FEM inversa dun motor síncrono de imán permanente

FEM inversa dun motor síncrono de imán permanente

1. Como se xera a onda electromagnética inversa?

A xeración da forza electromotriz inversa é doada de entender. O principio é que o condutor corta as liñas de forza magnéticas. Mentres haxa movemento relativo entre as dúas, o campo magnético pode estar estacionario e o condutor o corta, ou o condutor pode estar estacionario e o campo magnético moverse.

Para os motores síncronos de imán permanente, as súas bobinas están fixadas no estator (condutor) e os imáns permanentes están fixos 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 chama forza electromotriz inversa? Como o nome indica, a dirección da forza electromotriz inversa E é oposta á dirección da tensión terminal U (como se mostra na Figura 1).

Figura 1

2. Cal é a relación entre a forza electromotriz inversa e a tensión nos terminales?

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

A proba de forza electromotriz inversa realízase xeralmente sen carga, sen corrente e a unha velocidade de 1000 rpm. Xeralmente, o valor de 1000 rpm defínese como coeficiente de forza electromotriz inversa = valor/velocidade media da forza electromotriz inversa. O coeficiente de forza electromotriz inversa é un parámetro importante do motor. Cómpre sinalar aquí que a forza electromotriz inversa baixo carga cambia constantemente antes de que a velocidade sexa estable. Da fórmula (1), podemos saber que a forza electromotriz inversa baixo carga é menor que a tensión dos terminais. Se a forza electromotriz inversa é maior que a tensión dos terminais, 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 inversa é aproximadamente igual á tensión dos terminais e está limitado polo valor nominal da tensión dos terminais.

3. O significado físico da forza electromotriz inversa

Imaxina o que pasaría se a forza electromotriz inversa non existise? Na ecuación (1), podemos ver que sen a forza electromotriz inversa, todo o motor é equivalente a unha resistencia pura, converténdose nun dispositivo que xera moita calor, o que é contrario á conversión de enerxía eléctrica en enerxía mecánica do motor. Na ecuación de conversión de enerxía eléctricaUIt 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 un tipo de enerxía de perda de calor, canto menor 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 inversa.Noutras palabras, a forza electromotriz inversa utilízase 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, a forza electromotriz inversa consome enerxía eléctrica no circuíto, pero non é unha "perda". A parte da enerxía eléctrica correspondente á forza electromotriz inversa converterase en enerxía útil para equipos eléctricos, como a enerxía mecánica dos motores, a enerxía química das baterías, etc.

Disto pódese ver que a magnitude da forza electromotriz inversa significa a capacidade do equipo eléctrico para converter a enerxía de entrada total en enerxía útil, o que reflicte o nivel da capacidade de conversión do equipo eléctrico.

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

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.
Baseándome na fórmula anterior, creo que todo o mundo pode mencionar algúns factores que afectan á magnitude da forza electromotriz inversa. Aquí tes un artigo para resumilo:

(1) A fem inversa é igual á taxa de cambio do fluxo magnético. Canto maior sexa a velocidade, maior será a taxa de cambio e maior será a fem inversa.

(2) O fluxo magnético en si 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 será a forza electromotriz inversa.

(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 soa espira 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 forza electromotriz inversa.

(5) A resistencia magnética está relacionada co entreferro e a coordinación polo-ranura. Canto maior sexa o entreferro, maior será a resistencia magnética e menor a forza electromotriz inversa. A coordinación polo-ranura é máis complicada e require unha análise específica.

(6) A forza magnetomotriz está relacionada co magnetismo residual do imán e coa área efectiva do imán. Canto maior sexa o magnetismo residual, maior será a forza electromotriz inversa. A área efectiva está relacionada coa dirección da 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 forza electromotriz inversa.

En resumo, os factores que afectan á forza electromotriz inversa inclúen a velocidade de rotación, o número de voltas por ranura, o número de fases, o número de ramas paralelas, o paso completo e curto, o circuíto magnético do motor, a lonxitude do entreferro, a coincidencia polo-ranura, o magnetismo residual do aceiro magnético, a colocación e o tamaño do aceiro magnético, a dirección da magnetización do aceiro magnético e a temperatura.

5. Como seleccionar o tamaño da forza electromotriz inversa no deseño dun motor?

No deseño de motores, a forza electromotriz inversa E é moi importante. Se a forza electromotriz inversa está ben deseñada (tamaño axeitado, baixa distorsión da forma de onda), o motor é bo. A forza electromotriz inversa ten varios efectos importantes no motor:

1. A magnitude da forza electromotriz traseira 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 da contraelectromoción afecta o par de ondulación do motor e a suavidade da saída de par cando o motor está en funcionamento.
3. A magnitude da forza electromotriz traseira determina directamente o coeficiente de par do motor, e o coeficiente da forza electromotriz traseira é proporcional ao coeficiente de par.
Disto, pódense obter as seguintes contradicións no deseño do motor:
a. Cando a forza electromotriz traseira é grande, o motor pode manter un par elevado na corrente límite do controlador na área de funcionamento a baixa velocidade, pero non pode xerar par a alta velocidade e nin sequera pode alcanzar a velocidade esperada;
b. Cando a forza electromotriz traseira é pequena, o motor aínda ten capacidade de saída na área de alta velocidade, pero o par non se pode alcanzar coa mesma corrente de controlador a baixa velocidade.

6. O impacto positivo da contraelectromoción nos motores de imán permanente.

A existencia dunha forza electromotriz inversa é moi importante para o funcionamento dos motores de imán permanente. Pode achegar algunhas vantaxes e funcións especiais aos motores:
a. Aforro de enerxía
A forza electromotriz inversa xerada polos motores de imán permanente pode reducir a corrente do motor, reducindo así a perda de potencia, reducindo a perda de enerxía e conseguindo o propósito de aforro de enerxía.
b. Aumentar o par de torsión
A forza electromotriz inversa é oposta á tensión de alimentación. Cando a velocidade do motor aumenta, a forza electromotriz inversa tamén aumenta. A tensión inversa reducirá a inductancia do enrolamento do motor, o que resultará nun 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 perda potencia, debido á existencia de EMF inversa, pode seguir xerando fluxo magnético e facer que o rotor siga xirando, o que forma o efecto de velocidade inversa de EMF inversa, que é moi útil nalgunhas aplicacións, como máquinas-ferramenta e outros equipos.

En resumo, a forza electromotriz inversa é un elemento indispensable dos motores de imán permanente. Aporta moitas vantaxes aos motores de imán permanente e desempeña un papel moi importante no deseño e fabricación de motores. O tamaño e a forma de onda da forza electromotriz inversa 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 da forza electromotriz inversa inflúen de xeito importante no rendemento e a estabilidade do motor.

Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)é un fabricante profesional de motores síncronos de imán permanente. O noso centro técnico conta con máis de 40 persoas de I+D, divididas en tres departamentos: deseño, proceso e probas, especializadas na investigación e desenvolvemento, deseño e innovación de procesos de motores síncronos de imán permanente. Mediante software de deseño profesional e programas especiais de deseño de motores de imán permanente de desenvolvemento propio, durante o proceso de deseño e fabricación do motor, o tamaño e a forma de onda da forza electromotriz traseira serán considerados 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 súa eficiencia enerxética.

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 os puntos de vista da nosa empresa. Se tes opinións ou puntos de vista diferentes, corríxenos!