Povratni EMF sinhronskega motorja s trajnimi magneti
1. Kako nastane povratni EMF?
Generiranje povratne elektromotorne sile je preprosto razumljivo. Načelo je, da prevodnik prereže magnetne silnice. Dokler obstaja relativno gibanje med obema, lahko magnetno polje miruje in ga prevodnik prereže ali pa prevodnik miruje in se magnetno polje premika.
Pri sinhronih motorjih s trajnimi magneti so njihove tuljave pritrjene na stator (prevodnik), trajni magneti pa na rotor (magnetno polje). Ko se rotor vrti, se magnetno polje, ki ga ustvarjajo trajni magneti na rotorju, vrti in ga prerežejo tuljave na statorju, kar ustvarja povratno elektromotorno silo v tuljavah. Zakaj se temu reče povratna elektromotorna sila? Kot že ime pove, je smer povratne elektromotorne sile E nasprotna smeri napetosti sponke U (kot je prikazano na sliki 1).
Slika 1
2.Kakšno je razmerje med povratnim EMF in napetostjo priključka?
Iz slike 1 je razvidno, da je razmerje med povratno elektromotorno silo in priključno napetostjo pod obremenitvijo:
Preskus povratne elektromotorne sile se na splošno izvede v stanju brez obremenitve, brez toka in pri hitrosti 1000 vrt./min. Na splošno je vrednost 1000 vrt./min opredeljena kot koeficient povratne elektromotorne sile = povprečna vrednost/hitrost povratne elektromotorne sile. Koeficient povratne EMF je pomemben parameter motorja. Tukaj je treba opozoriti, da se povratna elektromotorna sila pod obremenitvijo nenehno spreminja, preden je hitrost stabilna. Iz formule (1) lahko vemo, da je povratna elektromotorna sila pod obremenitvijo manjša od priključne napetosti. Če je povratna elektromotorna sila večja od napetosti priključka, postane generator in odda napetost navzven. Ker sta upor in tok pri dejanskem delu majhna, je vrednost povratne elektromotorne sile približno enaka priključni napetosti in je omejena z nazivno vrednostjo priključne napetosti.
3. Fizikalni pomen povratne elektromotorne sile
Predstavljajte si, kaj bi se zgodilo, če povratnega elektromagnetnega polja ne bi bilo? Iz enačbe (1) lahko vidimo, da je brez povratnega elektromagnetnega polja celoten motor enakovreden čistemu uporu in postane naprava, ki proizvaja veliko toplote, kar je v nasprotju s pretvorbo električne energije v mehansko v motorju. enačba pretvorbe električne energije
,UI je vhodna električna energija, kot je vhodna električna energija v baterijo, motor ali transformator; I2Rt je toplotna izguba energije v vsakem krogu, ki je nekakšna toplotna izguba energije, manjša kot je, bolje je; razlika med vhodno električno energijo in toplotno izgubo električne energije, je koristna energija, ki ustreza povratni elektromotorni sili
Z drugimi besedami, povratni EMF se uporablja za ustvarjanje koristne energije in je obratno sorazmeren z izgubo toplote. Večja kot je toplotna izguba energije, manjša je dosegljiva koristna energija. Objektivno gledano povratna elektromotorna sila porablja električno energijo v tokokrogu, vendar ne gre za »izgubo«. Del električne energije, ki ustreza povratni elektromotorni sili, se bo pretvoril v koristno energijo za električno opremo, kot je mehanska energija motorjev, kemična energija baterij itd.
Iz tega je razvidno, da velikost povratne elektromotorne sile pomeni sposobnost električne opreme, da pretvori celotno vhodno energijo v koristno energijo, ki odraža stopnjo pretvorne sposobnosti električne opreme.
4. Od česa je odvisna velikost povratne elektromotorne sile?
Formula za izračun povratne elektromotorne sile je:
E je elektromotorna sila tuljave, ψ je magnetni pretok, f je frekvenca, N je število ovojev in Φ je magnetni pretok.
Na podlagi zgornje formule verjamem, da lahko vsak pove nekaj dejavnikov, ki vplivajo na velikost povratne elektromotorne sile. Tukaj je članek za povzetek:
(1) Povratni EMF je enak hitrosti spremembe magnetnega pretoka. Večja kot je hitrost, večja je hitrost spremembe in večji je povratni EMF.
(2) Sam magnetni pretok je enak številu ovojev, pomnoženemu z magnetnim pretokom enega obrata. Zato je večje število obratov, večji je magnetni pretok in večji je povratni EMF.
(3) Število ovojev je povezano s shemo navijanja, kot je povezava zvezda-trikot, število ovojev na režo, število faz, število zob, število vzporednih vej in shema s polnim ali kratkim korakom.
(4) Magnetni pretok z enim obratom je enak magnetomotorni sili, deljeni z magnetnim uporom. Zato je večja kot je magnetomotorna sila, manjši je magnetni upor v smeri magnetnega pretoka in večji je povratni EMF.
(5) Magnetni upor je povezan z zračno režo in koordinacijo pola in reže. Večja kot je zračna reža, večji je magnetni upor in manjši je povratni EMF. Usklajevanje drogov in rež je bolj zapleteno in zahteva posebno analizo.
(6) Magnetomotorna sila je povezana s preostalim magnetizmom magneta in efektivno površino magneta. Večji kot je preostali magnetizem, višji je povratni EMF. Učinkovito območje je povezano s smerjo magnetizacije, velikostjo in postavitvijo magneta ter zahteva posebno analizo.
(7) Preostali magnetizem je povezan s temperaturo. Višja kot je temperatura, manjši je povratni EMF.
Če povzamemo, dejavniki, ki vplivajo na povratno elektromagnetno polje, vključujejo hitrost vrtenja, število ovojev na režo, število faz, število vzporednih vej, polni in kratki korak, magnetno vezje motorja, dolžino zračne reže, ujemanje polov in rež, preostali magnetizem magnetnega jekla , postavitev in velikost magnetnega jekla, smer magnetizacije magnetnega jekla in temperatura.
5. Kako izbrati velikost povratne elektromotorne sile pri načrtovanju motorja?
Pri načrtovanju motorja je povratni EMF E zelo pomemben. Če je povratni EMF dobro zasnovan (primerna velikost, nizko popačenje valov), je motor dober. Povratni EMF ima več glavnih učinkov na motor:
1. Velikost povratnega EMF določa šibko magnetno točko motorja, šibka magnetna točka pa določa porazdelitev zemljevida učinkovitosti motorja.
2. Stopnja popačenja valovne oblike povratnega elektromagnetnega polja vpliva na vrtilni moment motorja in gladkost izhodnega momenta, ko motor deluje.
3. Velikost povratnega EMF neposredno določa koeficient navora motorja, koeficient povratnega EMF pa je sorazmeren s koeficientom navora.
Iz tega je mogoče dobiti naslednja protislovja v zasnovi motorja:
a. Ko je povratni EMF velik, lahko motor vzdržuje visok navor pri mejnem toku krmilnika v območju delovanja pri nizki hitrosti, vendar ne more oddati navora pri visoki hitrosti in celo ne more doseči pričakovane hitrosti;
b. Ko je povratni EMF majhen, ima motor še vedno izhodno zmogljivost v območju visoke hitrosti, vendar navora ni mogoče doseči pri enakem toku krmilnika pri nizki hitrosti.
6. Pozitiven vpliv povratnega elektromagnetnega polja na motorje s trajnimi magneti.
Obstoj povratnega EMF je zelo pomemben za delovanje motorjev s trajnimi magneti. Motorjem lahko prinese nekaj prednosti in posebnih funkcij:
a. Varčevanje z energijo
Povratni EMF, ki ga ustvarijo motorji s trajnimi magneti, lahko zmanjša tok motorja, s čimer zmanjša izgubo moči, zmanjša izgubo energije in doseže namen varčevanja z energijo.
b. Povečajte navor
Povratni EMF je nasproten napajalni napetosti. Ko se hitrost motorja poveča, se poveča tudi povratni EMF. Povratna napetost bo zmanjšala induktivnost navitja motorja, kar bo povzročilo povečanje toka. To omogoča motorju ustvarjanje dodatnega navora in izboljšanje moči motorja.
c. Vzvratni pojemek
Ko motor s trajnim magnetom izgubi moč, lahko zaradi obstoja povratnega EMF še naprej ustvarja magnetni tok in povzroči, da se rotor še naprej vrti, kar tvori učinek povratne hitrosti povratnega EMF, kar je zelo uporabno v nekaterih aplikacijah, npr. kot strojna orodja in druga oprema.
Skratka, povratni EMF je nepogrešljiv element motorjev s trajnimi magneti. Prinaša številne prednosti motorjem s trajnimi magneti in ima zelo pomembno vlogo pri oblikovanju in izdelavi motorjev. Velikost in valovna oblika povratnega elektromagnetnega polja sta odvisni od dejavnikov, kot so zasnova, proizvodni proces in pogoji uporabe motorja s trajnimi magneti. Velikost in valovna oblika povratnega elektromagnetnega polja pomembno vplivata na zmogljivost in stabilnost motorja.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)je profesionalni proizvajalec sinhronskih motorjev s trajnimi magneti. Naš tehnični center ima več kot 40 sodelavcev za raziskave in razvoj, razdeljenih v tri oddelke: načrtovanje, proces in testiranje, specializirani za raziskave in razvoj, oblikovanje in procesne inovacije sinhronskih motorjev s trajnimi magneti. Z uporabo profesionalne programske opreme za načrtovanje in lastnorazvitih posebnih programov za načrtovanje motorja s trajnimi magneti bosta med načrtovanjem in proizvodnim procesom motorja velikost in valovna oblika povratne elektromotorne sile natančno preučeni glede na dejanske potrebe in posebne delovne pogoje uporabnika, da se zagotovi zmogljivost in stabilnost motorja ter izboljšanje energetske učinkovitosti motorja.
Avtorske pravice: Ta članek je ponatis javne številke WeChat »电机技术及应用«, izvirna povezava https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw
Ta članek ne predstavlja stališč našega podjetja. Če imate drugačna mnenja ali poglede, nas popravite!
Čas objave: 20. avgust 2024