Trở lại EMF của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

Trở lại EMF của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

1. EMF quay lại được tạo ra như thế nào?

Việc tạo ra sức điện động ngược là điều dễ hiểu. Nguyên tắc là dây dẫn cắt các đường sức từ. Miễn là có chuyển động tương đối giữa hai vật, từ trường có thể đứng yên và dây dẫn cắt nó, hoặc dây dẫn có thể đứng yên và từ trường chuyển động.

Đối với động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, cuộn dây của chúng được cố định trên stato (dây dẫn) và nam châm vĩnh cửu được cố định trên rôto (từ trường). Khi rôto quay, từ trường do nam châm vĩnh cửu trên rôto tạo ra sẽ quay và bị cắt bởi các cuộn dây trên stato, tạo ra suất điện động ngược trong cuộn dây. Tại sao gọi là suất điện động ngược? Đúng như tên gọi, hướng của suất điện động ngược E ngược với hướng của điện áp đầu cực U (như trong Hình 1).

Hình 1

2.Mối quan hệ giữa EMF trở lại và điện áp đầu cuối là gì?

Có thể thấy trên Hình 1 rằng mối quan hệ giữa suất điện động ngược và điện áp đầu cực khi tải là:

Thử nghiệm lực điện động phía sau thường được thực hiện trong điều kiện không tải, không có dòng điện và ở tốc độ 1000 vòng/phút. Nói chung, giá trị 1000 vòng/phút được xác định là hệ số EMF ngược = giá trị/tốc độ EMF ngược trung bình. Hệ số Back-EMF là một thông số quan trọng của động cơ. Ở đây cần lưu ý rằng EMF phía sau khi tải thay đổi liên tục trước khi tốc độ ổn định. Từ công thức (1), chúng ta có thể biết rằng suất điện động phía sau khi tải nhỏ hơn điện áp đầu cực. Nếu suất điện động phía sau lớn hơn điện áp đầu cực, nó sẽ trở thành máy phát điện và đưa điện áp ra bên ngoài. Vì điện trở và dòng điện trong công việc thực tế nhỏ nên giá trị của suất điện động ngược xấp xỉ bằng điện áp đầu cực và bị giới hạn bởi giá trị định mức của điện áp đầu cực.

3. Ý nghĩa vật lý của suất điện động ngược

Hãy tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra nếu EMF phía sau không tồn tại? Từ phương trình (1), chúng ta có thể thấy rằng nếu không có EMF phía sau, toàn bộ động cơ tương đương với một điện trở thuần, trở thành thiết bị tạo ra nhiều nhiệt, trái ngược với quá trình chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học của động cơ. phương trình chuyển đổi năng lượng điện,UIt là năng lượng điện đầu vào, chẳng hạn như năng lượng điện đầu vào của pin, động cơ hoặc máy biến áp; I2Rt là năng lượng tổn thất nhiệt trong mỗi mạch, là một loại năng lượng tổn thất nhiệt, càng nhỏ càng tốt; sự khác biệt giữa năng lượng điện đầu vào và năng lượng điện mất nhiệt, Đó là năng lượng hữu ích tương ứng với suất điện động phía sauNói cách khác, EMF ngược được sử dụng để tạo ra năng lượng hữu ích và có liên quan nghịch với sự mất nhiệt. Năng lượng tổn thất nhiệt càng lớn thì năng lượng hữu ích có thể đạt được càng nhỏ. Nói một cách khách quan, suất điện động ngược tiêu thụ năng lượng điện trong mạch nhưng không phải là “tổn thất”. Phần điện năng tương ứng với suất điện động ngược sẽ được chuyển hóa thành năng lượng có ích cho các thiết bị điện như cơ năng của động cơ, hóa năng của pin, v.v.

Từ đó có thể thấy, độ lớn của suất điện động ngược biểu thị khả năng của thiết bị điện chuyển hóa tổng năng lượng đầu vào thành năng lượng hữu ích, phản ánh mức độ khả năng chuyển đổi của thiết bị điện.

4. Độ lớn suất điện động ngược phụ thuộc vào gì?

Công thức tính suất điện động ngược là:

E là suất điện động của cuộn dây, ψ là từ thông, f là tần số, N là số vòng dây và Φ là từ thông.
Dựa vào công thức trên, tôi tin chắc mọi người có thể kể ra được một số yếu tố ảnh hưởng đến độ lớn của suất điện động ngược. Đây là một bài viết để tóm tắt:

(1) EMF trở lại bằng tốc độ thay đổi của từ thông. Tốc độ càng cao thì tốc độ thay đổi càng lớn và EMF ngược càng lớn.

(2) Bản thân từ thông bằng số vòng nhân với từ thông một vòng. Do đó, số vòng quay càng cao thì từ thông càng lớn và EMF phía sau càng lớn.

(3) Số vòng dây có liên quan đến sơ đồ cuộn dây, chẳng hạn như kết nối sao-tam giác, số vòng trên mỗi khe, số pha, số răng, số nhánh song song và sơ đồ bước đầy đủ hoặc bước ngắn.

(4) Từ thông một chiều bằng lực từ động chia cho điện trở từ. Do đó, lực từ động càng lớn thì điện trở từ theo hướng từ thông càng nhỏ và EMF phía sau càng lớn.

(5) Lực cản từ có liên quan đến khe hở không khí và sự phối hợp giữa khe cực và khe. Khe hở không khí càng lớn thì lực cản từ càng lớn và EMF phía sau càng nhỏ. Việc phối hợp khe cực phức tạp hơn và yêu cầu phân tích cụ thể.

(6) Lực từ có liên quan đến từ tính dư của nam châm và diện tích tác dụng của nam châm. Từ tính dư càng lớn thì EMF phía sau càng cao. Diện tích hiệu dụng có liên quan đến hướng từ hóa, kích thước và vị trí của nam châm và cần được phân tích cụ thể.

(7) Từ tính dư có liên quan đến nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao thì EMF phía sau càng nhỏ.

Tóm lại, các yếu tố ảnh hưởng đến EMF trở lại bao gồm tốc độ quay, số vòng trên mỗi khe, số pha, số nhánh song song, bước đầy đủ và bước ngắn, mạch từ động cơ, chiều dài khe hở không khí, khớp cực-khe, từ tính dư của thép từ tính. , vị trí và kích thước của thép từ tính, hướng từ hóa của thép từ tính và nhiệt độ.

5. Làm thế nào để chọn độ lớn suất điện động ngược trong thiết kế động cơ?

Trong thiết kế động cơ, EMF E phía sau rất quan trọng. Nếu EMF phía sau được thiết kế tốt (kích thước phù hợp, độ méo dạng sóng thấp) thì động cơ hoạt động tốt. EMF phía sau có một số tác dụng chính đối với động cơ:

1. Độ lớn của EMF phía sau xác định điểm từ yếu của động cơ và điểm từ yếu xác định sự phân bố của bản đồ hiệu suất động cơ.
2. Tốc độ biến dạng của dạng sóng EMF phía sau ảnh hưởng đến mô-men xoắn gợn sóng của động cơ và độ mượt của đầu ra mô-men xoắn khi động cơ đang chạy.
3. Độ lớn của EMF phía sau xác định trực tiếp hệ số mô-men xoắn của động cơ và hệ số EMF phía sau tỷ lệ thuận với hệ số mô-men xoắn.
Từ đó có thể rút ra những mâu thuẫn sau trong thiết kế động cơ:
Một. Khi EMF phía sau lớn, động cơ có thể duy trì mô-men xoắn cao ở dòng giới hạn của bộ điều khiển trong vùng vận hành tốc độ thấp, nhưng nó không thể tạo ra mô-men xoắn ở tốc độ cao và thậm chí không thể đạt được tốc độ mong đợi;
b. Khi EMF phía sau nhỏ, động cơ vẫn có công suất đầu ra ở vùng tốc độ cao, nhưng không thể đạt được mô-men xoắn ở cùng dòng điện điều khiển ở tốc độ thấp.

6. Tác động tích cực của EMF ngược lên động cơ nam châm vĩnh cửu.

Sự tồn tại của EMF phía sau rất quan trọng đối với hoạt động của động cơ nam châm vĩnh cửu. Nó có thể mang lại một số lợi thế và chức năng đặc biệt cho động cơ:
Một. Tiết kiệm năng lượng
EMF phía sau do động cơ nam châm vĩnh cửu tạo ra có thể làm giảm dòng điện của động cơ, từ đó giảm tổn thất điện năng, giảm tổn thất năng lượng và đạt được mục đích tiết kiệm năng lượng.
b. Tăng mô-men xoắn
EMF phía sau đối diện với điện áp nguồn. Khi tốc độ động cơ tăng, EMF phía sau cũng tăng. Điện áp ngược sẽ làm giảm độ tự cảm của cuộn dây động cơ, dẫn đến dòng điện tăng lên. Điều này cho phép động cơ tạo thêm mô-men xoắn và cải thiện hiệu suất năng lượng của động cơ.
c. Giảm tốc ngược
Sau khi động cơ nam châm vĩnh cửu mất điện, do sự tồn tại của EMF ngược, nó có thể tiếp tục tạo ra từ thông và làm cho rôto tiếp tục quay, tạo thành hiệu ứng tốc độ ngược EMF ngược, rất hữu ích trong một số ứng dụng, chẳng hạn như như máy công cụ và các thiết bị khác.

Tóm lại EMF trở lại là thành phần không thể thiếu của động cơ nam châm vĩnh cửu. Nó mang lại nhiều lợi ích cho động cơ nam châm vĩnh cửu và đóng vai trò rất quan trọng trong việc thiết kế, chế tạo động cơ. Kích thước và dạng sóng của EMF phía sau phụ thuộc vào các yếu tố như thiết kế, quy trình sản xuất và điều kiện sử dụng của động cơ nam châm vĩnh cửu. Kích thước và dạng sóng của EMF phía sau có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất và độ ổn định của động cơ.

Công ty TNHH Thiết bị cơ điện nam châm vĩnh cửu An Huy Mingteng (https://www.mingtengmotor.com/)là nhà sản xuất chuyên nghiệp về động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Trung tâm kỹ thuật của chúng tôi có hơn 40 nhân viên R&D, được chia thành ba bộ phận: thiết kế, quy trình và thử nghiệm, chuyên nghiên cứu và phát triển, thiết kế và đổi mới quy trình của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Sử dụng phần mềm thiết kế chuyên nghiệp và các chương trình thiết kế đặc biệt cho động cơ nam châm vĩnh cửu tự phát triển, trong quá trình thiết kế và sản xuất động cơ, kích thước và dạng sóng của lực điện động phía sau sẽ được xem xét cẩn thận theo nhu cầu thực tế và điều kiện làm việc cụ thể của người dùng để đảm bảo hiệu suất và sự ổn định của động cơ và cải thiện hiệu suất năng lượng của động cơ.

Bản quyền: Bài viết này là bản in lại của số công khai WeChat “电机技术及应用”, link gốc https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw

Bài viết này không thể hiện quan điểm của công ty chúng tôi. Nếu bạn có ý kiến ​​​​hoặc quan điểm khác nhau, xin vui lòng sửa chúng tôi!