Tilbage EMF af Permanent Magnet Synchronous Motor
1. Hvordan genereres tilbage-EMF?
Genereringen af tilbage elektromotorisk 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 stationært, og magnetfeltet bevæger sig.
For permanentmagnet synkronmotorer er deres spoler fastgjort på statoren (leder), og permanente magneter er fastgjort på rotoren (magnetfelt). Når rotoren roterer, vil det magnetiske felt, der genereres af de permanente magneter på rotoren, rotere og vil blive skåret af spolerne på statoren, hvilket genererer tilbage elektromotorisk kraft i spolerne. Hvorfor kaldes det tilbage elektromotorisk kraft? Som navnet antyder, er retningen af den tilbage elektromotoriske kraft E modsat retningen af terminalspændingen U (som vist i figur 1).
Figur 1
2.Hvad er forholdet mellem tilbage-EMK og terminalspænding?
Det kan ses af figur 1, at forholdet mellem den tilbagegående elektromotoriske kraft og terminalspændingen under belastning er:
Den tilbageelektromotoriske krafttest udføres generelt uden belastning, uden strøm og ved en hastighed på 1000 rpm. Generelt er værdien af 1000 rpm defineret som back-EMF-koefficient = gennemsnitlig back-EMF-værdi/hastighed. Back-EMF-koefficient er en vigtig parameter for motoren. Det skal her bemærkes, at back-EMF under belastning konstant ændrer sig, før hastigheden er stabil. Fra formel (1) kan vi vide, at den tilbage elektromotoriske kraft under belastning er mindre end terminalspændingen. Hvis den tilbage elektromotoriske kraft er større end terminalspændingen, bliver den en generator og udsender spænding til ydersiden. Da modstanden og strømmen i det faktiske arbejde er små, er værdien af den tilbage elektromotoriske kraft omtrent lig med terminalspændingen og er begrænset af den nominelle værdi af terminalspændingen.
3. Den fysiske betydning af tilbage elektromotorisk kraft
Forestil dig, hvad der ville ske, hvis den bagerste EMF ikke eksisterede? Fra ligning (1) kan vi se, at uden den bageste EMF svarer hele motoren til en ren modstand, der bliver en enhed, der genererer meget varme, hvilket er i modstrid med motorens omdannelse af elektrisk energi til mekanisk energi. ligningen for omdannelse af elektrisk energi
,UI Det er input elektrisk energi, såsom input elektrisk energi til et batteri, motor eller transformer; I2Rt er varmetabsenergien i hvert kredsløb, som er en slags varmetabsenergi, jo mindre jo bedre; forskellen mellem den input elektriske energi og varmetabet elektrisk energi, Det er den nyttige energi svarende til den tilbage elektromotoriske kraft
.Med andre ord bruges tilbage EMF til at generere nyttig energi og er omvendt relateret til varmetab. Jo større varmetabsenergien er, desto mindre er den opnåelige nytteenergi. Objektivt set forbruger tilbage elektromotorisk kraft elektrisk energi i kredsløbet, men det er ikke et "tab". Den del af elektrisk energi, der svarer til den tilbageelektromotoriske kraft, vil blive omdannet til nyttig energi til elektrisk udstyr, såsom mekanisk energi af motorer, kemisk energi af batterier mv.
Det ses heraf, at størrelsen af den tilbage elektromotoriske kraft betyder det elektriske udstyrs evne til at omdanne den samlede inputenergi til nyttig energi, hvilket afspejler niveauet af det elektriske udstyrs omdannelsesevne.
4. Hvad afhænger størrelsen af tilbage elektromotorisk kraft af?
Beregningsformlen for tilbage elektromotorisk 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 sige et par faktorer, der påvirker størrelsen af den tilbage elektromotoriske kraft. Her er en artikel at opsummere:
(1) Back EMF er lig med ændringshastigheden af magnetisk flux. Jo højere hastighed, jo større ændringshastighed og jo større tilbage-EMK.
(2) Selve den magnetiske flux er lig med antallet af vindinger ganget med den magnetiske flux med en enkelt omgang. Derfor, jo højere antal drejninger, jo større er den magnetiske flux og desto større tilbage-EMK.
(3) Antallet af vindinger er relateret til viklingsskemaet, såsom stjerne-trekant-forbindelse, antal vindinger pr. spalte, antal faser, antal tænder, antal parallelle grene og fuld- eller kort-pitch-skema.
(4) Single-turn magnetisk flux er lig med magnetomotorisk kraft divideret med magnetisk modstand. Derfor, jo større magnetomotorisk kraft, jo mindre er den magnetiske modstand i retning af magnetisk flux, og jo større er den tilbage-EMK.
(5) Magnetisk modstand er relateret til luftgab og pol-slids-koordination. Jo større luftgabet er, desto større er den magnetiske modstand og jo mindre er den bageste EMF. Pole-slot-koordination er mere kompliceret og kræver specifik analyse.
(6) Magnetomotorisk kraft er relateret til magnetens resterende magnetisme og magnetens effektive område. Jo større resterende magnetisme, desto højere er EMF på bagsiden. Det effektive område er relateret til magnetiseringsretningen, størrelsen og placeringen af magneten og kræver specifik analyse.
(7) Restmagnetisme er relateret til temperatur. Jo højere temperatur, jo mindre er EMF på bagsiden.
Sammenfattende inkluderer de faktorer, der påvirker tilbage-EMF rotationshastighed, antal drejninger pr. spalte, antal faser, antal parallelle forgreninger, fuld pitch og kort pitch, motormagnetisk kredsløb, luftgab-længde, pol-slot-tilpasning, magnetisk stålrestmagnetisme , magnetisk stålplacering og størrelse, magnetisk stålmagnetiseringsretning og temperatur.
5. Hvordan vælger man størrelsen på tilbage elektromotorisk kraft i motordesign?
I motordesign er tilbage EMF E meget vigtig. Hvis den bagerste EMF er godt designet (passende størrelse, lav bølgeformsforvrængning), er motoren god. Den bagerste EMF har flere store effekter på motoren:
1. Størrelsen af den bageste EMF bestemmer motorens svage magnetiske punkt, og det svage magnetiske punkt bestemmer fordelingen af motoreffektivitetskortet.
2. Forvrængningshastigheden af den tilbageliggende EMF-bølgeform påvirker motorens rippeldrejningsmoment og jævnheden af drejningsmomentoutputtet, når motoren kører.
3. Størrelsen af den bageste EMF bestemmer direkte motorens drejningsmomentkoefficient, og den bageste EMF-koefficient er proportional med drejningsmomentkoefficienten.
Ud fra dette kan følgende modsætninger i motordesign opnås:
en. Når den bageste EMF er stor, kan motoren opretholde et højt drejningsmoment ved controllerens grænsestrøm i lavhastighedsdriftsområdet, men den kan ikke udsende drejningsmoment ved høj hastighed og kan endda ikke nå den forventede hastighed;
b. Når den bageste EMF er lille, har motoren stadig udgangskapacitet i højhastighedsområdet, men drejningsmomentet kan ikke opnås ved den samme controllerstrøm ved lav hastighed.
6. Den positive indvirkning af tilbage-EMK på permanentmagnetmotorer.
Eksistensen af tilbage EMF er meget vigtig for driften af permanentmagnetmotorer. Det kan bringe nogle fordele og specielle funktioner til motorerne:
en. Energibesparelse
Den bagerste EMF genereret af permanentmagnetmotorer kan reducere motorens strøm og derved reducere strømtab, reducere energitab og opnå formålet med energibesparelse.
b. Øg drejningsmomentet
Den bageste EMF er modsat strømforsyningsspændingen. Når motorhastigheden stiger, øges den bageste EMF også. Omvendt spænding vil reducere induktansen af motorviklingen, hvilket resulterer i en stigning i strømmen. Dette gør det muligt for motoren at generere yderligere drejningsmoment og forbedre motorens ydeevne.
c. Omvendt deceleration
Efter at permanentmagnetmotoren mister strøm, på grund af eksistensen af tilbage-EMF, kan den fortsætte med at generere magnetisk flux og få rotoren til at fortsætte med at rotere, hvilket danner effekten af tilbage-EMF-omvendt hastighed, hvilket er meget nyttigt i nogle applikationer, som f.eks. som værktøjsmaskiner og andet udstyr.
Kort sagt, tilbage EMF er 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 tilbage-EMF afhænger af faktorer såsom design, fremstillingsproces og brugsbetingelser for permanentmagnetmotoren. Størrelsen og bølgeformen af tilbage-EMF har en vigtig indflydelse på motorens ydeevne og stabilitet.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)er en professionel producent af permanentmagnet synkronmotorer. Vores tekniske center har mere end 40 F&U-medarbejdere, opdelt i tre afdelinger: design, proces og test, med speciale i forskning og udvikling, design og procesinnovation af permanentmagnet synkronmotorer. Ved hjælp af professionel designsoftware og selvudviklede permanentmagnetmotor-specialdesignprogrammer vil størrelsen og bølgeformen af den tilbageelektromotoriske kraft under motordesign- og fremstillingsprocessen blive nøje overvejet 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 forskellige meninger eller synspunkter, så ret os venligst!
Indlægstid: 20. august 2024