Volver EMF del motor síncrono de imán permanente
1. ¿Cómo se genera la espalda EMF?
La generación de fuerza electromotriz inversa es fácil de entender. El principio es que el conductor corta las líneas de fuerza magnéticas. Mientras haya movimiento relativo entre los dos, el campo magnético puede ser estacionario y el conductor lo corta, o el conductor puede estar estacionario y el campo magnético se mueve.
En los motores síncronos de imanes permanentes, sus bobinas están fijadas al estator (conductor) y los imanes permanentes están fijados al rotor (campo magnético). Cuando el rotor gira, el campo magnético generado por los imanes permanentes del rotor girará y será cortado por las bobinas del estator, generando fuerza contraelectromotriz en las bobinas. ¿Por qué se llama fuerza contraelectromotriz? Como sugiere el nombre, la dirección de la fuerza contraelectromotriz E es opuesta a la dirección del voltaje terminal U (como se muestra en la Figura 1).
Figura 1
2. ¿Cuál es la relación entre la fuerza contraelectromotriz y el voltaje del terminal?
Se puede ver en la Figura 1 que la relación entre la fuerza contraelectromotriz y el voltaje terminal bajo carga es:
La prueba de fuerza contraelectromotriz generalmente se lleva a cabo sin carga, sin corriente y a una velocidad de 1000 rpm. Generalmente, el valor de 1000 rpm se define como coeficiente de contraEMF = valor/velocidad promedio de contraEMF. El coeficiente Back-EMF es un parámetro importante del motor. Cabe señalar aquí que la fuerza contraelectromotriz bajo carga cambia constantemente antes de que la velocidad sea estable. A partir de la fórmula (1), podemos saber que la fuerza contraelectromotriz bajo carga es menor que el voltaje terminal. Si la fuerza contraelectromotriz es mayor que el voltaje del terminal, se convierte en un generador y emite voltaje al exterior. Dado que la resistencia y la corriente en el trabajo real son pequeñas, el valor de la fuerza electromotriz inversa es aproximadamente igual al voltaje del terminal y está limitado por el valor nominal del voltaje del terminal.
3. El significado físico de la fuerza electromotriz inversa.
¿Imagínese qué pasaría si el EMF trasero no existiera? De la ecuación (1), podemos ver que sin la EMF trasera, todo el motor es equivalente a una resistencia pura, convirtiéndose en un dispositivo que genera mucho calor, lo cual es contrario a la conversión de energía eléctrica en energía mecánica por parte del motor. la ecuación de conversión de energía eléctrica
,UIs la energía eléctrica de entrada, como la energía eléctrica de entrada a una batería, motor o transformador; I2Rt es la energía de pérdida de calor en cada circuito, que es un tipo de energía de pérdida de calor, cuanto menor, mejor; la diferencia entre la energía eléctrica de entrada y la energía eléctrica de pérdida de calor, es la energía útil correspondiente a la fuerza electromotriz inversa
En otras palabras, los campos electromagnéticos se utilizan para generar energía útil y están inversamente relacionados con la pérdida de calor. Cuanto mayor es la energía perdida de calor, menor es la energía útil que se puede obtener. Hablando objetivamente, la fuerza electromotriz consume energía eléctrica en el circuito, pero no es una “pérdida”. La parte de energía eléctrica correspondiente a la fuerza contraelectromotriz se convertirá en energía útil para los equipos eléctricos, como por ejemplo energía mecánica de motores, energía química de baterías, etc.
De esto se puede ver que el tamaño de la fuerza electromotriz inversa significa la capacidad del equipo eléctrico para convertir la energía de entrada total en energía útil, lo que refleja el nivel de la capacidad de conversión del equipo eléctrico.
4. ¿De qué depende la magnitud de la fuerza electromotriz inversa?
La fórmula de cálculo de la fuerza contraelectromotriz es:
E es la fuerza electromotriz de la bobina, ψ es el flujo magnético, f es la frecuencia, N es el número de vueltas y Φ es el flujo magnético.
Con base en la fórmula anterior, creo que todos probablemente puedan decir algunos factores que afectan la magnitud de la fuerza electromotriz inversa. Aquí hay un artículo para resumir:
(1) La FEM inversa es igual a la tasa de cambio del flujo magnético. Cuanto mayor sea la velocidad, mayor será la tasa de cambio y mayor será la fuerza electromagnética inversa.
(2) El flujo magnético en sí es igual al número de vueltas multiplicado por el flujo magnético de una sola vuelta. Por lo tanto, cuanto mayor sea el número de vueltas, mayor será el flujo magnético y mayor la contraEMF.
(3) El número de vueltas está relacionado con el esquema de devanado, como la conexión estrella-triángulo, el número de vueltas por ranura, el número de fases, el número de dientes, el número de ramas paralelas y el esquema de paso completo o de paso corto.
(4) El flujo magnético de una sola vuelta es igual a la fuerza magnetomotriz dividida por la resistencia magnética. Por lo tanto, cuanto mayor es la fuerza magnetomotriz, menor es la resistencia magnética en la dirección del flujo magnético y mayor es la EMF inversa.
(5) La resistencia magnética está relacionada con el entrehierro y la coordinación polo-ranura. Cuanto mayor sea el entrehierro, mayor será la resistencia magnética y menor será la EMF trasera. La coordinación polo-ranura es más complicada y requiere un análisis específico.
(6) La fuerza magnetomotriz está relacionada con el magnetismo residual del imán y el área efectiva del imán. Cuanto mayor sea el magnetismo residual, mayor será la EMF trasera. El área efectiva está relacionada con la dirección de magnetización, el tamaño y la ubicación del imán y requiere un análisis específico.
(7) El magnetismo residual está relacionado con la temperatura. Cuanto mayor es la temperatura, menor es la fuerza electromagnética trasera.
En resumen, los factores que afectan la EMF inversa incluyen la velocidad de rotación, el número de vueltas por ranura, el número de fases, el número de ramas paralelas, el paso completo y el paso corto, el circuito magnético del motor, la longitud del entrehierro, la coincidencia entre polos y ranuras, el magnetismo residual del acero magnético. , ubicación y tamaño del acero magnético, dirección de magnetización del acero magnético y temperatura.
5. ¿Cómo seleccionar el tamaño de la fuerza contraelectromotriz en el diseño del motor?
En el diseño de motores, la EMF trasera E es muy importante. Si el EMF trasero está bien diseñado (tamaño apropiado, baja distorsión de la forma de onda), el motor está en buen estado. La fuerza contraelectromotriz tiene varios efectos importantes en el motor:
1. La magnitud de la fuerza contraelectromotriz determina el punto magnético débil del motor, y el punto magnético débil determina la distribución del mapa de eficiencia del motor.
2. La tasa de distorsión de la forma de onda EMF inversa afecta el par de ondulación del motor y la suavidad de la salida de par cuando el motor está en funcionamiento.
3. La magnitud de la FEM inversa determina directamente el coeficiente de torsión del motor, y el coeficiente de FEM inversa es proporcional al coeficiente de torsión.
De esto se pueden obtener las siguientes contradicciones en el diseño de motores:
a. Cuando la fuerza contraelectromotriz es grande, el motor puede mantener un par alto en la corriente límite del controlador en el área de operación de baja velocidad, pero no puede generar par a alta velocidad, e incluso no puede alcanzar la velocidad esperada;
b. Cuando la fuerza contraelectromotriz es pequeña, el motor todavía tiene capacidad de salida en el área de alta velocidad, pero el par no se puede lograr con la misma corriente del controlador a baja velocidad.
6. El impacto positivo de los campos electromagnéticos inversos en los motores de imanes permanentes.
La existencia de contraEMF es muy importante para el funcionamiento de motores de imanes permanentes. Puede aportar algunas ventajas y funciones especiales a los motores:
a. Ahorro de energía
El contraEMF generado por los motores de imanes permanentes puede reducir la corriente del motor, reduciendo así la pérdida de energía, reduciendo la pérdida de energía y logrando el propósito de ahorrar energía.
b. aumentar el par
El EMF posterior es opuesto al voltaje de la fuente de alimentación. Cuando aumenta la velocidad del motor, la fuerza electromagnética inversa también aumenta. El voltaje inverso reducirá la inductancia del devanado del motor, lo que dará como resultado un aumento de la corriente. Esto permite que el motor genere par adicional y mejore el rendimiento energético del motor.
do. desaceleración inversa
Después de que el motor de imán permanente pierde potencia, debido a la existencia de EMF inverso, puede continuar generando flujo magnético y hacer que el rotor continúe girando, lo que forma el efecto de velocidad inversa de EMF inverso, que es muy útil en algunas aplicaciones, como como máquinas herramienta y otros equipos.
En resumen, el back EMF es un elemento indispensable de los motores de imanes permanentes. Aporta muchos beneficios a los motores de imanes permanentes y juega un papel muy importante en el diseño y fabricación de motores. El tamaño y la forma de onda de la EMF trasera dependen de factores como el diseño, el proceso de fabricación y las condiciones de uso del motor de imán permanente. El tamaño y la forma de onda de los campos electromagnéticos traseros tienen una influencia importante en el rendimiento y la estabilidad del motor.
Anhui Mingteng Equipo electromecánico de imán permanente Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)es un fabricante profesional de motores síncronos de imanes permanentes. Nuestro centro técnico cuenta con más de 40 personas de I+D, divididas en tres departamentos: diseño, procesos y pruebas, especializados en la investigación y desarrollo, diseño e innovación de procesos de motores síncronos de imanes permanentes. Utilizando software de diseño profesional y programas de diseño especiales de motores de imán permanente de desarrollo propio, durante el proceso de diseño y fabricación del motor, el tamaño y la forma de onda de la fuerza contraelectromotriz se considerarán cuidadosamente de acuerdo con las necesidades reales y las condiciones de trabajo específicas del usuario para garantizar el rendimiento y la estabilidad del motor y mejorar la eficiencia energética del motor.
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Hora de publicación: 20-ago-2024