Tegen-EMK van permanente magneet synchrone motor
1. Hoe ontstaat tegen-EMK?
Het opwekken van tegen-elektromotorische kracht is eenvoudig te begrijpen. Het principe is dat de geleider de magnetische krachtlijnen doorsnijdt. Zolang er een relatieve beweging tussen de twee is, kan het magnetische veld stilstaan en de geleider het doorsnijdt, of de geleider kan stilstaan en het magnetische veld bewegen.
Bij synchrone motoren met permanente magneten zijn de spoelen bevestigd op de stator (geleider) en de permanente magneten op de rotor (magnetisch veld). Wanneer de rotor draait, zal het magnetische veld dat door de permanente magneten op de rotor wordt gegenereerd, roteren en door de spoelen op de stator worden onderbroken, waardoor er een tegengestelde elektromotorische kracht in de spoelen ontstaat. Waarom wordt dit tegengestelde elektromotorische kracht genoemd? Zoals de naam al doet vermoeden, is de richting van de tegengestelde 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 verhouding tussen de tegen-elektromotorische kracht en de klemspanning onder belasting als volgt is:
De tegen-elektromotorische krachttest wordt over het algemeen uitgevoerd onder nullast, zonder stroom en bij een toerental van 1000 tpm. Over het algemeen wordt de waarde van 1000 tpm gedefinieerd als tegen-EMK-coëfficiënt = gemiddelde tegen-EMK-waarde/toerental. De tegen-EMK-coëfficiënt is een belangrijke parameter van de motor. Hierbij moet worden opgemerkt dat de tegen-EMK onder belasting constant verandert voordat het toerental stabiel is. Uit formule (1) kunnen we opmaken dat de tegen-elektromotorische kracht onder belasting kleiner is dan de klemspanning. Als de tegen-elektromotorische kracht groter is dan de klemspanning, wordt het een generator en geeft het spanning af aan de buitenlucht. Omdat de weerstand en stroom bij werkelijke arbeid klein zijn, is de waarde van de tegen-elektromotorische kracht ongeveer gelijk aan de klemspanning en wordt deze begrensd door de nominale waarde van de klemspanning.
3. De fysieke betekenis van tegen-elektromotorische kracht
Stel je eens voor wat er zou gebeuren als de tegen-EMK niet bestond? Uit vergelijking (1) kunnen we zien dat zonder de tegen-EMK de hele motor gelijkstaat 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. In de vergelijking voor elektrische-energieomzetting
,UIt is de ingevoerde elektrische energie, zoals de ingevoerde elektrische energie naar 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 warmteverliesenergie, het is de bruikbare energie die overeenkomt met de tegen-elektromotorische kracht
Met andere woorden, tegen-EMK wordt gebruikt om bruikbare energie op te wekken en is omgekeerd evenredig met warmteverlies. Hoe groter de warmteverliesenergie, hoe kleiner de haalbare bruikbare energie. Objectief gezien verbruikt de tegen-elektromotorische kracht elektrische energie in het circuit, maar het is geen "verlies". Het deel van de elektrische energie dat overeenkomt met de tegen-elektromotorische kracht wordt omgezet in bruikbare energie voor elektrische apparatuur, zoals mechanische energie van motoren, chemische energie van batterijen, enz.
Hieruit blijkt dat de grootte van de tegengestelde elektromotorische kracht de capaciteit van het elektrische apparaat aangeeft om de totale ingevoerde energie om te zetten in bruikbare energie, wat weergeeft hoe groot het omzettingsvermogen van het elektrische apparaat is.
4. Waarvan hangt de grootte van de tegen-elektromotorische kracht af?
De formule voor het berekenen van de tegen-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 bovenstaande formule denk ik dat iedereen waarschijnlijk wel een paar factoren kan noemen die de grootte van de tegen-elektromotorische kracht beïnvloeden. Hier is een artikel ter samenvatting:
(1) De tegen-EMK is gelijk aan de veranderingssnelheid van de magnetische flux. 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 van één winding. Hoe hoger het aantal windingen, hoe groter de magnetische flux en hoe groter de tegen-EMK.
(3) Het aantal windingen is gerelateerd aan het wikkelschema, zoals ster-driehoekverbinding, aantal windingen per sleuf, aantal fasen, aantal tanden, aantal parallelle takken en schema met volledige of korte spoed.
(4) De magnetische flux in 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 hangt samen met de luchtspleet en de pool-sleufcoördinatie. Hoe groter de luchtspleet, hoe groter de magnetische weerstand en hoe kleiner de tegen-EMK. Pool-sleufcoördinatie is complexer en vereist een specifieke analyse.
(6) De magnetomotive kracht is gerelateerd aan het restmagnetisme van de magneet en het effectieve oppervlak van de magneet. Hoe groter het restmagnetisme, hoe hoger de tegen-EMK. Het effectieve oppervlak is gerelateerd aan de magnetisatierichting, grootte en plaatsing van de magneet en vereist een specifieke analyse.
(7) Residumagnetisme is gerelateerd aan temperatuur. Hoe hoger de temperatuur, hoe kleiner de tegen-EMK.
Samengevat zijn de factoren die de tegen-EMK beïnvloeden onder meer de rotatiesnelheid, het aantal windingen per sleuf, het aantal fasen, het aantal parallelle takken, de volledige spoed en de korte spoed, het magnetische circuit van de motor, de lengte van de luchtspleet, de aanpassing van de pool en de sleuf, het restmagnetisme van magnetisch staal, de plaatsing en grootte van magnetisch staal, de magnetisatierichting van magnetisch staal en de temperatuur.
5. Hoe selecteer je de grootte van de tegen-elektromotorische kracht in het motorontwerp?
Bij het ontwerp van motoren is de tegen-EMK (tegen-EMK) erg belangrijk. Als de tegen-EMK goed is ontworpen (juiste afmetingen, lage golfvormvervorming), functioneert de motor goed. De tegen-EMK heeft verschillende belangrijke 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 motorrendementskaart.
2. De vervormingssnelheid van de tegen-EMK-golfvorm beïnvloedt de rimpelkoppel van de motor en de soepelheid van het afgegeven koppel 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 limietstroom van de regelaar in het lagesnelheidsgebied, 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 uitgangsvermogen in het hoge toerengebied, maar kan het koppel niet worden bereikt bij dezelfde regelstroom bij lage toeren.
6. De positieve invloed van tegen-EMK op permanente magneetmotoren.
Het bestaan van tegen-EMK is erg belangrijk voor de werking van permanentmagneetmotoren. Het kan de motoren een aantal voordelen en speciale functies bieden:
a. Energiebesparing
De tegen-EMK die door permanente magneetmotoren wordt gegenereerd, kan de stroomsterkte van de motor verlagen en zo het vermogensverlies en het energieverlies beperken, zodat het doel van energiebesparing wordt bereikt.
b. Verhoog het koppel
De tegen-EMK is tegengesteld aan de voedingsspanning. Naarmate het motortoerental toeneemt, neemt ook de tegen-EMK toe. De sperspanning vermindert de inductantie van de motorwikkeling, wat resulteert in een toename van de stroom. Dit stelt de motor in staat om extra koppel te genereren en de prestaties te verbeteren.
c. Omgekeerde vertraging
Als de permanente magneetmotor vermogen verliest, kan deze vanwege de tegen-EMK magnetische flux blijven opwekken en de rotor blijven laten draaien. Hierdoor ontstaat het effect van tegen-EMK op de omkering van de snelheid. Dit is in bepaalde toepassingen, zoals bij gereedschapsmachines en andere apparatuur, erg handig.
Kortom, tegen-EMK is een onmisbaar element van permanentmagneetmotoren. Het biedt vele voordelen voor permanentmagneetmotoren en speelt een zeer belangrijke rol bij het ontwerp en de productie ervan. De grootte en golfvorm van de tegen-EMK zijn afhankelijk van factoren zoals het ontwerp, het productieproces en de gebruiksomstandigheden van de permanentmagneetmotor. De grootte en golfvorm van de tegen-EMK hebben een belangrijke invloed op de prestaties en stabiliteit van de motor.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment 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. We zijn 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 motoren met permanente magneet worden tijdens het ontwerp- en productieproces de grootte en golfvorm van de tegen-elektromotorische kracht zorgvuldig afgestemd op de werkelijke behoeften en specifieke werkomstandigheden van de gebruiker. Dit om de prestaties en stabiliteit van de motor te garanderen en de energie-efficiëntie te verbeteren.
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 geeft niet de mening van ons bedrijf weer. Als u een andere mening of visie heeft, corrigeer ons dan!
Plaatsingstijd: 20-08-2024