhastighetsområdet, men dreiemomentet kan ikke oppnås ved samme kontrollerstrøm ved lav hastighet.
6. Den positive effekten av tilbake-EMF på permanentmagnetmotorer.
Eksistensen av tilbake EMF er svært viktig for driften av permanentmagnetmotorer. Det kan gi noen fordeler og spesielle funksjoner til motorene:
en. Energisparing
Den bakre EMF generert av permanentmagnetmotorer kan redusere strømmen til motoren, og dermed redusere strømtap, redusere energitapet og oppnå formålet med energisparing.
b. Øk dreiemomentet
Den bakre EMF er motsatt av strømforsyningsspenningen. Når motorhastigheten øker, øker også bak-EMK. Omvendt spenning vil redusere induktansen til motorviklingen, noe som resulterer i en økning i strømmen. Dette gjør at motoren kan generere ekstra dreiemoment og forbedre motorens kraftytelse.
c. Reversert retardasjon
Etter at permanentmagnetmotoren mister kraft, på grunn av eksistensen av tilbake EMF, kan den fortsette å generere magnetisk fluks og få rotoren til å fortsette å rotere, noe som danner effekten av tilbake EMF revershastighet, noe som er veldig nyttig i noen applikasjoner, som f.eks. som maskinverktøy og annet utstyr.
Kort sagt, tilbake EMF er et uunnværlig element i permanentmagnetmotorer. Det gir mange fordeler til permanentmagnetmotorer og spiller en svært viktig rolle i design og produksjon av motorer. Størrelsen og bølgeformen til bakre EMF avhenger av faktorer som design, produksjonsprosess og bruksforhold for permanentmagnetmotoren. Størrelsen og bølgeformen til bakre EMF har en viktig innflytelse på ytelsen og stabiliteten til motoren.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)er en profesjonell produsent av permanentmagnet synkronmotorer. Vårt tekniske senter har mer enn 40 FoU-personell, delt inn i tre avdelinger: design, prosess og testing, som spesialiserer seg på forskning og utvikling, design og prosessinnovasjon av permanentmagnet synkronmotorer. Ved å bruke profesjonell designprogramvare og egenutviklede spesialdesignprogrammer for permanent magnetmotor, under motordesign- og produksjonsprosessen, vil størrelsen og bølgeformen til den bakre elektromotoriske kraften bli nøye vurdert i henhold til de faktiske behovene og spesifikke arbeidsforholdene til brukeren for å sikre ytelsen og stabiliteten til motoren og forbedre energieffektiviteten til motoren.
Copyright: Denne artikkelen er et opptrykk av det offentlige WeChat-nummeret "电机技术及应用", den originale lenken https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw
Denne artikkelen representerer ikke vårt selskaps synspunkter. Hvis du har ulike meninger eller synspunkter, vennligst korriger oss!
Innleggstid: 20. august 2024