Nuolatinio magneto sinchroninio variklio atgalinis EMF
1. Kaip generuojamas atgalinis elektromagnetinis laukas (EMF)?
Atgalinės elektromotorinės jėgos susidarymą lengva suprasti. Principas yra toks, kad laidininkas perkerta magnetines jėgos linijas. Kol tarp jų yra santykinis judėjimas, magnetinis laukas gali būti nejudantis, o laidininkas jį perkerta, arba laidininkas gali būti nejudantis, o magnetinis laukas judėti.
Nuolatinių magnetų sinchroniniuose varikliuose jų ritės yra pritvirtintos prie statoriaus (laidininko), o nuolatiniai magnetai – prie rotoriaus (magnetinio lauko). Kai rotorius sukasi, ant rotoriaus esančių nuolatinių magnetų sukuriamas magnetinis laukas sukasi ir jį pertraukia statoriaus ritės, sukurdamos ritėse atgalinę elektromotorinę jėgą. Kodėl tai vadinama atgaline elektromotorine jėga? Kaip rodo pavadinimas, atgalinės elektromotorinės jėgos E kryptis yra priešinga gnybtų įtampos U krypčiai (kaip parodyta 1 paveiksle).
1 pav.
2. Koks yra ryšys tarp atgalinio EMF ir gnybtų įtampos?
Iš 1 paveikslo matyti, kad atvirkštinės elektromotorinės jėgos ir gnybtų įtampos esant apkrovai santykis yra:
Atgalinės elektromotros jėgos bandymas paprastai atliekamas be apkrovos, be srovės ir 1000 aps./min. greičiu. Paprastai 1000 aps./min. vertė apibrėžiama kaip atgalinio EMF koeficientas = vidutinė atgalinio EMF vertė / greitis. Atgalinio EMF koeficientas yra svarbus variklio parametras. Reikėtų atkreipti dėmesį, kad atgalinis EMF esant apkrovai nuolat kinta, kol greitis tampa stabilus. Iš (1) formulės galime sužinoti, kad atgalinė elektromotros jėga esant apkrovai yra mažesnė už gnybtų įtampą. Jei atgalinė elektromotros jėga yra didesnė už gnybtų įtampą, jis tampa generatoriumi ir išveda įtampą į išorę. Kadangi varža ir srovė realiame darbe yra mažos, atgalinės elektromotros jėgos vertė yra maždaug lygi gnybtų įtampai ir yra ribojama nominalios gnybtų įtampos vertės.
3. Fizinė atgalinės elektromotorinės jėgos reikšmė
Įsivaizduokite, kas nutiktų, jei nebūtų atgalinio EMF? Iš (1) lygties matome, kad be atgalinio EMF visas variklis yra lygus grynam rezistoriui, tapdamas įrenginiu, kuris generuoja daug šilumos, o tai prieštarauja variklio elektros energijos pavertimui mechanine energija. Elektros energijos konversijos lygtyje
UIt yra įeinanti elektros energija, pavyzdžiui, į akumuliatorių, variklį ar transformatorių tiekiama elektros energija; I2Rt yra šilumos nuostolių energija kiekvienoje grandinėje, kuri yra tam tikros rūšies šilumos nuostolių energija, kuo mažesnė, tuo geriau; skirtumas tarp įeinančios elektros energijos ir šilumos nuostolių elektros energijos, Tai yra naudingoji energija, atitinkanti atgalinę elektromotorinę jėgą.
Kitaip tariant, atgalinė elektromotorinė jėga naudojama naudingai energijai generuoti ir yra atvirkščiai proporcinga šilumos nuostoliams. Kuo didesni šilumos nuostolių energija, tuo mažesnė pasiekiama naudinga energija. Objektyviai kalbant, atgalinė elektromotros jėga grandinėje sunaudoja elektros energiją, tačiau tai nėra „nuostolis“. Elektros energijos dalis, atitinkanti atgalinę elektromotros jėgą, bus paversta naudinga energija elektros įrangai, pavyzdžiui, variklių mechanine energija, akumuliatorių chemine energija ir kt.
Iš to matyti, kad atgalinės elektromotorinės jėgos dydis reiškia elektros įrangos gebėjimą visą įeinantį energijos kiekį paversti naudinga energija, kuri atspindi elektros įrangos konversijos gebėjimo lygį.
4. Nuo ko priklauso atgalinės elektrovaros jėgos dydis?
Atgalinės elektromotorinės jėgos skaičiavimo formulė yra:
E yra ritės elektrovaros jėga, ψ yra magnetinis srautas, f yra dažnis, N yra vijų skaičius ir Φ yra magnetinis srautas.
Remiantis aukščiau pateikta formule, manau, kad kiekvienas tikriausiai gali įvardyti keletą veiksnių, turinčių įtakos atgalinės elektromotorinės jėgos dydžiui. Štai straipsnis, apibendrinantis:
(1) Atgalinis EML yra lygus magnetinio srauto kitimo greičiui. Kuo didesnis greitis, tuo didesnis kitimo greitis ir tuo didesnis atgalinis EML.
(2) Pats magnetinis srautas yra lygus vijų skaičiui, padaugintam iš vieno vijos magnetinio srauto. Todėl kuo didesnis vijų skaičius, tuo didesnis magnetinis srautas ir tuo didesnė atgalinė EML.
(3) Apvijų skaičius yra susijęs su apvijų schema, pavyzdžiui, žvaigždės-trikampio jungimu, apvijų skaičiumi viename lizde, fazių skaičiumi, dantų skaičiumi, lygiagrečių šakų skaičiumi ir viso žingsnio arba trumpojo žingsnio schema.
(4) Vieno apsisukimo magnetinis srautas yra lygus magnetovaros jėgai, padalytai iš magnetinės varžos. Todėl kuo didesnė magnetovaros jėga, tuo mažesnė magnetinė varža magnetinio srauto kryptimi ir tuo didesnis atgalinis EML.
(5) Magnetinė varža yra susijusi su oro tarpu ir polių bei plyšių koordinacija. Kuo didesnis oro tarpas, tuo didesnė magnetinė varža ir tuo mažesnis atgalinis EMF. Polių ir plyšių koordinacija yra sudėtingesnė ir reikalauja specialios analizės.
(6) Magnetovaros jėga yra susijusi su magneto liekamuoju magnetizmu ir efektyviuoju magneto plotu. Kuo didesnis liekamasis magnetizmas, tuo didesnė atgalinė EMF. Efektyvusis plotas yra susijęs su magneto įmagnetėjimo kryptimi, dydžiu ir padėtimi, todėl reikia atlikti specialią analizę.
(7) Liekamasis magnetizmas yra susijęs su temperatūra. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo mažesnis atgalinis EML.
Apibendrinant, veiksniai, darantys įtaką atgaliniam EMF, yra sukimosi greitis, apsisukimų skaičius viename lizde, fazių skaičius, lygiagrečių šakų skaičius, pilnas ir trumpas žingsnis, variklio magnetinė grandinė, oro tarpo ilgis, polių ir lizdų atitikimas, magnetinio plieno liekamasis magnetizmas, magnetinio plieno išdėstymas ir dydis, magnetinio plieno įmagnetėjimo kryptis ir temperatūra.
5. Kaip pasirinkti atgalinės elektrovaros jėgos dydį variklio konstrukcijoje?
Variklio konstrukcijoje atgalinis EMF yra labai svarbus. Jei atgalinis EMF yra gerai suprojektuotas (tinkamas dydis, mažas bangos formos iškraipymas), variklis yra geras. Atgalinis EMF turi keletą pagrindinių poveikių varikliui:
1. Atgalinio EMF dydis lemia silpnąjį variklio magnetinį tašką, o silpnasis magnetinis taškas lemia variklio efektyvumo žemėlapio pasiskirstymą.
2. Atgalinio EMF bangos formos iškraipymo dažnis turi įtakos variklio pulsaciniam sukimo momentui ir sukimo momento išvesties lygumui varikliui veikiant.
3. Atgalinio EMF dydis tiesiogiai lemia variklio sukimo momento koeficientą, o atgalinio EMF koeficientas yra proporcingas sukimo momento koeficientui.
Iš to galima gauti šiuos variklio konstrukcijos prieštaravimus:
a. Kai atgalinis EMF yra didelis, variklis gali išlaikyti didelį sukimo momentą esant valdiklio ribinei srovei mažo greičio veikimo srityje, tačiau jis negali išgauti sukimo momento dideliu greičiu ir netgi negali pasiekti laukiamo greičio;
b. Kai atgalinis EMF yra mažas, variklis vis dar turi išėjimo galią didelio greičio srityje, tačiau esant tokiai pačiai valdiklio srovei mažu greičiu sukimo momentas negali būti pasiektas.
6. Teigiamas atgalinio EMF poveikis nuolatinių magnetų varikliams.
Atgalinio EMF egzistavimas yra labai svarbus nuolatinių magnetų variklių veikimui. Jis gali suteikti varikliams tam tikrų privalumų ir specialių funkcijų:
a. Energijos taupymas
Nuolatinių magnetų variklių sukuriamas atgalinis EMF gali sumažinti variklio srovę, taip sumažinant galios nuostolius, sumažinant energijos nuostolius ir pasiekiant energijos taupymo tikslą.
b. Padidinkite sukimo momentą
Atgalinė EMF yra priešinga maitinimo įtampai. Didėjant variklio greičiui, atgalinė EMF taip pat didėja. Atvirkštinė įtampa sumažina variklio apvijos induktyvumą, todėl padidėja srovė. Tai leidžia varikliui generuoti papildomą sukimo momentą ir pagerinti variklio galią.
c. Atbulinis lėtėjimas
Kai nuolatinio magneto variklis praranda galią, dėl atgalinio EMF egzistavimo jis gali toliau generuoti magnetinį srautą ir priversti rotorių toliau suktis, o tai sukuria atgalinio EMF efektą atvirkštiniu greičiu, kuris yra labai naudingas kai kuriose srityse, pavyzdžiui, staklėse ir kitoje įrangoje.
Trumpai tariant, atgalinis EMF yra nepakeičiamas nuolatinių magnetų variklių elementas. Jis suteikia daug privalumų nuolatinių magnetų varikliams ir vaidina labai svarbų vaidmenį projektuojant ir gaminant variklius. Atgalinio EMF dydis ir bangos forma priklauso nuo tokių veiksnių kaip nuolatinio magneto variklio konstrukcija, gamybos procesas ir naudojimo sąlygos. Atgalinio EMF dydis ir bangos forma daro didelę įtaką variklio veikimui ir stabilumui.
„Anhui Mingteng“ nuolatinių magnetų elektromechaninės įrangos Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)yra profesionalus nuolatinių magnetų sinchroninių variklių gamintojas. Mūsų techniniame centre dirba daugiau nei 40 tyrimų ir plėtros darbuotojų, suskirstytų į tris skyrius: projektavimo, procesų ir bandymų, kurie specializuojasi nuolatinių magnetų sinchroninių variklių tyrimuose ir plėtroje, projektavime ir procesų inovacijoje. Naudojant profesionalią projektavimo programinę įrangą ir savarankiškai sukurtas nuolatinių magnetų variklių specialiąsias projektavimo programas, variklio projektavimo ir gamybos proceso metu, atsižvelgiant į faktinius naudotojo poreikius ir konkrečias darbo sąlygas, bus kruopščiai atsižvelgiama į atgalinės elektrovaros jėgos dydį ir bangos formą, siekiant užtikrinti variklio veikimą ir stabilumą bei pagerinti variklio energijos vartojimo efektyvumą.
Autorių teisės: šis straipsnis yra „WeChat“ viešo numerio „电机技术及应用“, originalios nuorodos https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw, pakartotinis spausdinimas
Šis straipsnis neatspindi mūsų įmonės požiūrio. Jei turite kitokią nuomonę ar požiūrį, prašome mus pataisyti!
Įrašo laikas: 2024 m. rugpjūčio 20 d.