EMF אחורי של מנוע סינכרוני מגנט קבוע

EMF אחורי של מנוע סינכרוני מגנט קבוע

1. כיצד נוצרת קרינת אלקטרומגנטית אחורית?

קל להבין את יצירת הכוח האלקטרו-מוטיבציוני. העיקרון הוא שהמוליך חותך את קווי הכוח המגנטיים. כל עוד יש תנועה יחסית ביניהם, השדה המגנטי יכול להיות נייח והמוליך חותך אותו, או שהמוליך יכול להיות נייח והשדה המגנטי נע.

עבור מנועים סינכרוניים בעלי מגנט קבוע, הסלילים שלהם קבועים על הסטטור (מוליך) והמגנטים הקבועים קבועים על הרוטור (שדה מגנטי). כאשר הרוטור מסתובב, השדה המגנטי שנוצר על ידי המגנטים הקבועים על הרוטור יסתובב, וייחתך על ידי הסלילים על הסטטור, וייצר כוח אלקטרו-מניע אחורי בסלילים. מדוע זה נקרא כוח אלקטרו-מניע אחורי? כפי שהשם מרמז, כיוון הכוח האלקטרו-מניע האחורי E הוא הפוך לכיוון מתח ההדק U (כפי שמוצג באיור 1).

איור 1

2. מהו הקשר בין EMF אחורי למתח הטרמינל?

ניתן לראות מאיור 1 כי הקשר בין הכוח האלקטרו-מונע האחורי למתח ההדק תחת עומס הוא:

בדיקת הכוח האלקטרו-מוטיבציוני האחורי מתבצעת בדרך כלל בתנאי ללא עומס, ללא זרם ובמהירות של 1000 סל"ד. באופן כללי, הערך של 1000 סל"ד מוגדר כמקדם אלקטרו-מוטיבציוני האחורי = ערך אלקטרו-מוטיבציוני האחורי הממוצע/מהירות. מקדם אלקטרו-מוטיבציוני האחורי הוא פרמטר חשוב של המנוע. יש לציין כאן כי הכוח האלקטרו-מוטיבציוני האחורי תחת עומס משתנה כל הזמן לפני שהמהירות יציבה. מנוסחה (1), אנו יכולים לדעת שכוח האלקטרו-מוטיבציוני האחורי תחת עומס קטן ממתח ההדק. אם כוח האלקטרו-מוטיבציוני האחורי גדול ממתח ההדק, הוא הופך לגנרטור ומוציא מתח החוצה. מכיוון שההתנגדות והזרם בעבודה בפועל קטנים, ערך הכוח האלקטרו-מוטיבציוני האחורי שווה בקירוב למתח ההדק ומוגבל על ידי הערך המדורג של מתח ההדק.

3. המשמעות הפיזיקלית של כוח אלקטרו-מניע אחורי

דמיינו מה היה קורה אם ה-EMF האחורי לא היה קיים? ממשוואה (1), אנו יכולים לראות שבלעדי ה-EMF האחורי, המנוע כולו שווה ערך לנגד טהור, והופך למכשיר שמייצר הרבה חום, דבר המנוע מנוגד להמרת אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית. במשוואת המרת האנרגיה החשמליתUIt היא אנרגיית החשמל הקלטית, כגון אנרגיית החשמל הקלטית לסוללה, מנוע או שנאי; I2Rt היא אנרגיית אובדן החום בכל מעגל, שהיא סוג של אנרגיית אובדן חום, ככל שהיא קטנה יותר כך ייטב; ההפרש בין אנרגיית החשמל הקלט לאנרגיית החשמל אובדן החום, זוהי האנרגיה השימושית המתאימה לכוח האלקטרו-מונע האחורי.במילים אחרות, EMF אחורי משמש לייצור אנרגיה שימושית והוא ביחס הפוך לאובדן חום. ככל שאנרגיית אובדן החום גדולה יותר, כך האנרגיה השימושית הניתנת להשגה קטנה יותר. באופן אובייקטיבי, כוח אלקטרו-מניע אחורי צורך אנרגיה חשמלית במעגל, אך הוא אינו "אובדן". החלק של האנרגיה החשמלית התואם לכוח האלקטרו-מניע האחורי יומר לאנרגיה שימושית עבור ציוד חשמלי, כגון אנרגיה מכנית של מנועים, אנרגיה כימית של סוללות וכו'.

ניתן לראות מכאן שגודל הכוח האלקטרו-מוטיבי האחורי פירושו יכולתו של הציוד החשמלי להמיר את סך אנרגיית הקלט לאנרגיה שימושית, דבר המשקף את רמת יכולת ההמרה של הציוד החשמלי.

4. במה תלוי גודל הכוח האלקטרו-מוטיבי האחורי?

נוסחת החישוב של כוח אלקטרו-מוטיב אחורי היא:

E הוא הכוח האלקטרו-מונע של הסליל, ψ הוא השטף המגנטי, f הוא התדירות, N הוא מספר הסיבובים, ו-Φ הוא השטף המגנטי.
בהתבסס על הנוסחה לעיל, אני מאמין שכל אחד יכול כנראה לציין כמה גורמים המשפיעים על גודל הכוח האלקטרו-מונע האחורי. הנה מאמר לסיכום:

(1) EMF אחורי שווה לקצב השינוי של השטף המגנטי. ככל שהמהירות גבוהה יותר, כך קצב השינוי גדול יותר ו- EMF אחורי גדול יותר.

(2) השטף המגנטי עצמו שווה למספר הסיבובים כפול השטף המגנטי של סיבוב אחד. לכן, ככל שמספר הסיבובים גבוה יותר, כך השטף המגנטי גדול יותר וה-EFF האחורי גדול יותר.

(3) מספר הסיבובים קשור לסכימת הליפוף, כגון חיבור כוכב-דלתא, מספר סיבובים לכל חריץ, מספר פאזות, מספר שיניים, מספר ענפים מקבילים, וסכימה של פסיעה מלאה או פסיעה קצרה.

(4) שטף מגנטי חד-סיבובי שווה לכוח המגנטומוטורי חלקי ההתנגדות המגנטית. לכן, ככל שכוח המגנטומוטורי גדול יותר, כך ההתנגדות המגנטית בכיוון השטף המגנטי קטנה יותר וה-EFC האחורי גדול יותר.

(5) התנגדות מגנטית קשורה לפער אוויר ולתיאום בין קוטב לחריץ. ככל שפער האוויר גדול יותר, כך ההתנגדות המגנטית גדולה יותר וה-EPC האחורי קטן יותר. תיאום בין קוטב לחריץ הוא מורכב יותר ודורש ניתוח ספציפי.

(6) כוח מגנטי-מונע קשור למגנטיות השיורית של המגנט ולשטח האפקטיבי שלו. ככל שהמגנטיות השיורית גדולה יותר, כך ה-EMF האחורי גבוה יותר. השטח האפקטיבי קשור לכיוון המגנטיזציה, לגודל ולמיקום של המגנט ודורש ניתוח ספציפי.

(7) מגנטיות שיורית קשורה לטמפרטורה. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך ה-EFF האחורי קטן יותר.

לסיכום, הגורמים המשפיעים על EMF אחורי כוללים מהירות סיבוב, מספר סיבובים לכל חריץ, מספר פאזות, מספר ענפים מקבילים, פסיעה מלאה ופסיעה קצרה, מעגל מגנטי של המנוע, אורך מרווח האוויר, התאמת קטבים לחריץ, מגנטיות שיורית של פלדה מגנטית, מיקום וגודל הפלדה המגנטית, כיוון המגנטיזציה של הפלדה המגנטית וטמפרטורה.

5. כיצד לבחור את גודל הכוח האלקטרו-מוטיבי האחורי בתכנון מנוע?

בתכנון מנוע, ל- EMF האחורי יש חשיבות רבה. אם ה- EMF האחורי מתוכנן היטב (גודל מתאים, עיוות צורת גל נמוך), המנוע תקין. ל- EMF האחורי יש מספר השפעות עיקריות על המנוע:

1. גודל ה-EMF האחורי קובע את הנקודה המגנטית החלשה של המנוע, והנקודה המגנטית החלשה קובעת את התפלגות מפת יעילות המנוע.
2. קצב העיוות של צורת הגל של ה-EFF האחורי משפיע על מומנט האדוות של המנוע ועל החלקות של פלט המומנט כאשר המנוע פועל.
3. גודל ה-EMF האחורי קובע ישירות את מקדם המומנט של המנוע, ומקדם ה-EMF האחורי הוא פרופורציונלי למקדם המומנט.
מכאן ניתן להסיק את הסתירות הבאות בתכנון המנוע:
א. כאשר ה-EMF האחורי גדול, המנוע יכול לשמור על מומנט גבוה בזרם גבול הבקר באזור הפעולה במהירות נמוכה, אך הוא אינו יכול להפיק מומנט במהירות גבוהה, ואף אינו יכול להגיע למהירות הצפויה;
ב. כאשר ה- EMF האחורי קטן, למנוע עדיין יש קיבולת פלט בתחום המהירות הגבוהה, אך לא ניתן להשיג את המומנט באותו זרם בקר במהירות נמוכה.

6. ההשפעה החיובית של EMF אחורי על מנועים בעלי מגנט קבוע.

קיומו של EMF אחורי חשוב מאוד לפעולתם של מנועים עם מגנט קבוע. הוא יכול להביא כמה יתרונות ופונקציות מיוחדות למנועים:
א. חיסכון באנרגיה
ה-EMF האחורי שנוצר על ידי מנועי מגנט קבוע יכול להפחית את הזרם של המנוע, ובכך להפחית את אובדן ההספק, להפחית את אובדן האנרגיה ולהשיג את מטרת חיסכון באנרגיה.
ב. הגדלת המומנט
ה-EMF האחורי הוא הפוך למתח אספקת החשמל. כאשר מהירות המנוע עולה, גם ה-EMF האחורי עולה. המתח ההפוך יפחית את ההשראות של סליל המנוע, וכתוצאה מכך יגדל הזרם. זה מאפשר למנוע לייצר מומנט נוסף ולשפר את ביצועי ההספק של המנוע.
ג. האטה הפוכה
לאחר שמנוע המגנט הקבוע מאבד הספק, עקב קיומו של EMF אחורי, הוא יכול להמשיך לייצר שטף מגנטי ולגרום לרוטור להמשיך להסתובב, מה שיוצר את האפקט של EMF אחורי במהירות הפוכה, דבר שימושי מאוד ביישומים מסוימים, כגון כלי עבודה מכניים וציוד אחר.

בקיצור, EMF אחורי הוא מרכיב חיוני במנועים עם מגנט קבוע. הוא מביא יתרונות רבים למנועים עם מגנט קבוע וממלא תפקיד חשוב מאוד בתכנון וייצור של מנועים. גודל וצורת הגל של EMF אחורי תלויים בגורמים כגון תכנון, תהליך ייצור ותנאי שימוש של מנוע מגנט קבוע. לגודל וצורת הגל של EMF אחורי יש השפעה חשובה על ביצועי המנוע ויציבותו.

חברת Anhui Mingteng, ציוד אלקטרו-מכני למגנטים קבועים בע"מ (https://www.mingtengmotor.com/)היא יצרנית מקצועית של מנועים סינכרוניים בעלי מגנט קבוע. המרכז הטכני שלנו מונה יותר מ-40 אנשי מחקר ופיתוח, המחולקים לשלוש מחלקות: תכנון, תהליך ובדיקה, המתמחים במחקר ופיתוח, תכנון וחדשנות תהליכית של מנועים סינכרוניים בעלי מגנט קבוע. באמצעות תוכנות תכנון מקצועיות ותוכניות תכנון מיוחדות למנועי מגנט קבוע שפותחו באופן עצמאי, במהלך תהליך תכנון וייצור המנוע, גודל וצורת הגל של הכוח האלקטרו-מונע האחורי יילקחו בחשבון בקפידה בהתאם לצרכים בפועל ולתנאי העבודה הספציפיים של המשתמש כדי להבטיח את ביצועי המנוע ויציבותו ולשפר את יעילות האנרגיה של המנוע.

זכויות יוצרים: מאמר זה הוא הדפסה מחודשת של המספר הציבורי של WeChat "电机技术及应用", הקישור המקורי https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw

מאמר זה אינו מייצג את עמדות החברה שלנו. אם יש לכם דעות או השקפות שונות, אנא תקנו אותנו!