EMF din spate a motorului sincron cu magnet permanent

EMF din spate a motorului sincron cu magnet permanent

1. Cum se generează EMF înapoi?

Generarea forței electromotoare din spate este ușor de înțeles. Principiul este că conductorul taie liniile magnetice de forță. Atâta timp cât există mișcare relativă între cele două, câmpul magnetic poate fi staționar și conductorul îl taie, sau conductorul poate fi staționar și câmpul magnetic se mișcă.

Pentru motoarele sincrone cu magnet permanenți, bobinele acestora sunt fixate pe stator (conductor) iar magneții permanenți sunt fixați pe rotor (câmp magnetic). Când rotorul se rotește, câmpul magnetic generat de magneții permanenți de pe rotor se va roti și va fi tăiat de bobinele de pe stator, generând forță electromotoare înapoi în bobine. De ce se numește forță electromotoare înapoi? După cum sugerează și numele, direcția forței electromotoare din spate E este opusă direcției tensiunii terminale U (așa cum se arată în Figura 1).

Figura 1

2. Care este relația dintre EMF din spate și tensiunea terminalului?

Din figura 1 se poate observa că relația dintre forța electromotoare din spate și tensiunea la borne sub sarcină este:

Testul forței electromotoare inverse se efectuează în general în stare de gol, fără curent și la o turație de 1000 rpm. În general, valoarea de 1000 rpm este definită ca coeficient back-EMF = valoarea/viteza medie back-EMF. Coeficientul Back-EMF este un parametru important al motorului. Trebuie remarcat aici că EMF inversă sub sarcină se schimbă constant înainte ca viteza să fie stabilă. Din formula (1), putem ști că forța electromotoare inversă sub sarcină este mai mică decât tensiunea la borne. Dacă forța electromotoare din spate este mai mare decât tensiunea la borne, aceasta devine un generator și emite tensiune spre exterior. Deoarece rezistența și curentul în lucru efectiv sunt mici, valoarea forței electromotoare din spate este aproximativ egală cu tensiunea la terminal și este limitată de valoarea nominală a tensiunii la terminal.

3. Semnificația fizică a forței electromotoare inverse

Imaginează-ți ce s-ar întâmpla dacă EMF din spate nu ar exista? Din ecuația (1), putem observa că fără EMF din spate, întregul motor este echivalent cu un rezistor pur, devenind un dispozitiv care generează multă căldură, ceea ce este contrar conversiei de către motor a energiei electrice în energie mecanică. ecuația de conversie a energiei electrice,UIt este energia electrică de intrare, cum ar fi energia electrică de intrare la o baterie, motor sau transformator; I2Rt este energia de pierdere de căldură în fiecare circuit, care este un fel de energie de pierdere de căldură, cu cât este mai mică, cu atât mai bine; diferența dintre energia electrică de intrare și energia electrică de pierdere de căldură, este energia utilă corespunzătoare forței electromotoare din spate.Cu alte cuvinte, back EMF este folosit pentru a genera energie utilă și este invers legat de pierderea de căldură. Cu cât energia pierderii de căldură este mai mare, cu atât energia utilă realizabilă este mai mică. În mod obiectiv, forța electromotoare din spate consumă energie electrică în circuit, dar nu este o „pierdere”. Partea de energie electrică corespunzătoare forței electromotoare din spate va fi convertită în energie utilă pentru echipamentele electrice, cum ar fi energia mecanică a motoarelor, energia chimică a bateriilor etc.

Din aceasta se poate observa că mărimea forței electromotoare din spate înseamnă capacitatea echipamentului electric de a converti energia totală de intrare în energie utilă, ceea ce reflectă nivelul capacității de conversie a echipamentului electric.

4. De ce depinde mărimea forței electromotoare inverse?

Formula de calcul a forței electromotoare inverse este:

E este forța electromotoare a bobinei, ψ este fluxul magnetic, f este frecvența, N este numărul de spire și Φ este fluxul magnetic.
Pe baza formulei de mai sus, cred că toată lumea poate spune probabil câțiva factori care afectează magnitudinea forței electromotoare din spate. Iată un articol de rezumat:

(1) EMF inversă este egală cu viteza de modificare a fluxului magnetic. Cu cât viteza este mai mare, cu atât este mai mare rata de schimbare și cu atât EMF din spate este mai mare.

(2) Fluxul magnetic în sine este egal cu numărul de spire înmulțit cu fluxul magnetic dintr-o singură tură. Prin urmare, cu cât este mai mare numărul de spire, cu atât este mai mare fluxul magnetic și cu atât este mai mare EMF din spate.

(3) Numărul de spire este raportat la schema de înfășurare, cum ar fi conexiunea stea-triunghi, numărul de spire per slot, numărul de faze, numărul de dinți, numărul de ramuri paralele și schema cu pas complet sau scurt.

(4) Fluxul magnetic cu o singură tură este egal cu forța magnetomotoare împărțită la rezistența magnetică. Prin urmare, cu cât forța magnetomotoare este mai mare, cu atât este mai mică rezistența magnetică în direcția fluxului magnetic și cu atât EMF din spate este mai mare.

(5) Rezistența magnetică este legată de spațiul de aer și de coordonarea stâlp-slot. Cu cât spațiul de aer este mai mare, cu atât rezistența magnetică este mai mare și EMF din spate este mai mic. Coordonarea pol-slot este mai complicată și necesită o analiză specifică.

(6) Forța magnetomotoare este legată de magnetismul rezidual al magnetului și de aria efectivă a magnetului. Cu cât magnetismul rezidual este mai mare, cu atât este mai mare EMF din spate. Zona efectivă este legată de direcția de magnetizare, dimensiunea și plasarea magnetului și necesită o analiză specifică.

(7) Magnetismul rezidual este legat de temperatură. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât EMF din spate este mai mic.

În rezumat, factorii care afectează EMF înapoi includ viteza de rotație, numărul de spire pe slot, numărul de faze, numărul de ramuri paralele, pas complet și pas scurt, circuit magnetic al motorului, lungimea spațiului de aer, potrivirea stâlp-fante, magnetism rezidual din oțel magnetic , amplasarea și dimensiunea oțelului magnetic, direcția de magnetizare a oțelului magnetic și temperatura.

5. Cum se selectează dimensiunea forței electromotoare din spate în proiectarea motorului?

În proiectarea motorului, spatele EMF E este foarte important. Dacă EMF din spate este bine proiectat (dimensiune adecvată, distorsiune scăzută a formei de undă), motorul este bun. EMF din spate are mai multe efecte majore asupra motorului:

1. Mărimea EMF din spate determină punctul magnetic slab al motorului, iar punctul magnetic slab determină distribuția hărții eficienței motorului.
2. Rata de distorsiune a formei de undă EMF din spate afectează cuplul ondulat al motorului și uniformitatea cuplului de ieșire atunci când motorul funcționează.
3. Mărimea EMF din spate determină direct coeficientul de cuplu al motorului, iar coeficientul EMF din spate este proporțional cu coeficientul de cuplu.
Din aceasta, se pot obține următoarele contradicții în proiectarea motorului:
o. Când EMF din spate este mare, motorul poate menține un cuplu ridicat la curentul limită al controlerului în zona de funcționare cu viteză mică, dar nu poate scoate cuplu la viteză mare și chiar nu poate atinge viteza așteptată;
b. Când EMF din spate este mic, motorul are încă capacitate de ieșire în zona de mare viteză, dar cuplul nu poate fi atins la același curent de controler la viteză mică.

6. Impactul pozitiv al EMF inversă asupra motoarelor cu magnet permanenți.

Existența EMF inversă este foarte importantă pentru funcționarea motoarelor cu magnet permanenți. Poate aduce câteva avantaje și funcții speciale motoarelor:
o. Economie de energie
EMF din spate generat de motoarele cu magnet permanenți poate reduce curentul motorului, reducând astfel pierderile de putere, reducând pierderile de energie și atingând scopul de economisire a energiei.
b. Măriți cuplul
EMF din spate este opus tensiunii de alimentare. Când viteza motorului crește, crește și EMF din spate. Tensiunea inversă va reduce inductanța înfășurării motorului, rezultând o creștere a curentului. Acest lucru permite motorului să genereze un cuplu suplimentar și să îmbunătățească performanța de putere a motorului.
c. Decelerație inversă
După ce motorul cu magnet permanent își pierde puterea, din cauza existenței EMF inversă, poate continua să genereze flux magnetic și să facă rotorul să continue să se rotească, ceea ce formează efectul vitezei inverse EMF inversă, ceea ce este foarte util în unele aplicații, cum ar fi ca mașini-unelte și alte echipamente.

Pe scurt, EMF spate este un element indispensabil al motoarelor cu magnet permanent. Aduce multe beneficii motoarelor cu magnet permanent și joacă un rol foarte important în proiectarea și fabricarea motoarelor. Mărimea și forma de undă ale EMF din spate depind de factori precum proiectarea, procesul de fabricație și condițiile de utilizare ale motorului cu magnet permanent. Dimensiunea și forma de undă ale EMF din spate au o influență importantă asupra performanței și stabilității motorului.

Anhui Mingteng Electromechanical Equipment Co., Ltd. cu magnet permanent (https://www.mingtengmotor.com/)este un producător profesionist de motoare sincrone cu magnet permanent. Centrul nostru tehnic are peste 40 de angajați în cercetare și dezvoltare, împărțiți în trei departamente: proiectare, proces și testare, specializat în cercetare și dezvoltare, proiectare și inovare de proces a motoarelor sincrone cu magnet permanent. Folosind software de proiectare profesional și programe speciale de proiectare a motorului cu magnet permanenți auto-dezvoltate, în timpul procesului de proiectare și fabricare a motorului, dimensiunea și forma de undă a forței electromotoare din spate vor fi luate în considerare cu atenție în funcție de nevoile reale și condițiile specifice de lucru ale utilizatorului pentru a se asigura performanța și stabilitatea motorului și îmbunătățirea eficienței energetice a motorului.

Drepturi de autor: acest articol este o retipărire a numărului public WeChat „电机技术及应用”, linkul original https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw

Acest articol nu reprezintă punctul de vedere al companiei noastre. Dacă aveți opinii sau opinii diferite, vă rugăm să ne corectați!