Повратна ЕМС синхроног мотора са сталним магнетом
1. Како се генерише повратна ЕМС?
Генерисање повратне електромоторне силе је лако разумети. Принцип је да проводник сече магнетне линије силе. Све док постоји релативно кретање између њих две, магнетно поље може бити стационарно, а проводник га сече, или проводник може бити стационаран, а магнетно поље се креће.
Код синхроних мотора са перманентним магнетима, њихови калемови су фиксирани на статору (проводнику), а перманентни магнети су фиксирани на ротору (магнетно поље). Када се ротор окреће, магнетно поље које генеришу перманентни магнети на ротору ће се окретати и биће пресечено калемовима на статору, генеришући повратну електромоторну силу у калемовима. Зашто се то назива повратна електромоторна сила? Као што име сугерише, смер повратне електромоторне силе E је супротан од смера напона на терминалу U (као што је приказано на слици 1).
Слика 1
2. Каква је веза између повратне електромоторне снаге и напона на терминалу?
Из слике 1 се може видети да је веза између повратне електромоторне силе и напона на терминалу под оптерећењем:
Тест повратне електромоторне силе се генерално изводи у стању празног хода, без струје и при брзини од 1000 о/мин. Генерално, вредност од 1000 о/мин је дефинисана као коефицијент повратне електромоторне силе = просечна вредност повратне електромоторне силе/брзина. Коефицијент повратне електромоторне силе је важан параметар мотора. Овде треба напоменути да се повратна електромоторна сила под оптерећењем стално мења пре него што се брзина стабилизује. Из формуле (1) можемо знати да је повратна електромоторна сила под оптерећењем мања од напона на терминалима. Ако је повратна електромоторна сила већа од напона на терминалима, она постаје генератор и емитује напон напону напоље. Пошто су отпор и струја у стварном раду мали, вредност повратне електромоторне силе је приближно једнака напону на терминалима и ограничена је номиналном вредношћу напона на терминалима.
3. Физичко значење повратне електромоторне силе
Замислите шта би се десило да повратна електромоторна сила не би постојала? Из једначине (1) можемо видети да је без повратне електромоторне силе цео мотор еквивалентан чистом отпорнику, постајући уређај који генерише много топлоте, што је супротно конверзији електричне енергије мотора у механичку енергију. У једначини конверзије електричне енергије
,Uit је улазна електрична енергија, као што је улазна електрична енергија у батерију, мотор или трансформатор; I2Rt је енергија губитка топлоте у сваком колу, што је врста енергије губитка топлоте, што је мања то боље; разлика између улазне електричне енергије и електричне енергије губитка топлоте, то је корисна енергија која одговара повратној електромоторној сили
Другим речима, повратна електромоторна сила се користи за генерисање корисне енергије и обрнуто је пропорционална губитку топлоте. Што је већа енергија губитка топлоте, мања је достижна корисна енергија. Објективно говорећи, повратна електромоторна сила троши електричну енергију у колу, али то није „губитак“. Део електричне енергије који одговара повратној електромоторној сили биће претворен у корисну енергију за електричну опрему, као што је механичка енергија мотора, хемијска енергија батерија итд.
Из овога се види да величина повратне електромоторне силе значи способност електричне опреме да претвори укупну улазну енергију у корисну енергију, што одражава ниво конверзијске способности електричне опреме.
4. Од чега зависи величина повратне електромоторне силе?
Формула за израчунавање повратне електромоторне силе је:
E је електромоторна сила калема, ψ је магнетни флукс, f је фреквенција, N је број намотаја, а Φ је магнетни флукс.
На основу горње формуле, верујем да свако може да наведе неколико фактора који утичу на величину повратне електромоторне силе. Ево чланка који резимира:
(1) Повратна електромоторна сила једнака је брзини промене магнетног флукса. Што је већа брзина, већа је брзина промене и већа је повратна електромоторна сила.
(2) Сам магнетни флукс је једнак броју намотаја помноженом магнетним флуксом једног намотаја. Стога, што је већи број намотаја, већи је магнетни флукс и већа је повратна електромоторна сила.
(3) Број намотаја је повезан са шемом намотавања, као што је веза звезда-троугао, број намотаја по отвору, број фаза, број зубаца, број паралелних грана и шема пуног или кратког корака.
(4) Једноокретни магнетни флукс једнак је магнетомоторној сили подељеној магнетним отпором. Стога, што је магнетомоторна сила већа, мањи је магнетни отпор у правцу магнетног флукса и већа је повратна електромоторна сила.
(5) Магнетни отпор је повезан са ваздушним зазором и координацијом пола и прореза. Што је ваздушни зазор већи, већи је магнетни отпор и мања је повратна електромоторна сила. Координација пола и прореза је компликованија и захтева посебну анализу.
(6) Магнетомоторна сила је повезана са резидуалним магнетизмом магнета и ефективном површином магнета. Што је већи резидуални магнетизам, већа је повратна електромоторна сила. Ефективна површина је повезана са правцем магнетизације, величином и положајем магнета и захтева посебну анализу.
(7) Резидуални магнетизам је повезан са температуром. Што је температура виша, мања је повратна електромоторна сила.
Укратко, фактори који утичу на повратну електромоторну силу укључују брзину ротације, број обртаја по слоту, број фаза, број паралелних грана, пуни и кратки корак, магнетно коло мотора, дужину ваздушног зазора, подударање полова и слота, резидуални магнетизам магнетног челика, положај и величину магнетног челика, смер магнетизације магнетног челика и температуру.
5. Како одабрати величину повратне електромоторне силе у дизајну мотора?
У пројектовању мотора, повратна електромоторна сила (ЕМС) је веома важна. Ако је повратна електромоторна сила добро пројектована (одговарајућа величина, мало изобличење таласног облика), мотор је добар. Повратна електромоторна сила има неколико главних ефеката на мотор:
1. Величина повратне ЕМС одређује слабу магнетну тачку мотора, а слаба магнетна тачка одређује расподелу мапе ефикасности мотора.
2. Брзина изобличења таласног облика повратне електромоторне снаге утиче на обртни момент мотора и глаткоћу излазног обртног момента када мотор ради.
3. Величина повратне ЕМС директно одређује коефицијент обртног момента мотора, а коефицијент повратне ЕМС је пропорционалан коефицијенту обртног момента.
Из овога се могу добити следеће контрадикције у дизајну мотора:
а. Када је повратна електромоторна сила велика, мотор може да одржи висок обртни момент на граничној струји регулатора у подручју рада са малом брзином, али не може да произведе обртни момент при великој брзини, па чак ни не може да достигне очекивану брзину;
б. Када је повратна електромоторна сила мала, мотор и даље има излазни капацитет у подручју велике брзине, али се обртни момент не може постићи при истој струји регулатора при малој брзини.
6. Позитиван утицај повратне електромоторне снаге на моторе са перманентним магнетима.
Постојање повратне електромоторне снаге је веома важно за рад мотора са перманентним магнетима. Може донети неке предности и посебне функције моторима:
а. Уштеда енергије
Повратна електромоторна сила коју генеришу мотори са сталним магнетима може смањити струју мотора, чиме се смањују губици снаге, смањују губици енергије и постиже сврха уштеде енергије.
б. Повећајте обртни момент
Повратна електромоторна сила (ЕМС) је супротна напону напајања. Када се брзина мотора повећа, повећава се и повратна ЕМС. Повратни напон ће смањити индуктивност намотаја мотора, што резултира повећањем струје. Ово омогућава мотору да генерише додатни обртни момент и побољша снагу мотора.
ц. Успоравање уназад
Након што мотор са перманентним магнетом изгуби снагу, због постојања повратне електромоторне снаге, он може наставити да генерише магнетни флукс и да натера ротор да се настави окретати, што ствара ефекат повратне електромоторне снаге уназад, што је веома корисно у неким применама, као што су машински алати и друга опрема.
Укратко, повратна електромоторна сила (ЕМС) је неопходан елемент мотора са перманентним магнетима. Она доноси многе предности моторима са перманентним магнетима и игра веома важну улогу у пројектовању и производњи мотора. Величина и таласни облик повратне електромоторне силе зависе од фактора као што су дизајн, процес производње и услови употребе мотора са перманентним магнетима. Величина и таласни облик повратне електромоторне силе имају важан утицај на перформансе и стабилност мотора.
Анхуи Мингтенг, компанија за електромеханску опрему са сталним магнетима, д.о.о. (https://www.mingtengmotor.com/)је професионални произвођач синхроних мотора са перманентним магнетима. Наш технички центар има више од 40 запослених у истраживању и развоју, подељених у три одељења: пројектовање, процес и тестирање, специјализованих за истраживање и развој, пројектовање и иновације процеса синхроних мотора са перманентним магнетима. Користећи професионални софтвер за пројектовање и самостално развијене специјалне програме за пројектовање мотора са перманентним магнетима, током процеса пројектовања и производње мотора, величина и облик таласа повратне електромоторне силе биће пажљиво размотрени у складу са стварним потребама и специфичним радним условима корисника како би се осигурале перформансе и стабилност мотора и побољшала енергетска ефикасност мотора.
Ауторска права: Овај чланак је поновно штампање ВеЦхат јавног броја „电机技术及应用“, оригиналне везе хттпс://мп.веикин.кк.цом/с/е-НаЈАцС1рЗГхСГНПв2ифв
Овај чланак не представља ставове наше компаније. Ако имате другачија мишљења или ставове, молимо вас да нас исправите!
Време објаве: 20. август 2024.