Nazaj EMF sinhronskega motorja s trajnim magnetom
1. Kako nastane povratna elektromotorna sila?
Nastanek povratne elektromotorne sile je lahko razumeti. Načelo je, da prevodnik seka magnetne silnice. Dokler obstaja relativno gibanje med njima, je lahko magnetno polje mirujoče in ga prevodnik seka, ali pa je prevodnik mirujoč in se magnetno polje premika.
Pri sinhronskih motorjih s trajnimi magneti so tuljave pritrjene na stator (prevodnik), trajni magneti pa na rotor (magnetno polje). Ko se rotor vrti, se vrti tudi magnetno polje, ki ga ustvarjajo trajni magneti na rotorju, in ga tuljave na statorju prekinjajo, kar ustvarja povratno elektromotorno silo v tuljavah. Zakaj se to imenuje povratna elektromotorna sila? Kot že ime pove, je smer povratne elektromotorne sile E nasprotna smeri napetosti na priključkih U (kot je prikazano na sliki 1).
Slika 1
2. Kakšno je razmerje med povratno elektromotorno silo in napetostjo na priključkih?
Iz slike 1 je razvidno, da je razmerje med povratno elektromotorno silo in napetostjo na priključkih pod obremenitvijo:
Preizkus povratne elektromotorne sile se običajno izvaja v stanju brez obremenitve, brez toka in pri hitrosti 1000 vrt/min. Na splošno je vrednost 1000 vrt/min definirana kot koeficient povratne elektromotorne sile = povprečna vrednost povratne elektromotorne sile/hitrost. Koeficient povratne elektromotorne sile je pomemben parameter motorja. Tukaj je treba opozoriti, da se povratna elektromotorna sila pod obremenitvijo nenehno spreminja, preden se hitrost stabilizira. Iz formule (1) lahko razberemo, da je povratna elektromotorna sila pod obremenitvijo manjša od napetosti na sponkah. Če je povratna elektromotorna sila večja od napetosti na sponkah, postane generator in oddaja napetost navzven. Ker sta upor in tok pri dejanskem delu majhna, je vrednost povratne elektromotorne sile približno enaka napetosti na sponkah in je omejena z nazivno vrednostjo napetosti na sponkah.
3. Fizični pomen povratne elektromotorne sile
Predstavljajte si, kaj bi se zgodilo, če povratne elektromotorne sile ne bi bilo? Iz enačbe (1) lahko vidimo, da je brez povratne elektromotorne sile celoten motor enakovreden čistemu uporu, ki postane naprava, ki ustvarja veliko toplote, kar je v nasprotju s pretvorbo električne energije motorja v mehansko energijo. V enačbi za pretvorbo električne energije
,UIt je vhodna električna energija, na primer vhodna električna energija v baterijo, motor ali transformator; I2Rt je energija toplotnih izgub v vsakem tokokrogu, ki je neke vrste energija toplotnih izgub, manjša kot je, tem bolje; razlika med vhodno električno energijo in električno energijo toplotnih izgub je koristna energija, ki ustreza povratni elektromotorni sili.
Z drugimi besedami, povratna elektromotorna sila se uporablja za ustvarjanje koristne energije in je obratno sorazmerna s toplotnimi izgubami. Večja kot je toplotna izguba, manjša je dosegljiva koristna energija. Objektivno gledano povratna elektromotorna sila porablja električno energijo v tokokrogu, vendar to ni "izguba". Del električne energije, ki ustreza povratni elektromotorni sili, se pretvori 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, kar odraža raven pretvorbene 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 vsakdo našteje nekaj dejavnikov, ki vplivajo na velikost povratne elektromotorne sile. Tukaj je članek, ki povzema:
(1) Povratna elektromotorna sila je enaka hitrosti spremembe magnetnega pretoka. Višja kot je hitrost, večja je hitrost spremembe in večja je povratna elektromotorna sila.
(2) Sam magnetni pretok je enak številu zavojev, pomnoženemu z magnetnim pretokom enega zavoja. Zato velja, da večje kot je število zavojev, večji je magnetni pretok in večja je povratna elektromotorna sila.
(3) Število ovojev je povezano s shemo navijanja, kot so povezava zvezda-trikot, število ovojev na režo, število faz, število zob, število vzporednih vej in shema s polnim ali kratkim korakom.
(4) Enosmerni magnetni pretok je enak magnetomotorni sili, deljeni z magnetnim uporom. Zato je večja magnetomotorna sila, manjši je magnetni upor v smeri magnetnega pretoka in večja je povratna elektromotorna sila.
(5) Magnetni upor je povezan z zračno režo in koordinacijo med poloma in režo. Večja kot je zračna reža, večji je magnetni upor in manjša je povratna elektromotorna sila. Koordinacija med poloma in režo je bolj zapletena in zahteva posebno analizo.
(6) Magnetomotorna sila je povezana s preostalim magnetizmom magneta in efektivno površino magneta. Večji kot je preostali magnetizem, višja je povratna elektromotorna sila. Efektivna površina je povezana s smerjo magnetizacije, velikostjo in postavitvijo magneta ter zahteva posebno analizo.
(7) Preostali magnetizem je povezan s temperaturo. Višja kot je temperatura, manjša je povratna elektromotorna sila.
Skratka, dejavniki, ki vplivajo na povratno elektromagnetno silo, vključujejo hitrost vrtenja, število obratov na režo, število faz, število vzporednih vej, polni in kratki korak, magnetni tokokrog motorja, dolžino zračne reže, ujemanje pola in reže, preostali magnetizem magnetnega jekla, postavitev in velikost magnetnega jekla, smer magnetizacije magnetnega jekla in temperaturo.
5. Kako izbrati velikost povratne elektromotorne sile pri načrtovanju motorja?
Pri načrtovanju motorja je povratna elektromotorna sila E zelo pomembna. Če je povratna elektromotorna sila dobro zasnovana (ustrezna velikost, nizko popačenje valovne oblike), je motor dober. Povratna elektromotorna sila ima več pomembnih vplivov na motor:
1. Velikost povratne elektromotorne sile določa šibko magnetno točko motorja, šibka magnetna točka pa določa porazdelitev zemljevida učinkovitosti motorja.
2. Stopnja popačenja valovne oblike povratne elektromotorne sile vpliva na valovanje navora motorja in gladkost izhodnega navora med delovanjem motorja.
3. Velikost povratne EMF neposredno določa koeficient navora motorja, koeficient povratne EMF pa je sorazmeren s koeficientom navora.
Iz tega lahko dobimo naslednja protislovja v zasnovi motorjev:
a. Ko je povratna elektromotorna sila velika, lahko motor vzdržuje visok navor pri mejnem toku regulatorja v območju delovanja z nizko hitrostjo, vendar ne more oddajati navora pri visoki hitrosti in celo ne more doseči pričakovane hitrosti;
b. Ko je povratna elektromotorna sila majhna, ima motor še vedno izhodno zmogljivost v območju visoke hitrosti, vendar navora ni mogoče doseči z enakim tokom regulatorja pri nizki hitrosti.
6. Pozitiven vpliv povratne elektromagnetne sile na motorje s trajnimi magneti.
Obstoj povratne elektromotorne sile je zelo pomemben za delovanje motorjev s trajnimi magneti. Motorjem lahko prinese nekaj prednosti in posebnih funkcij:
a. Varčevanje z energijo
Povratna elektromagnetna sila, ki jo ustvarjajo motorji s trajnimi magneti, lahko zmanjša tok motorja, s čimer se zmanjša izguba moči, zmanjša izguba energije in doseže namen varčevanja z energijo.
b. Povečajte navor
Povratna elektromotorna sila je nasprotna napajalni napetosti. Ko se hitrost motorja poveča, se poveča tudi povratna elektromotorna sila. Povratna napetost zmanjša induktivnost navitja motorja, kar povzroči povečanje toka. To omogoča motorju, da ustvari dodaten navor in izboljša svojo moč.
c. Pojemanje pri vzvratni vožnji
Ko motor s trajnim magnetom izgubi moč, lahko zaradi prisotnosti povratne elektromagnetne sile še naprej ustvarja magnetni tok in povzroča, da se rotor še naprej vrti, kar ustvari učinek povratne elektromagnetne sile v obratni smeri, kar je zelo uporabno v nekaterih aplikacijah, kot so strojna orodja in druga oprema.
Skratka, povratna elektromotorna sila je nepogrešljiv element motorjev s trajnimi magneti. Prinaša številne prednosti motorjem s trajnimi magneti in igra zelo pomembno vlogo pri načrtovanju in izdelavi motorjev. Velikost in valovna oblika povratne elektromotorne sile sta odvisni od dejavnikov, kot so zasnova, proizvodni proces in pogoji uporabe motorja s trajnimi magneti. Velikost in valovna oblika povratne elektromotorne sile pomembno vplivata na delovanje 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 zaposlenih v raziskavah in razvoju, razdeljenih v tri oddelke: načrtovanje, procese in testiranje, specializirane za raziskave in razvoj, načrtovanje in inovacije procesov sinhronskih motorjev s trajnimi magneti. Z uporabo profesionalne programske opreme za načrtovanje in lastno razvitih posebnih programov za načrtovanje motorjev s trajnimi magneti se med procesom načrtovanja in izdelave motorja skrbno upošteva velikost in valovna oblika povratne elektromotorne sile glede na dejanske potrebe in specifične delovne pogoje uporabnika, da se zagotovi delovanje in stabilnost motorja ter izboljša energijska učinkovitost 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 stališča, nas prosim popravite!
Čas objave: 20. avg. 2024