EMF traseiro do motor síncrono de imán permanente

EMF traseiro do motor síncrono de imán permanente

1. Como se xera a volta EMF?

A xeración de forza electromotriz posterior é fácil de entender. O principio é que o condutor corta as liñas de forza magnéticas. Mentres haxa movemento relativo entre ambos, o campo magnético pode estar estacionario e o condutor cortalo, ou o condutor pode estar estacionario e o campo magnético móvese.

Para os motores síncronos de imáns permanentes, as súas bobinas están fixadas no estator (condutor) e os imáns permanentes están fixados no rotor (campo magnético). Cando o rotor xira, o campo magnético xerado polos imáns permanentes do rotor xirará, e será cortado polas bobinas do estator, xerando forza electromotriz inversa nas bobinas. Por que se lle chama forza electromotriz inversa? Como o nome indica, a dirección da forza electromotriz traseira E é oposta á dirección da tensión terminal U (como se mostra na Figura 1).

Figura 1

2.Cal é a relación entre a voltaxe EMF e a tensión terminal?

Na figura 1 pódese ver que a relación entre a forza electromotriz posterior e a tensión terminal baixo carga é:

A proba de forza electromotriz posterior realízase xeralmente en condicións sen carga, sen corrente e a unha velocidade de 1000 rpm. Xeralmente, o valor de 1000 rpm defínese como coeficiente de EMF inverso = valor/velocidade medio de EMF inverso. O coeficiente back-EMF é un parámetro importante do motor. Nótese aquí que a EMF posterior baixo carga cambia constantemente antes de que a velocidade sexa estable. A partir da fórmula (1), podemos saber que a forza electromotriz posterior baixo carga é menor que a tensión do terminal. Se a forza electromotriz posterior é maior que a tensión do terminal, convértese nun xerador e emite tensión ao exterior. Dado que a resistencia e a corrente no traballo real son pequenas, o valor da forza electromotriz posterior é aproximadamente igual á tensión do terminal e está limitado polo valor nominal da tensión do terminal.

3. O significado físico da forza electromotriz posterior

Imaxina que pasaría se non existise o EMF traseiro? A partir da ecuación (1), podemos ver que sen a FEM traseira, todo o motor equivale a unha resistencia pura, converténdose nun dispositivo que xera moita calor, o que é contrario á conversión do motor de enerxía eléctrica en enerxía mecánica. a ecuación de conversión de enerxía eléctrica,UIt é a enerxía eléctrica de entrada, como a enerxía eléctrica de entrada a unha batería, motor ou transformador; I2Rt é a enerxía de perda de calor en cada circuíto, que é unha especie de enerxía de perda de calor, canto menor sexa mellor; a diferenza entre a enerxía eléctrica de entrada e a enerxía eléctrica de perda de calor, é a enerxía útil correspondente á forza electromotriz posterior. Noutras palabras, a CEM traseira úsase para xerar enerxía útil e está inversamente relacionada coa perda de calor. Canto maior sexa a enerxía de perda de calor, menor será a enerxía útil alcanzable. Obxectivamente falando, a forza electromotriz posterior consome enerxía eléctrica no circuíto, pero non é unha "perda". A parte de enerxía eléctrica correspondente á forza electromotriz posterior converterase en enerxía útil para equipos eléctricos, como enerxía mecánica dos motores, enerxía química das baterías, etc.

Pódese ver a partir diso que o tamaño da forza electromotriz traseira significa a capacidade do equipo eléctrico para converter a enerxía total de entrada en enerxía útil, o que reflicte o nivel de capacidade de conversión do equipo eléctrico.

4. De que depende a magnitude da forza electromotriz posterior?

A fórmula de cálculo da forza electromotriz inversa é:

E é a forza electromotriz da bobina, ψ é o fluxo magnético, f é a frecuencia, N é o número de voltas e Φ é o fluxo magnético.
Con base na fórmula anterior, creo que todos poden dicir algúns factores que afectan a magnitude da forza electromotriz posterior. Aquí tedes un artigo para resumir:

(1) EMF inverso é igual á taxa de cambio do fluxo magnético. Canto maior sexa a velocidade, maior será a taxa de cambio e maior será a EMF traseira.

(2) O propio fluxo magnético é igual ao número de voltas multiplicado polo fluxo magnético dunha soa volta. Polo tanto, canto maior sexa o número de voltas, maior será o fluxo magnético e maior EMF posterior.

(3) O número de voltas está relacionado co esquema de enrolamento, como a conexión estrela-triángulo, o número de voltas por ranura, o número de fases, o número de dentes, o número de ramas paralelas e o esquema de paso completo ou curto.

(4) O fluxo magnético dunha volta é igual á forza magnetomotriz dividida pola resistencia magnética. Polo tanto, canto maior sexa a forza magnetomotriz, menor será a resistencia magnética na dirección do fluxo magnético e maior será a EMF traseira.

(5) A resistencia magnética está relacionada co espazo de aire e a coordinación polo-slot. Canto maior sexa o espazo de aire, maior será a resistencia magnética e menor será a EMF traseira. A coordinación polo-slot é máis complicada e require unha análise específica.

(6) A forza magnetomotriz está relacionada co magnetismo residual do imán e a área efectiva do imán. Canto maior sexa o magnetismo residual, maior será a EMF traseira. A área efectiva está relacionada coa dirección de magnetización, o tamaño e a colocación do imán e require unha análise específica.

(7) O magnetismo residual está relacionado coa temperatura. Canto maior sexa a temperatura, menor será a EMF traseira.

En resumo, os factores que afectan a EMF traseira inclúen a velocidade de rotación, o número de voltas por ranura, o número de fases, o número de ramas paralelas, o paso total e o paso curto, o circuíto magnético do motor, a lonxitude do espazo de aire, a correspondencia entre polos e o magnetismo residual do aceiro magnético. , colocación e tamaño do aceiro magnético, dirección de magnetización do aceiro magnético e temperatura.

5. Como seleccionar o tamaño da forza electromotriz traseira no deseño do motor?

No deseño do motor, a volta EMF E é moi importante. Se o EMF traseiro está ben deseñado (tamaño axeitado, baixa distorsión da forma de onda), o motor é bo. O EMF traseiro ten varios efectos importantes no motor:

1. A magnitude do EMF traseiro determina o punto magnético débil do motor e o punto magnético débil determina a distribución do mapa de eficiencia do motor.
2. A taxa de distorsión da forma de onda EMF traseira afecta o par de ondulación do motor e a suavidade da saída do par cando o motor está funcionando.
3. A magnitude do EMF traseiro determina directamente o coeficiente de torque do motor, e o coeficiente de EMF traseiro é proporcional ao coeficiente de torque.
A partir diso, pódense obter as seguintes contradicións no deseño do motor:
a. Cando o EMF traseiro é grande, o motor pode manter un alto par na corrente límite do controlador na zona de operación de baixa velocidade, pero non pode emitir o par a alta velocidade e mesmo non pode alcanzar a velocidade esperada;
b. Cando o EMF traseiro é pequeno, o motor aínda ten capacidade de saída na zona de alta velocidade, pero o par non se pode alcanzar coa mesma corrente do controlador a baixa velocidade.

6. O impacto positivo dos EMF traseiros nos motores de imáns permanentes.

A existencia de EMF posterior é moi importante para o funcionamento dos motores de imáns permanentes. Pode aportar algunhas vantaxes e funcións especiais aos motores:
a. Aforro de enerxía
O EMF posterior xerado polos motores de imán permanente pode reducir a corrente do motor, reducindo así a perda de enerxía, reducindo a perda de enerxía e conseguindo o propósito de aforro de enerxía.
b. Aumentar o par
O EMF traseiro é oposto á tensión da fonte de alimentación. Cando a velocidade do motor aumenta, a EMF traseira tamén aumenta. A tensión inversa reducirá a inductancia do enrolamento do motor, o que provocará un aumento da corrente. Isto permite que o motor xere un par adicional e mellore o rendemento de potencia do motor.
c. Desaceleración inversa
Despois de que o motor de imán permanente perde potencia, debido á existencia de EMF traseiro, pode seguir xerando fluxo magnético e facer que o rotor siga xirando, o que forma o efecto da velocidade inversa de EMF posterior, que é moi útil nalgunhas aplicacións, como como máquinas ferramenta e outros equipos.

En resumo, a EMF traseira é un elemento indispensable dos motores de imáns permanentes. Aporta moitos beneficios aos motores de imáns permanentes e xoga un papel moi importante no deseño e fabricación de motores. O tamaño e a forma de onda do EMF posterior dependen de factores como o deseño, o proceso de fabricación e as condicións de uso do motor de imán permanente. O tamaño e a forma de onda do EMF traseiro teñen unha influencia importante no rendemento e estabilidade do motor.

Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)é un fabricante profesional de motores síncronos de imáns permanentes. O noso centro técnico conta con máis de 40 persoal de I+D, dividido en tres departamentos: deseño, proceso e probas, especializados na investigación e desenvolvemento, deseño e innovación de procesos de motores síncronos de imáns permanentes. Usando software de deseño profesional e programas especiais de deseño de motores de imán permanente desenvolvidos por si mesmo, durante o proceso de deseño e fabricación do motor, o tamaño e a forma de onda da forza electromotriz traseira consideraranse coidadosamente segundo as necesidades reais e as condicións de traballo específicas do usuario para garantir o rendemento e a estabilidade do motor e mellorar a eficiencia enerxética do motor.

Copyright: este artigo é unha reimpresión do número público de WeChat "电机技术及应用", a ligazón orixinal https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw

Este artigo non representa as opinións da nosa empresa. Se tes opinións ou puntos de vista diferentes, corríxenos!