Achter-EMK van synchrone motor met permanente magneet

Achter-EMK van synchrone motor met permanente magneet

1. Hoe wordt tegen-EMF gegenereerd?

Het genereren van elektromotorische kracht in de rug is gemakkelijk te begrijpen. Het principe is dat de geleider de magnetische krachtlijnen doorsnijdt. Zolang er relatieve beweging tussen de twee is, kan het magnetische veld stationair zijn en de geleider het doorsnijdt, of de geleider kan stationair zijn en het magnetische veld beweegt.

Bij synchrone motoren met permanente magneten zijn de spoelen op de stator (geleider) bevestigd en de permanente magneten op de rotor (magnetisch veld). Wanneer de rotor draait, zal het magnetische veld dat wordt gegenereerd door de permanente magneten op de rotor, roteren en worden afgesneden door de spoelen op de stator, waardoor er elektromotorische kracht in de spoelen wordt gegenereerd. Waarom wordt dit elektromotorische kracht genoemd? Zoals de naam al doet vermoeden, is de richting van de achterste elektromotorische kracht E tegengesteld aan de richting van de klemspanning U (zoals weergegeven in figuur 1).

Figuur 1

2.Wat is de relatie tussen tegen-EMK en klemspanning?

Uit figuur 1 blijkt dat de relatie tussen de achterste elektromotorische kracht en de klemspanning onder belasting:

De tegen-elektromotorische krachttest wordt over het algemeen uitgevoerd onder onbelaste toestand, zonder stroom en met een snelheid van 1000 tpm. Over het algemeen wordt de waarde van 1000 tpm gedefinieerd als tegen-EMF-coëfficiënt = gemiddelde tegen-EMF-waarde/snelheid. De tegen-EMF-coëfficiënt is een belangrijke parameter van de motor. Hierbij moet worden opgemerkt dat de tegen-EMF onder belasting voortdurend verandert voordat de snelheid stabiel is. Uit formule (1) kunnen we weten dat de tegen-elektromotorische kracht onder belasting kleiner is dan de klemspanning. Als de achterste elektromotorische kracht groter is dan de klemspanning, wordt deze een generator en wordt er spanning naar buiten afgegeven. Omdat de weerstand en stroom bij feitelijk werk klein zijn, is de waarde van de tegenelektromotorische kracht ongeveer gelijk aan de klemspanning en wordt deze beperkt door de nominale waarde van de klemspanning.

3. De fysieke betekenis van elektromotorische kracht in de rug

Stel je voor wat er zou gebeuren als het tegen-EMF niet zou bestaan? Uit vergelijking (1) kunnen we zien dat zonder de tegen-EMK de hele motor gelijkwaardig is aan een pure weerstand, en een apparaat wordt dat veel warmte genereert, wat in strijd is met de omzetting van elektrische energie in mechanische energie door de motor. de conversievergelijking voor elektrische energie,UIt is de elektrische inputenergie, zoals de elektrische inputenergie voor een batterij, motor of transformator; I2Rt is de warmteverliesenergie in elk circuit, wat een soort warmteverliesenergie is, hoe kleiner hoe beter; het verschil tussen de ingevoerde elektrische energie en de elektrische energie met warmteverlies, het is de nuttige energie die overeenkomt met de elektromotorische kracht aan de achterkantMet andere woorden: tegen-EMK wordt gebruikt om nuttige energie op te wekken en is omgekeerd evenredig met warmteverlies. Hoe groter de warmteverliesenergie, hoe kleiner de haalbare bruikbare energie. Objectief gesproken verbruikt de achterwaartse elektromotorische kracht elektrische energie in het circuit, maar het is geen "verlies". Het deel van de elektrische energie dat overeenkomt met de achterste elektromotorische kracht zal worden omgezet in bruikbare energie voor elektrische apparatuur, zoals mechanische energie van motoren, chemische energie van batterijen, enz.

Hieruit blijkt dat de omvang van de achterste elektromotorische kracht het vermogen van de elektrische apparatuur betekent om de totale ingevoerde energie om te zetten in bruikbare energie, wat het niveau van het conversievermogen van de elektrische apparatuur weerspiegelt.

4. Waar hangt de grootte van de elektromotorische kracht van af?

De berekeningsformule van de achterste elektromotorische kracht is:

E is de elektromotorische kracht van de spoel, ψ is de magnetische flux, f is de frequentie, N is het aantal windingen en Φ is de magnetische flux.
Op basis van de bovenstaande formule denk ik dat iedereen waarschijnlijk een paar factoren kan noemen die de omvang van de elektromotorische kracht in de rug beïnvloeden. Hier is een artikel om samen te vatten:

(1) Tegen-EMK is gelijk aan de snelheid waarmee de magnetische flux verandert. Hoe hoger de snelheid, hoe groter de veranderingssnelheid en hoe groter de tegen-EMK.

(2) De magnetische flux zelf is gelijk aan het aantal windingen vermenigvuldigd met de magnetische flux met één winding. Hoe hoger het aantal windingen, hoe groter de magnetische flux en hoe groter de tegen-EMK.

(3) Het aantal windingen houdt verband met het wikkelschema, zoals de ster-driehoekverbinding, het aantal windingen per sleuf, het aantal fasen, het aantal tanden, het aantal parallelle takken en het schema met volledige of korte steek.

(4) De magnetische flux met één winding is gelijk aan de magnetomotorische kracht gedeeld door de magnetische weerstand. Hoe groter de magnetomotorische kracht, hoe kleiner de magnetische weerstand in de richting van de magnetische flux en hoe groter de tegen-EMK.

(5) Magnetische weerstand houdt verband met de luchtspleet en de pool-sleufcoördinatie. Hoe groter de luchtspleet, hoe groter de magnetische weerstand en hoe kleiner de tegen-EMK. Pole-slot-coördinatie is ingewikkelder en vereist een specifieke analyse.

(6) Magnetomotorische kracht houdt verband met het restmagnetisme van de magneet en het effectieve oppervlak van de magneet. Hoe groter het restmagnetisme, hoe hoger de tegen-EMK. Het effectieve gebied is gerelateerd aan de magnetisatierichting, de grootte en de plaatsing van de magneet en vereist een specifieke analyse.

(7) Residueel magnetisme houdt verband met temperatuur. Hoe hoger de temperatuur, hoe kleiner de tegen-EMK.

Samenvattend zijn de factoren die de tegen-EMK beïnvloeden onder meer rotatiesnelheid, aantal windingen per sleuf, aantal fasen, aantal parallelle takken, volledige steek en korte steek, motormagnetisch circuit, luchtspleetlengte, pool-gleuf-matching, magnetisch staal restmagnetisme , magnetische staalplaatsing en -grootte, magnetische staalmagnetisatierichting en temperatuur.

5. Hoe de grootte van de elektromotorische kracht in het motorontwerp selecteren?

Bij motorontwerp is tegen-EMK E erg belangrijk. Als de tegen-EMK goed is ontworpen (juiste grootte, lage golfvormvervorming), is de motor goed. De tegen-EMK heeft verschillende grote effecten op de motor:

1. De grootte van de tegen-EMK bepaalt het zwakke magnetische punt van de motor, en het zwakke magnetische punt bepaalt de verdeling van de motorefficiëntiekaart.
2. De vervormingssnelheid van de tegen-EMK-golfvorm beïnvloedt het rimpelkoppel van de motor en de soepelheid van de koppeluitvoer wanneer de motor draait.
3. De grootte van de tegen-EMK bepaalt rechtstreeks de koppelcoëfficiënt van de motor, en de tegen-EMK-coëfficiënt is evenredig met de koppelcoëfficiënt.
Hieruit kunnen de volgende tegenstrijdigheden in het motorontwerp worden afgeleid:
A. Wanneer de tegen-EMK groot is, kan de motor een hoog koppel handhaven bij de grensstroom van de controller in het werkingsgebied met lage snelheid, maar kan hij geen koppel leveren bij hoge snelheid en kan hij zelfs de verwachte snelheid niet bereiken;
B. Wanneer de tegen-EMK klein is, heeft de motor nog steeds een uitgangscapaciteit in het hogesnelheidsgebied, maar kan het koppel niet worden bereikt bij dezelfde controllerstroom bij lage snelheid.

6. De positieve impact van tegen-EMK op permanentmagneetmotoren.

Het bestaan ​​van tegen-EMK is erg belangrijk voor de werking van permanentmagneetmotoren. Het kan enkele voordelen en speciale functies voor de motoren met zich meebrengen:
A. Energiebesparing
De door permanente magneetmotoren gegenereerde tegen-EMK kan de stroom van de motor verminderen, waardoor het vermogensverlies wordt verminderd, het energieverlies wordt verminderd en het doel van energiebesparing wordt bereikt.
B. Verhoog het koppel
De tegen-EMK is tegengesteld aan de voedingsspanning. Wanneer het motortoerental toeneemt, neemt ook de tegen-EMK toe. De sperspanning zal de inductantie van de motorwikkeling verminderen, wat resulteert in een toename van de stroom. Hierdoor kan de motor extra koppel genereren en de vermogensprestaties van de motor verbeteren.
C. Omgekeerde vertraging
Nadat de permanente magneetmotor vermogen verliest, als gevolg van het bestaan ​​van tegen-EMK, kan deze doorgaan met het genereren van magnetische flux en ervoor zorgen dat de rotor blijft draaien, wat het effect vormt van de tegen-EMF-omkeersnelheid, wat erg handig is in sommige toepassingen, zoals zoals werktuigmachines en andere apparatuur.

Kortom, tegen-EMK is een onmisbaar element van permanentmagneetmotoren. Het biedt veel voordelen voor permanentmagneetmotoren en speelt een zeer belangrijke rol bij het ontwerp en de productie van motoren. De omvang en golfvorm van tegen-EMK zijn afhankelijk van factoren zoals het ontwerp, het fabricageproces en de gebruiksomstandigheden van de permanentmagneetmotor. De grootte en golfvorm van tegen-EMK hebben een belangrijke invloed op de prestaties en stabiliteit van de motor.

Anhui Mingteng permanente magneet elektromechanische apparatuur Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)is een professionele fabrikant van synchrone motoren met permanente magneet. Ons technisch centrum heeft meer dan 40 R&D-medewerkers, verdeeld over drie afdelingen: ontwerp, proces en testen, gespecialiseerd in onderzoek en ontwikkeling, ontwerp en procesinnovatie van synchrone motoren met permanente magneet. Met behulp van professionele ontwerpsoftware en zelfontwikkelde speciale ontwerpprogramma's voor permanente magneetmotoren, zullen tijdens het ontwerp- en fabricageproces van de motor de grootte en golfvorm van de achterste elektromotorische kracht zorgvuldig worden overwogen in overeenstemming met de werkelijke behoeften en specifieke werkomstandigheden van de gebruiker om ervoor te zorgen de prestaties en stabiliteit van de motor en verbeteren de energie-efficiëntie van de motor.

Copyright: Dit artikel is een herdruk van het openbare WeChat-nummer “电机技术及应用”, de originele link https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw

Dit artikel vertegenwoordigt niet de standpunten van ons bedrijf. Als u een andere mening of mening heeft, corrigeer ons dan!