Tillbaka EMF för Permanent Magnet Synchronous Motor
1. Hur genereras tillbaka EMF?
Genereringen av tillbaka elektromotorisk 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 permanentmagnetsynkronmotorer är deras spolar fixerade på statorn (ledaren) och permanentmagneterna är fixerade på rotorn (magnetfältet). När rotorn roterar kommer magnetfältet som genereras av permanentmagneterna på rotorn att rotera, och kommer att skäras av spolarna på statorn, vilket genererar tillbaka elektromotorisk kraft i spolarna. Varför kallas det tillbaka elektromotorisk kraft? Som namnet antyder är riktningen för den bakre elektromotoriska kraften E motsatt riktningen för terminalspänningen U (som visas i figur 1).
Figur 1
2.Vad är förhållandet mellan bakre EMF och terminalspänning?
Det kan ses från figur 1 att förhållandet mellan den bakre elektromotoriska kraften och terminalspänningen under belastning är:
Det bakåtelektromotoriska krafttestet utförs i allmänhet utan belastning, utan ström och med en hastighet av 1000 rpm. Generellt definieras värdet på 1000rpm som back-EMF-koefficient = genomsnittligt back-EMF-värde/hastighet. Back-EMF-koefficient är en viktig parameter för motorn. Det bör noteras här att bak-EMF under belastning ständigt förändras innan hastigheten är stabil. Från formel (1) kan vi veta att den bakre elektromotoriska kraften under belastning är mindre än terminalspänningen. Om den bakre elektromotoriska kraften är större än terminalspänningen, blir den en generator och matar ut spänning till utsidan. Eftersom motståndet och strömmen i verkligt arbete är små, är värdet på den bakre elektromotoriska kraften ungefär lika med terminalspänningen och begränsas av terminalspänningens nominella värde.
3. Den fysiska innebörden av tillbaka elektromotorisk kraft
Föreställ dig vad som skulle hända om den bakre EMF inte fanns? Från ekvation (1) kan vi se att utan den bakre EMF är hela motorn likvärdig med ett rent motstånd, och blir en enhet som genererar mycket värme, vilket strider mot motorns omvandling av elektrisk energi till mekanisk energi. ekvationen för omvandling av elektrisk energi
,UI Det är den ingående elektriska energin, såsom den ingående elektriska energin till ett batteri, motor eller transformator; I2Rt är värmeförlustenergin i varje krets, vilket är en slags värmeförlustenergi, ju mindre desto bättre; skillnaden mellan den ingående elektriska energin och värmeförlusten elektrisk energi, Det är den användbara energin som motsvarar den bakre elektromotoriska kraften
.Med andra ord, tillbaka EMF används för att generera användbar energi och är omvänt relaterad till värmeförlust. Ju större värmeförlustenergin är, desto mindre är användbar energi som kan uppnås. Objektivt sett förbrukar bakelektromotorisk kraft elektrisk energi i kretsen, men det är inte en "förlust". Den del av elektrisk energi som motsvarar den bakre elektromotoriska kraften kommer att omvandlas till användbar energi för elektrisk utrustning, såsom mekanisk energi hos motorer, kemisk energi hos batterier, etc.
Av detta framgår att storleken på den bakre elektromotoriska 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 bakre elektromotoriska kraften på?
Beräkningsformeln för tillbaka elektromotorisk 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 säga några faktorer som påverkar storleken på den bakre elektromotoriska kraften. Här är en artikel att sammanfatta:
(1) Bakre EMF är lika med förändringshastigheten för magnetiskt flöde. Ju högre hastighet, desto större förändringshastighet och desto större bakre EMF.
(2) Det magnetiska flödet i sig är lika med antalet varv multiplicerat med det magnetiska envarvsflödet. Därför, ju högre antal varv, desto större magnetiskt flöde och desto större bakre EMF.
(3) Antalet varv är relaterat till lindningsschemat, såsom stjärn-trekantanslutning, antal varv per slits, antal faser, antal tänder, antal parallella grenar och hel- eller kortdelningsschema.
(4) Envarvs magnetiskt flöde är lika med magnetomotorisk kraft dividerat med magnetiskt motstånd. Därför, ju större magnetomotorisk kraft är, desto mindre är det magnetiska motståndet i riktningen för magnetiskt flöde och desto större är den bakre EMF.
(5) Magnetisk resistans är relaterad till luftgap och polslitskoordination. Ju större luftgap, desto större magnetiskt motstånd och desto mindre bakre EMF. Pole-slot-koordination är mer komplicerad och kräver specifik analys.
(6) Magnetomotorisk kraft är relaterad till magnetens restmagnetism och magnetens effektiva yta. Ju större restmagnetism, desto högre bakre EMF. Det effektiva området är relaterat till magnetiseringsriktningen, storleken och placeringen av magneten och kräver specifik analys.
(7) Restmagnetism är relaterad till temperatur. Ju högre temperatur, desto mindre är bakre EMF.
Sammanfattningsvis inkluderar de faktorer som påverkar tillbaka EMF rotationshastighet, antal varv per slits, antal faser, antal parallella grenar, full stigning och kort stigning, motormagnetisk krets, luftgapslängd, polslitsmatchning, magnetisk stålrestmagnetism , magnetiskt ståls placering och storlek, magnetiskt ståls magnetiseringsriktning och temperatur.
5. Hur väljer man storleken på den bakre elektromotoriska kraften i motordesign?
Vid motorkonstruktion är EMF E mycket viktig. Om den bakre EMF är väldesignad (lämplig storlek, låg vågformsdistorsion) är motorn bra. Bakre EMF har flera stora effekter på motorn:
1. Storleken på den bakre EMF bestämmer motorns svaga magnetiska punkt, och den svaga magnetiska punkten bestämmer fördelningen av motoreffektivitetskartan.
2. Distorsionshastigheten för den bakre EMF-vågformen påverkar motorns rippelvridmoment och jämnheten i vridmomentutgången när motorn är igång.
3. Storleken på den bakre EMF bestämmer direkt motorns vridmomentkoefficient, och den bakre EMF-koefficienten är proportionell mot vridmomentkoefficienten.
Från detta kan följande motsägelser i motorkonstruktion erhållas:
a. När den bakre EMF är stor kan motorn bibehålla högt vridmoment vid styrenhetens gränsström i låghastighetsdriftområdet, men den kan inte mata ut vridmoment vid hög hastighet och kan inte ens nå den förväntade hastigheten;
b. När den bakre EMF är liten har motorn fortfarande uteffekt i höghastighetsområdet, men vridmomentet kan inte uppnås vid samma styrström vid låg hastighet.
6. Den positiva effekten av bakre EMF på permanentmagnetmotorer.
Förekomsten av bakre EMF är mycket viktig för driften av permanentmagnetmotorer. Det kan ge några fördelar och speciella funktioner till motorerna:
a. Energibesparing
Den bakre EMF som genereras av permanentmagnetmotorer kan minska strömmen i motorn, och därigenom minska effektförlusten, minska energiförlusten och uppnå syftet med energibesparing.
b. Öka vridmomentet
Bakre EMF är motsatt till nätspänningen. När motorns varvtal ökar ökar även bakre EMF. Den omvända spänningen kommer att minska induktansen hos motorlindningen, vilket resulterar i en ökning av strömmen. Detta gör att motorn kan generera ytterligare vridmoment och förbättra motorns effektprestanda.
c. Omvänd retardation
Efter att permanentmagnetmotorn tappar ström, på grund av förekomsten av bakre EMF, kan den fortsätta att generera magnetiskt flöde och få rotorn att fortsätta att rotera, vilket bildar effekten av bakre EMF omvänd hastighet, vilket är mycket användbart i vissa applikationer, t.ex. som verktygsmaskiner och annan utrustning.
Kort sagt, bakre EMF är en oumbärlig del av permanentmagnetmotorer. Det ger många fördelar för permanentmagnetmotorer och spelar en mycket viktig roll vid design och tillverkning av motorer. Storleken och vågformen på bakre EMF beror på faktorer som design, tillverkningsprocess och användningsförhållanden för permanentmagnetmotorn. Storleken och vågformen på bakre EMF har en viktig inverkan på motorns prestanda och stabilitet.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)är en professionell tillverkare av permanentmagnet synkronmotorer. 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 permanentmagnet synkronmotorer. Med hjälp av professionell designmjukvara och egenutvecklade speciella designprogram för permanentmagnetmotorer kommer storleken och vågformen på den bakre elektromotoriska kraften att noggrant övervägas under motorkonstruktionen och tillverkningsprocessen 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
Den här artikeln representerar inte vårt företags åsikter. Om du har olika åsikter eller åsikter, korrigera oss gärna!
Posttid: 2024-august