Povratni EMF sinhronog motora s permanentnim magnetom
1. Kako se stvara povratni EMF?
Generiranje povratne elektromotorne sile je lako razumjeti. Princip je da provodnik preseca magnetne linije sile. Sve dok postoji relativno kretanje između njih, magnetsko polje može biti stacionarno i provodnik ga preseca, ili provodnik može biti stacionaran i magnetsko polje se kreće.
Za sinhrone motore s trajnim magnetima, njihovi namotaji su pričvršćeni na stator (provodnik), a trajni magneti su pričvršćeni na rotor (magnetno polje). Kada se rotor rotira, magnetsko polje koje stvaraju trajni magneti na rotoru će se rotirati, a presjeći će ga zavojnice na statoru, stvarajući povratnu elektromotornu silu u zavojnicama. Zašto se to zove povratna elektromotorna sila? Kao što naziv govori, smjer povratne elektromotorne sile E je suprotan smjeru napona na terminalu U (kao što je prikazano na slici 1).
Slika 1
2. Kakav je odnos između povratnog EMF-a i napona na terminalu?
Sa slike 1 se može vidjeti da je odnos između povratne elektromotorne sile i napona terminala pod opterećenjem:
Ispitivanje povratne elektromotorne sile se generalno izvodi u stanju praznog hoda, bez struje i pri brzini od 1000 o/min. Generalno, vrijednost od 1000 o/min se definiše kao koeficijent povratne elektromotorne sile = prosječna povratna EMF vrijednost/brzina. Koeficijent povratnog EMF-a je važan parametar motora. Ovdje treba napomenuti da se povratna elektromotorna sila pod opterećenjem konstantno mijenja prije nego što brzina postane stabilna. Iz formule (1) možemo znati da je povratna elektromotorna sila pod opterećenjem manja od napona terminala. Ako je povratna elektromotorna sila veća od napona terminala, ona postaje generator i odaje napon prema van. Budući da su otpor i struja u stvarnom radu mali, vrijednost povratne elektromotorne sile je približno jednaka naponu terminala i ograničena je nazivnom vrijednošću napona terminala.
3. Fizičko značenje povratne elektromotorne sile
Zamislite šta bi se dogodilo da povratni EMF ne postoji? Iz jednadžbe (1) možemo vidjeti da je bez povratnog EMF-a cijeli motor ekvivalentan čistom otporniku, postajući uređaj koji stvara mnogo topline, što je suprotno pretvaranju električne energije motora u mehaničku energiju. jednačina konverzije električne energije
,UI je ulazna električna energija, kao što je ulazna električna energija za bateriju, motor ili transformator; I2Rt je energija gubitka toplote u svakom krugu, što je vrsta energije gubitka toplote, što je manja to bolje; razlika između ulazne električne energije i električne energije gubitka topline, to je korisna energija koja odgovara stražnjoj elektromotornoj sili
.Drugim riječima, povratni EMF se koristi za generiranje korisne energije i obrnuto je povezan s gubitkom topline. Što je energija gubitka toplote veća, to je manja dostižna korisna energija. Objektivno gledano, povratna elektromotorna sila troši električnu energiju u kolu, ali to nije „gubitak“. Deo električne energije koji odgovara zadnjoj elektromotornoj sili će se pretvoriti u korisnu energiju za električnu opremu, kao što je mehanička energija motora, hemijska energija baterija itd.
Iz ovoga se vidi da veličina povratne elektromotorne sile označava sposobnost električne opreme da pretvori ukupnu ulaznu energiju u korisnu energiju, što odražava nivo konverzivne sposobnosti električne opreme.
4. Od čega zavisi veličina povratne elektromotorne sile?
Formula za izračunavanje povratne elektromotorne sile je:
E je elektromotorna sila zavojnice, ψ je magnetni fluks, f je frekvencija, N je broj zavoja, a Φ je magnetni fluks.
Na osnovu gornje formule, vjerujem da svako može reći nekoliko faktora koji utiču na veličinu stražnje elektromotorne sile. Evo jednog članka da rezimiramo:
(1) Povratni EMF jednak je brzini promjene magnetnog fluksa. Što je veća brzina, to je veća stopa promjene i veći je povratni EMF.
(2) Sam magnetni tok jednak je broju zavoja pomnoženim sa jednookretnim magnetnim fluksom. Dakle, što je veći broj zavoja, veći je magnetni tok i veći povratni EMF.
(3) Broj zavoja je vezan za shemu namotaja, kao što je veza zvijezda-trokut, broj zavoja po utoru, broj faza, broj zubaca, broj paralelnih grana i shema punog ili kratkog koraka.
(4) Jednookretni magnetni tok jednak je magnetomotornoj sili podijeljenoj s magnetskim otporom. Stoga, što je veća magnetomotorna sila, to je manji magnetni otpor u smjeru magnetskog fluksa i veći je povratni EMF.
(5) Magnetni otpor je povezan sa zračnim jazom i koordinacijom polova i proreza. Što je veći zračni zazor, veći je magnetni otpor i manji povratni EMF. Koordinacija stub-slot je složenija i zahtijeva posebnu analizu.
(6) Magnetomotorna sila je povezana sa rezidualnim magnetizmom magneta i efektivnom površinom magneta. Što je veći rezidualni magnetizam, veći je povratni EMF. Efektivna površina je povezana sa smjerom magnetizacije, veličinom i položajem magneta i zahtijeva posebnu analizu.
(7) Rezidualni magnetizam je povezan s temperaturom. Što je temperatura viša, to je manji povratni EMF.
Ukratko, faktori koji utječu na povratni EMF uključuju brzinu rotacije, broj okreta po utoru, broj faza, broj paralelnih grana, puni i kratki korak, magnetni krug motora, dužinu zračnog raspora, podudaranje polova i utora, rezidualni magnetizam magnetskog čelika , položaj i veličina magnetnog čelika, smjer magnetizacije magnetnog čelika i temperatura.
5. Kako odabrati veličinu povratne elektromotorne sile u dizajnu motora?
U dizajnu motora, povratni EMF E je veoma važan. Ako je stražnji EMF dobro dizajniran (odgovarajuća veličina, nisko izobličenje valnog oblika), motor je dobar. Zadnji EMF ima nekoliko velikih uticaja na motor:
1. Veličina povratnog EMF-a određuje slabu magnetnu tačku motora, a slaba magnetna tačka određuje distribuciju karte efikasnosti motora.
2. Stopa izobličenja povratnog EMF talasnog oblika utiče na moment talasanja motora i glatkoću izlaznog momenta kada motor radi.
3. Veličina povratnog EMF-a direktno određuje koeficijent momenta motora, a koeficijent povratnog EMF-a je proporcionalan koeficijentu momenta.
Iz ovoga se mogu dobiti sljedeće kontradikcije u dizajnu motora:
a. Kada je povratni EMF veliki, motor može održavati visoki obrtni moment na graničnoj struji kontrolera u radnom području pri malim brzinama, ali ne može proizvesti obrtni moment pri velikoj brzini, pa čak ni ne može postići očekivanu brzinu;
b. Kada je stražnji EMF mali, motor i dalje ima izlazni kapacitet u području velikih brzina, ali se okretni moment ne može postići pri istoj struji kontrolera pri maloj brzini.
6. Pozitivan uticaj povratne EMF na motore sa trajnim magnetima.
Postojanje povratnog EMF-a veoma je važno za rad motora sa trajnim magnetima. Može donijeti neke prednosti i posebne funkcije motorima:
a. Ušteda energije
Povratni EMF koji stvaraju motori s trajnim magnetima može smanjiti struju motora, čime se smanjuje gubitak snage, smanjuje gubitak energije i postiže se svrha uštede energije.
b. Povećajte obrtni moment
Zadnji EMF je suprotan naponu napajanja. Kada se brzina motora poveća, povratni EMF se također povećava. Obrnuti napon će smanjiti induktivnost namotaja motora, što će rezultirati povećanjem struje. Ovo omogućava motoru da generiše dodatni obrtni moment i poboljša performanse motora.
c. Reverzno usporavanje
Nakon što motor s permanentnim magnetom izgubi snagu, zbog postojanja povratnog EMF-a, može nastaviti generirati magnetni fluks i učiniti da rotor nastavi rotirati, što stvara efekat povratne brzine povratnog EMF-a, što je vrlo korisno u nekim aplikacijama, kao npr. kao alatne mašine i druga oprema.
Ukratko, povratni EMF je nezamjenjiv element motora s trajnim magnetima. On donosi mnoge prednosti motorima s trajnim magnetima i igra vrlo važnu ulogu u dizajnu i proizvodnji motora. Veličina i valni oblik povratnog EMF-a zavise od faktora kao što su dizajn, proizvodni proces i uvjeti upotrebe motora s permanentnim magnetom. Veličina i valni oblik povratnog EMF-a imaju važan utjecaj na performanse i stabilnost motora.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)je profesionalni proizvođač sinhronih motora s permanentnim magnetima. Naš tehnički centar ima više od 40 R&D osoblja, podijeljenih u tri odjela: dizajn, proces i testiranje, specijaliziran za istraživanje i razvoj, dizajn i procesne inovacije sinhronih motora s permanentnim magnetima. Koristeći profesionalni softver za dizajn i samorazvijene programe specijalnog dizajna motora s permanentnim magnetom, tokom procesa dizajna i proizvodnje motora, veličina i valni oblik stražnje elektromotorne sile će se pažljivo razmotriti u skladu sa stvarnim potrebama i specifičnim radnim uvjetima korisnika kako bi se osiguralo performanse i stabilnost motora i poboljšanje energetske efikasnosti motora.
Autorska prava: Ovaj članak je reprint WeChat javnog broja “电机技术及应用”, originalni link https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw
Ovaj članak ne predstavlja stavove naše kompanije. Ako imate drugačija mišljenja ili stavove, ispravite nas!
Vrijeme objave: 20.08.2024