Az állandó mágneses szinkronmotor hátsó EMF-je

Az állandó mágneses szinkronmotor hátsó EMF-je

1. Hogyan keletkezik a back EMF?

Az ellentétes elektromotoros erő keletkezése könnyen érthető. Az elv az, hogy a vezető elvágja a mágneses erővonalakat. Amíg a kettő között relatív mozgás van, a mágneses mező lehet álló és a vezető elvágja, vagy a vezető lehet álló és a mágneses mező mozog.

Az állandó mágneses szinkronmotorok esetében a tekercseik az állórészhez (vezető), az állandó mágnesek pedig a forgórészhez (mágneses mező) vannak rögzítve. Amikor a forgórész forog, a forgórészen lévő állandó mágnesek által létrehozott mágneses mező forogni kezd, és az állórészen lévő tekercsek megszakítják azt, ami visszafelé irányuló elektromotoros erőt generál a tekercsekben. Miért nevezik ezt visszafelé irányuló elektromotoros erőnek? Ahogy a neve is sugallja, a visszafelé irányuló elektromotoros erő (E) iránya ellentétes a kapocsfeszültség (U) irányával (ahogy az az 1. ábrán látható).

1. ábra

2. Mi a kapcsolat a visszelektromotoros erő és a kapocsfeszültség között?

Az 1. ábrán látható, hogy a terhelés alatti ellentétes elektromotoros erő és a kapocsfeszültség közötti összefüggés a következő:

Az ellenelektromotoros erő vizsgálatát általában terhelés nélküli állapotban, áram nélkül, 1000 ford/perc fordulatszámon végzik. Általában az 1000 ford/perc értéket a következőképpen definiálják: ellenelektromotoros erő együttható = átlagos ellenelektromotoros erő érték/fordulatszám. Az ellenelektromotoros erő együttható a motor fontos paramétere. Itt meg kell jegyezni, hogy a terhelés alatti ellenelektromotoros erő folyamatosan változik, mielőtt a fordulatszám stabilizálódik. Az (1) képletből kiderül, hogy a terhelés alatti ellenelektromotoros erő kisebb, mint a kapocsfeszültség. Ha az ellenelektromotoros erő nagyobb, mint a kapocsfeszültség, akkor generátorrá válik, és feszültséget ad ki a külvilágra. Mivel a tényleges munka során az ellenállás és az áram kicsi, az ellenelektromotoros erő értéke megközelítőleg megegyezik a kapocsfeszültséggel, és a kapocsfeszültség névleges értéke korlátozza.

3. A fordított elektromotoros erő fizikai jelentése

Képzeljük el, mi történne, ha nem létezne a fordított elektromotoros erő (back EMF)? Az (1) egyenletből láthatjuk, hogy a fordított elektromotoros erő nélkül a teljes motor egy tiszta ellenállással egyenértékű, és egy olyan eszközzé válik, amely sok hőt termel, ami ellentétes a motor elektromos energiájának mechanikai energiává alakításával. Az elektromos energiaátalakítási egyenletben,UIt a bemeneti elektromos energia, például az akkumulátor, motor vagy transzformátor bemeneti elektromos energiája; I2Rt az egyes áramkörök hőveszteségi energiája, ami egyfajta hőveszteségi energia, minél kisebb, annál jobb; a bemeneti elektromos energia és a hőveszteségi elektromos energia közötti különbség, Ez a hasznos energia, amely a fordított elektromotoros erőnek felel meg.Más szóval, a visszelektromotoros erő hasznos energia előállítására szolgál, és fordítottan arányos a hőveszteséggel. Minél nagyobb a hőveszteségi energia, annál kisebb az elérhető hasznos energia. Objektíven nézve a visszelektromotoros erő elektromos energiát fogyaszt az áramkörben, de ez nem „veszteség”. Az elektromos energia visszelektromotoros erőnek megfelelő része hasznos energiává alakul át az elektromos berendezések számára, például motorok mechanikai energiájává, akkumulátorok kémiai energiájává stb.

Ebből látható, hogy a visszaható elektromotoros erő nagysága a villamos berendezés azon képességét jelenti, hogy a teljes bevitt energiát hasznos energiává alakítsa, ami tükrözi a villamos berendezés konverziós képességének szintjét.

4. Mitől függ az ellenelektromotoros erő nagysága?

Az ellentétes elektromotoros erő kiszámítási képlete a következő:

E a tekercs elektromotoros ereje, ψ a mágneses fluxus, f a frekvencia, N a menetek száma és Φ a mágneses fluxus.
A fenti képlet alapján úgy vélem, mindenki tud mondani néhány tényezőt, amelyek befolyásolják a fordított elektromotoros erő nagyságát. Íme egy cikk összefoglalóként:

(1) A visszirányú elektromágneses erő (back EMF) egyenlő a mágneses fluxus változásának sebességével. Minél nagyobb a sebesség, annál nagyobb a változás sebessége és annál nagyobb a visszirányú elektromágneses erő.

(2) Maga a mágneses fluxus egyenlő a menetek számának és az egy menetből álló mágneses fluxus szorzatával. Ezért minél nagyobb a menetek száma, annál nagyobb a mágneses fluxus és annál nagyobb a back EMF.

(3) A menetszám a tekercselési sémától függ, például csillag-delta kapcsolás, menetszám résekenként, fázisszám, fogszám, párhuzamos ágak száma, valamint teljes vagy rövid menetemelkedésű séma.

(4) Az egymenetes mágneses fluxus egyenlő a magnetomotoros erő és a mágneses ellenállás osztva. Ezért minél nagyobb a magnetomotoros erő, annál kisebb a mágneses ellenállás a mágneses fluxus irányában, és annál nagyobb a back EMF.

(5) A mágneses ellenállás a légréshez és a pólus-horony koordinációhoz kapcsolódik. Minél nagyobb a légrés, annál nagyobb a mágneses ellenállás és annál kisebb a hátsó elektromotoros erő. A pólus-horony koordináció bonyolultabb, és speciális elemzést igényel.

(6) A magnetomotoros erő a mágnes maradék mágnesességéhez és a mágnes effektív területéhez kapcsolódik. Minél nagyobb a maradék mágnesesség, annál nagyobb a hátsó elektromotoros erő. Az effektív terület a mágnesezési iránytól, mérettől és elhelyezéstől függ, és speciális elemzést igényel.

(7) A maradék mágnesesség a hőmérséklettel van összefüggésben. Minél magasabb a hőmérséklet, annál kisebb a visszaverődési erő (back EMF).

Összefoglalva, az ellenelektromos erőt (back EMF) befolyásoló tényezők közé tartozik a forgási sebesség, a menetek száma résekenként, a fázisok száma, a párhuzamos ágak száma, a teljes és a rövid menetemelkedés, a motor mágneses áramköre, a légrés hossza, a pólus-rések illeszkedése, a mágneses acél maradék mágnesessége, a mágneses acél elhelyezése és mérete, a mágneses acél mágnesezési iránya és a hőmérséklet.

5. Hogyan kell kiválasztani az ellen elektromotoros erő nagyságát a motortervezésben?

A motortervezésben a visszirányú elektromotoros erő (EVF) nagyon fontos. Ha a visszirányú elektromotoros erő jól van megtervezve (megfelelő méret, alacsony hullámforma-torzítás), akkor a motor jó. A visszirányú elektromotoros erőnek számos fő hatása van a motorra:

1. A hátsó elektromotoros erő nagysága határozza meg a motor gyenge mágneses pontját, a gyenge mágneses pont pedig a motor hatásfok-térképének eloszlását.
2. A back EMF hullámforma torzítási aránya befolyásolja a motor fodrozódó nyomatékát és a nyomatékkimenet simaságát járó motor esetén.
3. A hátsó EMF nagysága közvetlenül meghatározza a motor nyomaték-együtthatóját, és a hátsó EMF együttható arányos a nyomaték-együtthatóval.
Ebből a motortervezésben a következő ellentmondások vonhatók le:
a. Amikor a hátsó elektromotoros erő nagy, a motor alacsony fordulatszámú működési tartományban a vezérlő határáramánál nagy nyomatékot tud fenntartani, de nagy fordulatszámon nem tud nyomatékot leadni, sőt, a várt fordulatszámot sem tudja elérni;
b. Amikor a hátsó elektromotoros erő kicsi, a motor továbbra is rendelkezik kimeneti kapacitással a nagy sebességű tartományban, de a nyomaték nem érhető el ugyanazon a vezérlőáramon alacsony sebességnél.

6. A visszelektromos erő pozitív hatása az állandó mágneses motorokra.

A visszelektromos erő (back EMF) megléte nagyon fontos az állandó mágneses motorok működéséhez. Számos előnnyel és speciális funkcióval járhat a motorok számára:
a. Energiatakarékosság
Az állandó mágneses motorok által generált hátsó EMF csökkentheti a motor áramát, ezáltal csökkentve a teljesítményveszteséget, az energiaveszteséget és az energiamegtakarítás célját.
b. Növelje a nyomatékot
A fordított EMF ellentétes irányú a tápfeszültséggel. Amikor a motor fordulatszáma növekszik, a fordított EMF is növekszik. A fordított feszültség csökkenti a motor tekercsének induktivitását, ami az áram növekedését eredményezi. Ez lehetővé teszi a motor számára, hogy további nyomatékot generáljon, és javítsa a motor teljesítményét.
c. Hátrameneti lassítás
Miután az állandó mágneses motor elveszíti az erejét, a back EMF (elektromotor ellentétes elektromágneses erő) jelenléte miatt továbbra is mágneses fluxust generálhat, és a rotor tovább foroghat, ami a back EMF fordított sebesség hatását hozza létre, ami bizonyos alkalmazásokban, például szerszámgépekben és egyéb berendezésekben nagyon hasznos.

Röviden, a visszelektromos erő (back EMF) nélkülözhetetlen eleme az állandó mágneses motoroknak. Számos előnnyel jár az állandó mágneses motorok számára, és nagyon fontos szerepet játszik a motorok tervezésében és gyártásában. A visszelektromos erő mérete és hullámformája olyan tényezőktől függ, mint az állandó mágneses motor tervezése, gyártási folyamata és használati körülményei. A visszelektromos erő mérete és hullámformája fontos hatással van a motor teljesítményére és stabilitására.

Anhui Mingteng Állandó Mágneses Elektromechanikus Berendezések Kft. (https://www.mingtengmotor.com/)egy állandó mágneses szinkronmotorok professzionális gyártója. Műszaki központunkban több mint 40 K+F személyzet dolgozik, akik három részlegre oszlanak: tervezés, folyamat és tesztelés, szakterületük az állandó mágneses szinkronmotorok kutatása és fejlesztése, tervezése és folyamatinnovációja. Professzionális tervezőszoftverek és saját fejlesztésű állandó mágneses motorokra vonatkozó speciális tervezőprogramok segítségével a motor tervezése és gyártása során a fordított elektromotoros erő méretét és hullámformáját gondosan figyelembe vesszük a felhasználó tényleges igényei és konkrét munkakörülményei szerint, hogy biztosítsuk a motor teljesítményét és stabilitását, valamint javítsuk a motor energiahatékonyságát.

Copyright: Ez a cikk a „电机技术及应用” WeChat nyilvános számának újranyomtatása, az eredeti hivatkozás https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw

Ez a cikk nem képviseli cégünk álláspontját. Ha eltérő véleménye vagy nézőpontja van, kérjük, javítson ki minket!