Povratni EMF sinkronog motora s permanentnim magnetom
1. Kako nastaje povratni EMF?
Stvaranje povratne elektromotorne sile lako je razumjeti. Princip je da vodič siječe magnetske linije sile. Sve dok postoji relativno gibanje između to dvoje, magnetsko polje može biti stacionarno i vodič ga presijeca, ili vodič može mirovati, a magnetsko polje se pomiče.
Za sinkrone motore s trajnim magnetima, njihove zavojnice su pričvršćene na stator (vodič), a trajni magneti na rotor (magnetsko polje). Kada se rotor okreće, magnetsko polje koje generiraju trajni magneti na rotoru će se okretati i presjeći će ga zavojnice na statoru, generirajući povratnu elektromotornu silu u zavojnicama. Zašto se to zove povratna elektromotorna sila? Kao što naziv sugerira, smjer povratne elektromotorne sile E je suprotan smjeru napona terminala U (kao što je prikazano na slici 1).
Slika 1
2.Kakav je odnos između povratnog EMF-a i napona na terminalu?
Na slici 1 može se vidjeti da je odnos između povratne elektromotorne sile i napona na terminalu pod opterećenjem:
Ispitivanje povratne elektromotorne sile općenito se provodi u uvjetima praznog hoda, bez struje i pri brzini od 1000 o/min. Općenito, vrijednost od 1000 o/min definira se kao koeficijent povratne EMF = prosječna vrijednost/brzina povratne EMF. Povratni EMF koeficijent važan je parametar motora. Ovdje treba napomenuti da se povratna elektromotorna sila pod opterećenjem stalno mijenja prije nego što je brzina stabilna. Iz formule (1) možemo znati da je povratna elektromotorna sila pod opterećenjem manja od napona na terminalu. Ako je povratna elektromotorna sila veća od napona na terminalu, on postaje generator i daje napon prema van. Budući da su otpor i struja u stvarnom radu mali, vrijednost povratne elektromotorne sile približno je jednaka naponu na stezaljkama i ograničena je nazivnom vrijednošću napona na stezaljkama.
3. Fizičko značenje povratne elektromotorne sile
Zamislite što bi se dogodilo da povratni EMF ne postoji? Iz jednadžbe (1) možemo vidjeti da je bez povratnog EMF-a cijeli motor ekvivalentan čistom otporniku, postajući uređaj koji stvara puno topline, što je u suprotnosti s pretvaranjem električne energije u mehaničku energiju motora. jednadžba pretvorbe električne energije
,Ulazna električna energija, kao što je ulazna električna energija u bateriju, motor ili transformator; I2Rt je energija gubitka topline u svakom krugu, što je vrsta gubitka energije topline, što manji to bolje; razlika između ulazne električne energije i električne energije gubitka topline, to je korisna energija koja odgovara povratnoj elektromotornoj sili
.Drugim riječima, povratni EMF se koristi za stvaranje korisne energije i obrnuto je povezan s gubitkom topline. Što je veći gubitak toplinske energije, to je manja ostvariva korisna energija. Objektivno gledano, povratna elektromotorna sila troši električnu energiju u krugu, ali to nije "gubitak". Dio električne energije koji odgovara povratnoj elektromotornoj sili pretvorit će se u korisnu energiju za električnu opremu, kao što je mehanička energija motora, kemijska energija baterija itd.
Iz ovoga je vidljivo da veličina povratne elektromotorne sile označava sposobnost električne opreme da pretvori ukupnu ulaznu energiju u korisnu energiju, što odražava razinu pretvorbene sposobnosti električne opreme.
4. O čemu ovisi veličina povratne elektromotorne sile?
Formula za izračun povratne elektromotorne sile je:
E je elektromotorna sila zavojnice, ψ je magnetski tok, f je frekvencija, N je broj zavoja, a Φ je magnetski tok.
Na temelju gornje formule, vjerujem da svatko vjerojatno može reći nekoliko čimbenika koji utječu na veličinu povratne elektromotorne sile. Evo članka za sažetak:
(1) Povratni EMF jednak je brzini promjene magnetskog toka. Što je veća brzina, to je veća stopa promjene i veći povratni EMF.
(2) Sam magnetski tok jednak je broju zavoja pomnoženom s jednostrukim magnetskim tokom. Stoga, što je veći broj zavoja, to je veći magnetski tok i veći povratni EMF.
(3) Broj zavoja povezan je sa shemom namota, kao što je veza zvijezda-trokut, broj zavoja po utoru, broj faza, broj zubaca, broj paralelnih grana i shema s punim ili kratkim korakom.
(4) Magnetski tok jednog zavoja jednak je magnetomotornoj sili podijeljenoj s magnetskim otporom. Stoga, što je veća magnetomotorna sila, to je manji magnetski otpor u smjeru magnetskog toka i veći povratni EMF.
(5) Magnetski otpor povezan je sa zračnim rasporom i koordinacijom polova i utora. Što je veći zračni raspor, veći je magnetski otpor i manji povratni EMF. Koordinacija stup-utor je složenija i zahtijeva posebnu analizu.
(6) Magnetomotorna sila povezana je s rezidualnim magnetizmom magneta i efektivnom površinom magneta. Što je veći rezidualni magnetizam, to je veći povratni EMF. Efektivno područje povezano je sa smjerom magnetizacije, veličinom i položajem magneta i zahtijeva posebnu analizu.
(7) Rezidualni magnetizam povezan je s temperaturom. Što je viša temperatura, manji je povratni EMF.
Ukratko, čimbenici koji utječu na povratni EMF uključuju brzinu rotacije, broj zavoja po utoru, broj faza, broj paralelnih grana, puni i kratki korak, magnetski krug motora, duljinu zračnog raspora, podudaranje polova i utora, rezidualni magnetizam magnetskog čelika , položaj i veličina magnetskog čelika, smjer magnetizacije magnetskog čelika i temperatura.
5. Kako odabrati veličinu povratne elektromotorne sile u dizajnu motora?
U dizajnu motora, povratni EMF E je vrlo važan. Ako je povratni EMF dobro dizajniran (odgovarajuća veličina, nisko izobličenje valnog oblika), motor je dobar. Povratni EMF ima nekoliko glavnih učinaka na motor:
1. Veličina povratnog EMF-a određuje slabu magnetsku točku motora, a slaba magnetska točka određuje distribuciju karte učinkovitosti motora.
2. Stopa izobličenja valnog oblika povratnog EMF-a utječe na moment valovitosti motora i glatkoću izlaznog momenta kada motor radi.
3. Veličina povratnog EMF-a izravno određuje koeficijent zakretnog momenta motora, a koeficijent povratnog EMF-a proporcionalan je koeficijentu zakretnog momenta.
Iz ovoga se mogu dobiti sljedeće kontradikcije u dizajnu motora:
a. Kada je povratni EMF velik, motor može održavati visoki zakretni moment pri graničnoj struji regulatora u radnom području male brzine, ali ne može dati zakretni moment pri velikoj brzini, pa čak ni ne može postići očekivanu brzinu;
b. Kada je povratni EMF mali, motor još uvijek ima izlazni kapacitet u području velike brzine, ali moment se ne može postići pri istoj struji regulatora pri maloj brzini.
6. Pozitivan utjecaj povratnog EMF-a na motore s permanentnim magnetima.
Postojanje povratnog EMF-a vrlo je važno za rad motora s permanentnim magnetima. Može donijeti neke prednosti i posebne funkcije motorima:
a. Ušteda energije
Povratni EMF koji generiraju motori s trajnim magnetima može smanjiti struju motora, čime se smanjuje gubitak snage, smanjuje gubitak energije i postiže svrha uštede energije.
b. Povećajte okretni moment
Povratni EMF je suprotan naponu napajanja. Kada se brzina motora povećava, povećava se i povratni EMF. Obrnuti napon će smanjiti induktivitet namota motora, što će rezultirati povećanjem struje. To omogućuje motoru stvaranje dodatnog okretnog momenta i poboljšanje performansi snage motora.
c. Usporenje unatrag
Nakon što motor s permanentnim magnetom izgubi snagu, zbog postojanja povratnog EMF-a, on može nastaviti generirati magnetski tok i natjerati rotor da se nastavi okretati, što stvara učinak povratne brzine povratnog EMF-a, što je vrlo korisno u nekim primjenama, npr. kao alatni strojevi i druga oprema.
Ukratko, povratni EMF je neizostavan element motora s permanentnim magnetima. Donosi mnoge prednosti motorima s trajnim magnetima i igra vrlo važnu ulogu u dizajnu i proizvodnji motora. Veličina i valni oblik povratnog EMF-a ovise o čimbenicima kao što su dizajn, proizvodni proces i uvjeti uporabe motora s permanentnim magnetom. Veličina i valni oblik povratnog EMF-a imaju važan utjecaj na performanse i stabilnost motora.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)je profesionalni proizvođač sinkronih motora s trajnim magnetima. Naš tehnički centar ima više od 40 istraživačko-razvojnih djelatnika, podijeljenih u tri odjela: dizajn, proces i testiranje, specijaliziranih za istraživanje i razvoj, dizajn i procesne inovacije sinkronih motora s trajnim magnetima. Upotrebom profesionalnog softvera za dizajn i posebnih programa za dizajn motora s permanentnim magnetima koje smo sami razvili, tijekom dizajna motora i procesa proizvodnje, veličina i valni oblik povratne elektromotorne sile pažljivo će se razmotriti u skladu sa stvarnim potrebama i specifičnim radnim uvjetima korisnika kako bi se osiguralo performanse i stabilnost motora i poboljšati energetsku učinkovitost motora.
Autorska prava: Ovaj je članak pretisak javnog broja WeChata “电机技术及应用”, izvorna poveznica https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw
Ovaj članak ne predstavlja stavove naše tvrtke. Ako imate drugačije mišljenje ili stavove, ispravite nas!
Vrijeme objave: 20. kolovoza 2024