Πίσω EMF Σύγχρονου Κινητήρα Μόνιμου Μαγνήτη

Πίσω EMF Σύγχρονου Κινητήρα Μόνιμου Μαγνήτη

1. Πώς δημιουργείται το back EMF;

Η δημιουργία πίσω ηλεκτροκινητικής δύναμης είναι εύκολα κατανοητή. Η αρχή είναι ότι ο αγωγός κόβει τις μαγνητικές γραμμές δύναμης. Όσο υπάρχει σχετική κίνηση μεταξύ των δύο, το μαγνητικό πεδίο μπορεί να είναι ακίνητο και ο αγωγός να το κόβει ή ο αγωγός μπορεί να είναι ακίνητος και το μαγνητικό πεδίο να κινείται.

Για σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη, τα πηνία τους στερεώνονται στον στάτορα (αγωγός) και οι μόνιμοι μαγνήτες στερεώνονται στον ρότορα (μαγνητικό πεδίο). Όταν ο ρότορας περιστρέφεται, το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τους μόνιμους μαγνήτες στον ρότορα θα περιστραφεί και θα κοπεί από τα πηνία στον στάτορα, δημιουργώντας πίσω ηλεκτροκινητική δύναμη στα πηνία. Γιατί ονομάζεται αντίστροφη ηλεκτροκινητική δύναμη; Όπως υποδηλώνει το όνομα, η κατεύθυνση της πίσω ηλεκτροκινητικής δύναμης Ε είναι αντίθετη από την κατεύθυνση της τάσης ακροδεκτών U (όπως φαίνεται στο σχήμα 1).

Εικόνα 1

2. Ποια είναι η σχέση μεταξύ του πίσω EMF και της τάσης ακροδεκτών;

Μπορεί να φανεί από το σχήμα 1 ότι η σχέση μεταξύ της πίσω ηλεκτροκινητικής δύναμης και της τάσης ακροδεκτών υπό φορτίο είναι:

Η δοκιμή οπίσθιας ηλεκτροκινητικής δύναμης πραγματοποιείται γενικά υπό συνθήκες χωρίς φορτίο, χωρίς ρεύμα και με ταχύτητα 1000 rpm. Γενικά, η τιμή των 1000 rpm ορίζεται ως συντελεστής back-EMF = μέση τιμή/ταχύτητα back-EMF. Ο συντελεστής Back-EMF είναι μια σημαντική παράμετρος του κινητήρα. Θα πρέπει να σημειωθεί εδώ ότι το back-EMF υπό φορτίο αλλάζει συνεχώς πριν σταθεροποιηθεί η ταχύτητα. Από τον τύπο (1), μπορούμε να γνωρίζουμε ότι η πίσω ηλεκτροκινητική δύναμη υπό φορτίο είναι μικρότερη από την τάση ακροδεκτών. Εάν η πίσω ηλεκτροκινητική δύναμη είναι μεγαλύτερη από την τάση ακροδεκτών, γίνεται γεννήτρια και εξάγει τάση προς τα έξω. Δεδομένου ότι η αντίσταση και το ρεύμα στην πραγματική εργασία είναι μικρά, η τιμή της πίσω ηλεκτροκινητικής δύναμης είναι περίπου ίση με την τάση ακροδεκτών και περιορίζεται από την ονομαστική τιμή της τάσης ακροδεκτών.

3. Η φυσική έννοια της πίσω ηλεκτροκινητικής δύναμης

Φανταστείτε τι θα γινόταν αν δεν υπήρχε το πίσω EMF; Από την εξίσωση (1), μπορούμε να δούμε ότι χωρίς το πίσω EMF, ολόκληρος ο κινητήρας είναι ισοδύναμος με μια καθαρή αντίσταση, μετατρέποντας σε μια συσκευή που παράγει πολλή θερμότητα, η οποία είναι αντίθετη με τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας του κινητήρα σε μηχανική ενέργεια. την εξίσωση μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας, UIt είναι η ηλεκτρική ενέργεια εισόδου, όπως η ηλεκτρική ενέργεια εισόδου σε μια μπαταρία, κινητήρα ή μετασχηματιστή. Το I2Rt είναι η ενέργεια απώλειας θερμότητας σε κάθε κύκλωμα, που είναι ένα είδος ενέργειας απώλειας θερμότητας, όσο μικρότερη τόσο το καλύτερο. η διαφορά μεταξύ της εισαγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας και της ηλεκτρικής ενέργειας απώλειας θερμότητας, είναι η χρήσιμη ενέργεια που αντιστοιχεί στην πίσω ηλεκτροκινητική δύναμη.Με άλλα λόγια, το πίσω EMF χρησιμοποιείται για την παραγωγή χρήσιμης ενέργειας και σχετίζεται αντιστρόφως με την απώλεια θερμότητας. Όσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια απώλειας θερμότητας, τόσο μικρότερη είναι η εφικτή ωφέλιμη ενέργεια. Αντικειμενικά μιλώντας, η πίσω ηλεκτροκινητική δύναμη καταναλώνει ηλεκτρική ενέργεια στο κύκλωμα, αλλά δεν είναι «απώλεια». Το μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας που αντιστοιχεί στην πίσω ηλεκτροκινητική δύναμη θα μετατραπεί σε χρήσιμη ενέργεια για ηλεκτρικό εξοπλισμό, όπως μηχανική ενέργεια κινητήρων, χημική ενέργεια μπαταριών κ.λπ.

Μπορεί να φανεί από αυτό ότι το μέγεθος της πίσω ηλεκτροκινητικής δύναμης σημαίνει την ικανότητα του ηλεκτρικού εξοπλισμού να μετατρέπει τη συνολική ενέργεια εισόδου σε χρήσιμη ενέργεια, η οποία αντανακλά το επίπεδο της ικανότητας μετατροπής του ηλεκτρικού εξοπλισμού.

4. Από τι εξαρτάται το μέγεθος της πίσω ηλεκτροκινητικής δύναμης;

Ο τύπος υπολογισμού της πίσω ηλεκτροκινητικής δύναμης είναι:

E είναι η ηλεκτροκινητική δύναμη του πηνίου, ψ είναι η μαγνητική ροή, f είναι η συχνότητα, N είναι ο αριθμός των στροφών και Φ είναι η μαγνητική ροή.
Με βάση τον παραπάνω τύπο, πιστεύω ότι ο καθένας μπορεί πιθανώς να πει μερικούς παράγοντες που επηρεάζουν το μέγεθος της πίσω ηλεκτροκινητικής δύναμης. Ακολουθεί ένα άρθρο για σύνοψη:

(1) Το πίσω EMF είναι ίσο με το ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής. Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός αλλαγής και τόσο μεγαλύτερο το EMF της πλάτης.

(2) Η ίδια η μαγνητική ροή είναι ίση με τον αριθμό των στροφών που πολλαπλασιάζονται με τη μαγνητική ροή μιας στροφής. Επομένως, όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των στροφών, τόσο μεγαλύτερη είναι η μαγνητική ροή και τόσο μεγαλύτερο είναι το πίσω EMF.

(3) Ο αριθμός των στροφών σχετίζεται με το σχήμα περιέλιξης, όπως σύνδεση αστέρα-τρίγων, αριθμός στροφών ανά σχισμή, αριθμός φάσεων, αριθμός δοντιών, αριθμός παράλληλων διακλαδώσεων και σχήμα πλήρους ή μικρού βήματος.

(4) Η μαγνητική ροή μιας στροφής είναι ίση με τη μαγνητοκινητική δύναμη διαιρούμενη με τη μαγνητική αντίσταση. Επομένως, όσο μεγαλύτερη είναι η μαγνητοκινητική δύναμη, τόσο μικρότερη είναι η μαγνητική αντίσταση προς την κατεύθυνση της μαγνητικής ροής και τόσο μεγαλύτερο είναι το πίσω EMF.

(5) Η μαγνητική αντίσταση σχετίζεται με το διάκενο αέρα και το συντονισμό πόλων-σχισμής. Όσο μεγαλύτερο είναι το διάκενο αέρα, τόσο μεγαλύτερη είναι η μαγνητική αντίσταση και τόσο μικρότερο είναι το πίσω EMF. Ο συντονισμός πόλων-σχισμής είναι πιο περίπλοκος και απαιτεί ειδική ανάλυση.

(6) Η μαγνητικοκινητική δύναμη σχετίζεται με τον υπολειπόμενο μαγνητισμό του μαγνήτη και την αποτελεσματική περιοχή του μαγνήτη. Όσο μεγαλύτερος είναι ο υπολειπόμενος μαγνητισμός, τόσο υψηλότερο είναι το πίσω EMF. Η αποτελεσματική περιοχή σχετίζεται με την κατεύθυνση μαγνήτισης, το μέγεθος και την τοποθέτηση του μαγνήτη και απαιτεί ειδική ανάλυση.

(7) Ο υπολειπόμενος μαγνητισμός σχετίζεται με τη θερμοκρασία. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μικρότερο είναι το πίσω EMF.

Συνοπτικά, οι παράγοντες που επηρεάζουν το πίσω EMF περιλαμβάνουν την ταχύτητα περιστροφής, τον αριθμό στροφών ανά σχισμή, τον αριθμό των φάσεων, τον αριθμό παράλληλων διακλαδώσεων, το πλήρες βήμα και το μικρό βήμα, το μαγνητικό κύκλωμα κινητήρα, το μήκος του διακένου αέρα, το ταίριασμα πόλων σχισμής, τον υπολειπόμενο μαγνητισμό μαγνητικού χάλυβα , τοποθέτηση και μέγεθος μαγνητικού χάλυβα, κατεύθυνση μαγνήτισης μαγνητικού χάλυβα και θερμοκρασία.

5. Πώς να επιλέξετε το μέγεθος της πίσω ηλεκτροκινητικής δύναμης στο σχεδιασμό του κινητήρα;

Στον σχεδιασμό του κινητήρα, το πίσω EMF E είναι πολύ σημαντικό. Εάν το πίσω EMF είναι καλά σχεδιασμένο (κατάλληλο μέγεθος, χαμηλή παραμόρφωση κυματομορφής), ο κινητήρας είναι καλός. Το πίσω EMF έχει πολλά σημαντικά αποτελέσματα στον κινητήρα:

1. Το μέγεθος του πίσω EMF καθορίζει το ασθενές μαγνητικό σημείο του κινητήρα και το ασθενές μαγνητικό σημείο καθορίζει την κατανομή του χάρτη απόδοσης κινητήρα.
2. Ο ρυθμός παραμόρφωσης της κυματομορφής πίσω EMF επηρεάζει τη ροπή κυματισμού του κινητήρα και την ομαλότητα της εξόδου ροπής όταν ο κινητήρας λειτουργεί.
3. Το μέγεθος του πίσω EMF καθορίζει άμεσα τον συντελεστή ροπής του κινητήρα και ο συντελεστής πίσω EMF είναι ανάλογος με τον συντελεστή ροπής.
Από αυτό, μπορούν να ληφθούν οι ακόλουθες αντιφάσεις στο σχεδιασμό του κινητήρα:
ένα. Όταν το πίσω EMF είναι μεγάλο, ο κινητήρας μπορεί να διατηρήσει υψηλή ροπή στο ρεύμα ορίου του ελεγκτή στην περιοχή λειτουργίας χαμηλής ταχύτητας, αλλά δεν μπορεί να παράγει ροπή σε υψηλή ταχύτητα, ούτε καν μπορεί να φτάσει την αναμενόμενη ταχύτητα.
σι. Όταν το πίσω EMF είναι μικρό, ο κινητήρας εξακολουθεί να έχει χωρητικότητα εξόδου στην περιοχή υψηλής ταχύτητας, αλλά η ροπή δεν μπορεί να επιτευχθεί με το ίδιο ρεύμα ελεγκτή σε χαμηλή ταχύτητα.

6. Η θετική επίδραση του πίσω EMF στους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη.

Η ύπαρξη πίσω EMF είναι πολύ σημαντική για τη λειτουργία των κινητήρων μόνιμου μαγνήτη. Μπορεί να προσφέρει κάποια πλεονεκτήματα και ειδικές λειτουργίες στους κινητήρες:
ένα. Εξοικονόμηση ενέργειας
Το πίσω EMF που παράγεται από κινητήρες μόνιμου μαγνήτη μπορεί να μειώσει το ρεύμα του κινητήρα, μειώνοντας έτσι την απώλεια ισχύος, μειώνοντας την απώλεια ενέργειας και επιτυγχάνοντας τον σκοπό της εξοικονόμησης ενέργειας.
σι. Αυξήστε τη ροπή
Το πίσω EMF είναι αντίθετο από την τάση τροφοδοσίας. Όταν αυξάνεται η ταχύτητα του κινητήρα, αυξάνεται και το πίσω EMF. Η αντίστροφη τάση θα μειώσει την αυτεπαγωγή της περιέλιξης του κινητήρα, με αποτέλεσμα την αύξηση του ρεύματος. Αυτό επιτρέπει στον κινητήρα να παράγει πρόσθετη ροπή και να βελτιώνει την απόδοση ισχύος του κινητήρα.
ντο. Αντίστροφη επιβράδυνση
Αφού ο κινητήρας μόνιμου μαγνήτη χάσει ισχύ, λόγω της ύπαρξης οπίσθιου EMF, μπορεί να συνεχίσει να παράγει μαγνητική ροή και να κάνει τον ρότορα να συνεχίσει να περιστρέφεται, γεγονός που αποτελεί την επίδραση της αντίστροφης ταχύτητας οπίσθιου EMF, η οποία είναι πολύ χρήσιμη σε ορισμένες εφαρμογές, όπως ως εργαλειομηχανές και άλλος εξοπλισμός.

Εν ολίγοις, το πίσω EMF είναι ένα απαραίτητο στοιχείο των κινητήρων μόνιμου μαγνήτη. Προσφέρει πολλά οφέλη στους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη και παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στη σχεδίαση και την κατασκευή κινητήρων. Το μέγεθος και η κυματομορφή του πίσω EMF εξαρτώνται από παράγοντες όπως ο σχεδιασμός, η διαδικασία κατασκευής και οι συνθήκες χρήσης του κινητήρα μόνιμου μαγνήτη. Το μέγεθος και η κυματομορφή του πίσω EMF έχουν σημαντική επίδραση στην απόδοση και τη σταθερότητα του κινητήρα.

Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)είναι επαγγελματίας κατασκευαστής σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη. Το τεχνικό μας κέντρο διαθέτει περισσότερα από 40 άτομα Ε&Α, χωρισμένα σε τρία τμήματα: σχεδιασμό, διεργασία και δοκιμές, που ειδικεύονται στην έρευνα και ανάπτυξη, το σχεδιασμό και την καινοτομία διαδικασιών σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη. Χρησιμοποιώντας επαγγελματικό λογισμικό σχεδίασης και ειδικά σχεδιασμένα προγράμματα μόνιμου μαγνήτη κινητήρα μόνιμου μαγνήτη, κατά τη διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής του κινητήρα, το μέγεθος και η κυματομορφή της πίσω ηλεκτροκινητικής δύναμης θα ληφθούν προσεκτικά υπόψη σύμφωνα με τις πραγματικές ανάγκες και τις ειδικές συνθήκες εργασίας του χρήστη για να διασφαλιστεί την απόδοση και τη σταθερότητα του κινητήρα και τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης του κινητήρα.

Πνευματικά δικαιώματα: Αυτό το άρθρο είναι αναδημοσίευση του δημόσιου αριθμού WeChat "电机技术及应用", του αρχικού συνδέσμου https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw

Αυτό το άρθρο δεν αντιπροσωπεύει τις απόψεις της εταιρείας μας. Αν έχετε διαφορετικές απόψεις ή απόψεις, διορθώστε μας!