Mot-EMF för permanentmagnetsynkronmotor
1. Hur genereras motelektromagnetiska fält?
Genereringen av motelektromotorisk kraft är lätt att förstå. Principen är att ledaren skär de magnetiska kraftlinjerna. Så länge det finns relativ rörelse mellan de två kan magnetfältet vara stationärt och ledaren skär det, eller så kan ledaren vara stationär och magnetfältet rör sig.
För synkronmotorer med permanentmagneter är deras spolar fixerade på statorn (ledaren) och permanentmagneter är fixerade på rotorn (magnetfältet). När rotorn roterar kommer magnetfältet som genereras av permanentmagneterna på rotorn att rotera och skäras av spolarna på statorn, vilket genererar en motelektromotorisk kraft i spolarna. Varför kallas det motelektromotorisk kraft? Som namnet antyder är riktningen för den motelektromotoriska kraften E motsatt riktningen för polspänningen U (som visas i figur 1).
Figur 1
2. Vad är förhållandet mellan mot-EMK och terminalspänning?
Det framgår av figur 1 att förhållandet mellan den motelektromotoriska kraften och polspänningen under belastning är:
Motelektromotorisk krafttest utförs vanligtvis utan belastning, utan ström och med en hastighet av 1000 rpm. Generellt definieras värdet 1000 rpm som mot-EMK-koefficient = genomsnittligt mot-EMK-värde/hastighet. Mot-EMK-koefficienten är en viktig parameter för motorn. Det bör noteras här att mot-EMK under belastning ständigt förändras innan hastigheten är stabil. Från formel (1) kan vi veta att motelektromotorisk kraft under belastning är mindre än polspänningen. Om motelektromotorisk kraft är större än polspänningen blir den en generator och matar ut spänning till utsidan. Eftersom resistansen och strömmen i faktiskt arbete är små är värdet på motelektromotorisk kraft ungefär lika med polspänningen och begränsas av polspänningens nominella värde.
3. Den fysikaliska betydelsen av motelektromotorisk kraft
Föreställ dig vad som skulle hända om mot-EMK inte existerade? Från ekvation (1) kan vi se att utan mot-EMK är hela motorn likvärdig med ett rent motstånd, vilket blir en anordning som genererar mycket värme, vilket strider mot motorns omvandling av elektrisk energi till mekanisk energi. I ekvationen för elektrisk energiomvandling
,UIt är den ingående elektriska energin, såsom den ingående elektriska energin till ett batteri, en motor eller en transformator; I2Rt är värmeförlustenergin i varje krets, vilket är en typ av värmeförlustenergi, ju mindre desto bättre; skillnaden mellan den ingående elektriska energin och den elektriska värmeförlustenergin,Det är den nyttiga energin som motsvarar den motelektromotoriska kraften.
Med andra ord används motelektromotorisk kraft (EMK) för att generera nyttig energi och är omvänt relaterad till värmeförlust. Ju större värmeförlustenergi, desto mindre är den uppnåeliga nyttiga energin. Objektivt sett förbrukar motelektromotorisk kraft elektrisk energi i kretsen, men det är inte en "förlust". Den del av den elektriska energin som motsvarar motelektromotorisk kraft kommer att omvandlas till nyttig energi för elektrisk utrustning, såsom mekanisk energi i motorer, kemisk energi i batterier etc.
Av detta framgår att storleken på den motelektromotoriska kraften betyder den elektriska utrustningens förmåga att omvandla den totala ingående energin till användbar energi, vilket återspeglar nivån på den elektriska utrustningens omvandlingsförmåga.
4. Vad beror storleken på den motelektromotoriska kraften på?
Beräkningsformeln för motelektromotorisk kraft är:
E är spolens elektromotoriska kraft, ψ är det magnetiska flödet, f är frekvensen, N är antalet varv och Φ är det magnetiska flödet.
Baserat på ovanstående formel tror jag att alla förmodligen kan ange några faktorer som påverkar storleken på den motelektromotoriska kraften. Här är en artikel som sammanfattar:
(1) Mot-EMK är lika med förändringshastigheten för magnetflödet. Ju högre hastighet, desto större förändringshastighet och desto större är mot-EMK.
(2) Själva magnetflödet är lika med antalet varv multiplicerat med det envarvade magnetiska flödet. Ju högre antalet varv, desto större är det magnetiska flödet och desto större är den motelektromotoriska kraften.
(3) Antalet varv är relaterat till lindningsschemat, såsom stjärn-triangelkoppling, antal varv per spår, antal faser, antal tänder, antal parallella grenar och fullpitch- eller kortpitchschema.
(4) Magnetflödet i ett varv är lika med den magnetomotoriska kraften dividerat med det magnetiska motståndet. Ju större den magnetomotoriska kraften är, desto mindre är det magnetiska motståndet i riktningen för det magnetiska flödet och desto större är den motelektromotoriska kraften.
(5) Magnetiskt motstånd är relaterat till luftgap och pol-spalt-koordination. Ju större luftgapet är, desto större är det magnetiska motståndet och desto mindre är den motelektromotoriska kraften. Pol-spalt-koordination är mer komplicerad och kräver specifik analys.
(6) Magnetomotorisk kraft är relaterad till magnetens restmagnetism och magnetens effektiva area. Ju större restmagnetism, desto högre mot-EMF. Den effektiva arean är relaterad till magnetiseringsriktningen, storleken och placeringen av magneten och kräver specifik analys.
(7) Restmagnetism är relaterad till temperatur. Ju högre temperatur, desto mindre är motelektromotorisk fältkraft.
Sammanfattningsvis inkluderar de faktorer som påverkar mot-EMK rotationshastighet, antal varv per spår, antal faser, antal parallella grenar, full stigning och kort stigning, motorns magnetiska krets, luftgapslängd, pol-spår-matchning, restmagnetism hos magnetiskt stål, placering och storlek hos magnetiskt stål, magnetiseringsriktning hos magnetiskt stål och temperatur.
5. Hur väljer man storleken på den motelektromotoriska kraften i motordesign?
Vid motordesign är mot-EMF E mycket viktig. Om mot-EMF är väl utformad (lämplig storlek, låg vågformsdistorsion) är motorn bra. Mot-EMF har flera viktiga effekter på motorn:
1. Storleken på den motelektromotoriska kraften bestämmer motorns svaga magnetiska punkt, och den svaga magnetiska punkten bestämmer fördelningen av motorns verkningsgradskarta.
2. Förvrängningshastigheten för mot-EMK-vågformen påverkar motorns rippelmoment och jämnheten hos momentutgången när motorn är igång.
3. Storleken på mot-EMK bestämmer direkt motorns vridmomentkoefficient, och mot-EMK-koefficienten är proportionell mot vridmomentkoefficienten.
Från detta kan följande motsägelser i motordesignen erhållas:
a. När motelektromotoriken är stor kan motorn bibehålla högt vridmoment vid regulatorns gränsström i låghastighetsdriftsområdet, men den kan inte mata ut vridmoment vid hög hastighet och kan inte ens uppnå den förväntade hastigheten;
b. När motelektromotoriken är liten har motorn fortfarande utgångskapacitet i höghastighetsområdet, men vridmomentet kan inte uppnås med samma styrström vid låg hastighet.
6. Den positiva effekten av motelektromotorisk kraft på permanentmagnetmotorer.
Förekomsten av motelektromotoriska fält är mycket viktig för driften av permanentmagnetmotorer. Det kan ge motorerna vissa fördelar och specialfunktioner:
a. Energibesparing
Den motelektromotoriska fälteffekten som genereras av permanentmagnetmotorer kan minska motorns ström, vilket minskar effektförluster, energiförluster och uppnår syftet att spara energi.
b. Öka vridmomentet
Mot-EMK:n är motsatt riktad mot matningsspänningen. När motorhastigheten ökar ökar även mot-EMK:n. Bakspänningen minskar motorlindningens induktans, vilket resulterar i en ökning av strömmen. Detta gör att motorn kan generera ytterligare vridmoment och förbättra motorns prestanda.
c. Omvänd retardation
Efter att permanentmagnetmotorn förlorat ström, på grund av förekomsten av mot-EMF, kan den fortsätta att generera magnetiskt flöde och få rotorn att fortsätta rotera, vilket bildar effekten av mot-EMF i reverserad hastighet, vilket är mycket användbart i vissa tillämpningar, såsom verktygsmaskiner och annan utrustning.
Kort sagt är mot-EMK ett oumbärligt element i permanentmagnetmotorer. Det ger många fördelar för permanentmagnetmotorer och spelar en mycket viktig roll i design och tillverkning av motorer. Storleken och vågformen på mot-EMK beror på faktorer som design, tillverkningsprocess och användningsförhållanden för permanentmagnetmotorn. Storleken och vågformen på mot-EMK har en viktig inverkan på motorns prestanda och stabilitet.
Anhui Mingteng permanentmagnetisk elektromekanisk utrustning Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)är en professionell tillverkare av permanentmagnetsynkronmotorer. Vårt tekniska center har mer än 40 FoU-personal, uppdelade i tre avdelningar: design, process och testning, specialiserade på forskning och utveckling, design och processinnovation av permanentmagnetsynkronmotorer. Med hjälp av professionell designprogramvara och egenutvecklade specialdesignprogram för permanentmagnetmotorer, kommer storleken och vågformen på den motelektromotoriska kraften under motordesign- och tillverkningsprocessen noggrant att beaktas i enlighet med användarens faktiska behov och specifika arbetsförhållanden för att säkerställa motorns prestanda och stabilitet och förbättra motorns energieffektivitet.
Upphovsrätt: Den här artikeln är ett omtryck av WeChats offentliga nummer "电机技术及应用", den ursprungliga länken https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw
Denna artikel representerar inte vårt företags åsikter. Om du har andra åsikter eller synpunkter, vänligen rätta oss!
Publiceringstid: 20 augusti 2024