Mod-EMF af permanentmagnetsynkronmotor
1. Hvordan genereres modelektromagnetiske felter?
Genereringen af modelektromotorisk kraft er let at forstå. Princippet er, at lederen skærer de magnetiske kraftlinjer. Så længe der er relativ bevægelse mellem de to, kan magnetfeltet være stationært, og lederen skærer det, eller lederen kan være stationær, og magnetfeltet bevæger sig.
For synkronmotorer med permanente magneter er spolerne fastgjort på statoren (lederen), og permanente magneter er fastgjort på rotoren (magnetfeltet). Når rotoren roterer, vil det magnetiske felt, der genereres af permanentmagneterne på rotoren, rotere og blive afskåret af spolerne på statoren, hvilket genererer en modelektromotorisk kraft i spolerne. Hvorfor kaldes det en modelektromotorisk kraft? Som navnet antyder, er retningen af den modelektromotoriske kraft E modsat retningen af terminalspændingen U (som vist i figur 1).
Figur 1
2. Hvad er forholdet mellem mod-EMK og terminalspænding?
Det fremgår af figur 1, at forholdet mellem den elektromotoriske modkraft og terminalspændingen under belastning er:
Modelektromotorisk krafttest udføres generelt i tomgang, uden strøm og ved en hastighed på 1000 o/min. Generelt defineres værdien af 1000 o/min som mod-EMK-koefficient = gennemsnitlig mod-EMK-værdi/hastighed. Mod-EMK-koefficienten er en vigtig parameter for motoren. Det skal bemærkes her, at mod-EMK'en under belastning konstant ændrer sig, før hastigheden er stabil. Fra formel (1) kan vi se, at mod-elektromotorisk kraft under belastning er mindre end terminalspændingen. Hvis mod-elektromotorisk kraft er større end terminalspændingen, bliver den en generator og afgiver spænding til omverdenen. Da modstanden og strømmen i det faktiske arbejde er små, er værdien af mod-elektromotorisk kraft omtrent lig med terminalspændingen og er begrænset af den nominelle værdi af terminalspændingen.
3. Den fysiske betydning af modelektromotorisk kraft
Forestil dig, hvad der ville ske, hvis mod-EMF ikke eksisterede? Fra ligning (1) kan vi se, at uden mod-EMF svarer hele motoren til en ren modstand, hvilket bliver en enhed, der genererer en masse varme, hvilket er i modstrid med motorens omdannelse af elektrisk energi til mekanisk energi. I ligningen for omdannelse af elektrisk energi
UIt er den elektriske tilførselsenergi, såsom den elektriske tilførselsenergi til et batteri, en motor eller en transformer; I2Rt er varmetabsenergien i hvert kredsløb, hvilket er en form for varmetabsenergi, jo mindre jo bedre; forskellen mellem den elektriske tilførselsenergi og den elektriske varmetabsenergi. Det er den nyttige energi, der svarer til den elektromotoriske modkraft.
Med andre ord bruges mod-EMK til at generere nyttig energi og er omvendt proportional med varmetab. Jo større varmetabsenergien er, desto mindre er den opnåelige nyttige energi. Objektivt set forbruger den modelektromotoriske kraft elektrisk energi i kredsløbet, men det er ikke et "tab". Den del af den elektriske energi, der svarer til den modelektromotoriske kraft, vil blive omdannet til nyttig energi til elektrisk udstyr, såsom mekanisk energi i motorer, kemisk energi i batterier osv.
Det kan ses ud fra dette, at størrelsen af den modelektromotoriske kraft betyder det elektriske udstyrs evne til at omdanne den samlede indgangsenergi til nyttig energi, hvilket afspejler niveauet af det elektriske udstyrs konverteringsevne.
4. Hvad afhænger størrelsen af den modelektromotoriske kraft af?
Beregningsformlen for modelektromotorisk kraft er:
E er spolens elektromotoriske kraft, ψ er den magnetiske flux, f er frekvensen, N er antallet af vindinger, og Φ er den magnetiske flux.
Baseret på ovenstående formel, tror jeg, at alle nok kan nævne et par faktorer, der påvirker størrelsen af den modelektromotoriske kraft. Her er en artikel, der opsummerer:
(1) Mod-EMK er lig med ændringshastigheden af magnetisk flux. Jo højere hastigheden er, desto større er ændringshastigheden og desto større er mod-EMK'en.
(2) Selve den magnetiske flux er lig med antallet af vindinger ganget med den magnetiske flux ved én vinding. Derfor, jo højere antallet af vindinger er, desto større er den magnetiske flux og desto større er den modelektromotoriske kraft.
(3) Antallet af vindinger er relateret til viklingsskemaet, såsom stjerne-trekant-forbindelse, antal vindinger pr. not, antal faser, antal tænder, antal parallelle grene og skema med fuld eller kort pitch.
(4) Den magnetiske flux ved én vinding er lig med den magnetomotoriske kraft divideret med den magnetiske modstand. Derfor gælder det, at jo større den magnetomotoriske kraft er, desto mindre er den magnetiske modstand i retning af den magnetiske flux, og desto større er den mod-EMK.
(5) Magnetisk modstand er relateret til luftgab og pol-spalte-koordinering. Jo større luftgab, desto større er den magnetiske modstand og desto mindre er mod-EMK. Pol-spalte-koordinering er mere kompliceret og kræver specifik analyse.
(6) Magnetomotorisk kraft er relateret til magnetens restmagnetisme og magnetens effektive areal. Jo større restmagnetismen er, desto højere er mod-EMK'en. Det effektive areal er relateret til magnetiseringsretningen, størrelsen og placeringen af magneten og kræver specifik analyse.
(7) Restmagnetisme er relateret til temperatur. Jo højere temperaturen er, desto mindre er mod-EMK'en.
Kort sagt omfatter de faktorer, der påvirker mod-EMK, rotationshastighed, antal vindinger pr. slot, antal faser, antal parallelle grene, fuld og kort pitch, motorens magnetiske kredsløb, luftspaltelængde, pol-slot-matchning, restmagnetisme af magnetisk stål, placering og størrelse af magnetisk stål, magnetiseringsretning af magnetisk stål og temperatur.
5. Hvordan vælger man størrelsen af den modelektromotoriske kraft i motordesign?
I motordesign er mod-EMF E meget vigtig. Hvis mod-EMF'en er godt designet (passende størrelse, lav bølgeformforvrængning), er motoren god. Mod-EMF'en har flere vigtige effekter på motoren:
1. Størrelsen af den modelektromotoriske spænding (EMK) bestemmer motorens svage magnetiske punkt, og det svage magnetiske punkt bestemmer fordelingen af motorens effektivitetskort.
2. Forvrængningshastigheden af mod-EMK-bølgeformen påvirker motorens ripplemoment og jævnheden af momentudgangen, når motoren kører.
3. Størrelsen af den modelektromotoriske kræftfaktor bestemmer direkte motorens momentkoefficient, og den modelektromotoriske kræftfaktor er proportional med momentkoefficienten.
Ud fra dette kan følgende modsætninger i motordesignet udledes:
a. Når den modelektromotoriske kraft (EMK) er stor, kan motoren opretholde et højt drejningsmoment ved regulatorens grænsestrøm i lavhastighedsdriftsområdet, men den kan ikke udsende drejningsmoment ved høj hastighed og kan endda ikke nå den forventede hastighed;
b. Når mod-EMK'en er lille, har motoren stadig udgangskapacitet i højhastighedsområdet, men drejningsmomentet kan ikke opnås ved den samme styrestrøm ved lav hastighed.
6. Den positive indvirkning af mod-EMK på permanentmagnetmotorer.
Tilstedeværelsen af mod-EMK er meget vigtig for driften af permanentmagnetmotorer. Det kan give motorerne nogle fordele og særlige funktioner:
a. Energibesparelse
Den modelektromotoriske frekvens (EMF), der genereres af permanentmagnetmotorer, kan reducere motorens strøm og derved reducere effekttab, energitab og dermed opnå formålet med energibesparelser.
b. Øg drejningsmomentet
Mod-EMK'en er modsat forsyningsspændingen. Når motorhastigheden øges, øges mod-EMK'en også. Modspændingen reducerer motorviklingens induktans, hvilket resulterer i en stigning i strømmen. Dette gør det muligt for motoren at generere yderligere drejningsmoment og forbedre motorens ydeevne.
c. Baglæns deceleration
Når permanentmagnetmotoren mister strøm, kan den på grund af mod-EMF fortsætte med at generere magnetisk flux og få rotoren til at fortsætte med at rotere, hvilket danner effekten af mod-EMF i revers hastighed, hvilket er meget nyttigt i nogle anvendelser, såsom værktøjsmaskiner og andet udstyr.
Kort sagt er mod-EMK et uundværligt element i permanentmagnetmotorer. Det bringer mange fordele til permanentmagnetmotorer og spiller en meget vigtig rolle i design og fremstilling af motorer. Størrelsen og bølgeformen af mod-EMK afhænger af faktorer som design, fremstillingsprocessen og brugsforholdene for permanentmagnetmotoren. Størrelsen og bølgeformen af mod-EMK har en vigtig indflydelse på motorens ydeevne og stabilitet.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Elektromekanisk Udstyr Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)er en professionel producent af permanentmagnetsynkronmotorer. Vores tekniske center har mere end 40 forsknings- og udviklingsmedarbejdere, opdelt i tre afdelinger: design, proces og test, med speciale i forskning og udvikling, design og procesinnovation af permanentmagnetsynkronmotorer. Ved hjælp af professionel designsoftware og egenudviklede specialdesignprogrammer til permanentmagnetmotorer vil størrelsen og bølgeformen af den modelektromotoriske kraft blive nøje overvejet under motordesign- og fremstillingsprocessen i henhold til brugerens faktiske behov og specifikke arbejdsforhold for at sikre motorens ydeevne og stabilitet og forbedre motorens energieffektivitet.
Copyright: Denne artikel er et genoptryk af det offentlige WeChat-nummer "电机技术及应用", det originale link https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw
Denne artikel repræsenterer ikke vores virksomheds synspunkter. Hvis du har andre meninger eller synspunkter, bedes du rette os!
Opslagstidspunkt: 20. august 2024