EMF traseiro do motor síncrono de ímã permanente

EMF traseiro do motor síncrono de ímã permanente

1. Como é gerado o EMF de retorno?

A geração de força eletromotriz reversa é fácil de entender. O princípio é que o condutor corta as linhas de força magnética. Enquanto houver movimento relativo entre os dois, o campo magnético pode estar estacionário e o condutor o corta, ou o condutor pode estar estacionário e o campo magnético se mover.

Para motores síncronos de ímã permanente, suas bobinas são fixadas no estator (condutor) e os ímãs permanentes são fixados no rotor (campo magnético). Quando o rotor gira, o campo magnético gerado pelos ímãs permanentes do rotor girará e será cortado pelas bobinas do estator, gerando força eletromotriz reversa nas bobinas. Por que é chamada de força eletromotriz reversa? Como o nome sugere, a direção da força eletromotriz reversa E é oposta à direção da tensão terminal U (conforme mostrado na Figura 1).

Figura 1

2.Qual é a relação entre EMF traseiro e tensão terminal?

Pode-se ver na Figura 1 que a relação entre a força eletromotriz reversa e a tensão terminal sob carga é:

O teste de força eletromotriz traseira é geralmente realizado em condições sem carga, sem corrente e a uma velocidade de 1000 rpm. Geralmente, o valor de 1000 rpm é definido como coeficiente de back-EMF = valor/velocidade média de back-EMF. O coeficiente Back-EMF é um parâmetro importante do motor. Deve-se notar aqui que o back-EMF sob carga está mudando constantemente antes que a velocidade se estabilize. Pela fórmula (1), podemos saber que a força eletromotriz traseira sob carga é menor que a tensão terminal. Se a força eletromotriz traseira for maior que a tensão terminal, ela se torna um gerador e emite tensão para o exterior. Como a resistência e a corrente no trabalho real são pequenas, o valor da força eletromotriz reversa é aproximadamente igual à tensão terminal e é limitado pelo valor nominal da tensão terminal.

3. O significado físico da força eletromotriz traseira

Imagine o que aconteceria se o EMF traseiro não existisse? Pela equação (1), podemos perceber que sem o EMF traseiro, todo o motor equivale a um resistor puro, tornando-se um dispositivo que gera muito calor, o que é contrário à conversão de energia elétrica em energia mecânica do motor. a equação de conversão de energia elétrica,UÉ a energia elétrica de entrada, como a energia elétrica de entrada para uma bateria, motor ou transformador; I2Rt é a energia de perda de calor em cada circuito, que é uma espécie de energia de perda de calor, quanto menor melhor; a diferença entre a energia elétrica de entrada e a energia elétrica de perda de calor, é a energia útil correspondente à força eletromotriz traseira.Em outras palavras, o back EMF é usado para gerar energia útil e está inversamente relacionado à perda de calor. Quanto maior a energia de perda de calor, menor será a energia útil alcançável. Objetivamente falando, a força eletromotriz traseira consome energia elétrica no circuito, mas não é uma “perda”. A parte da energia elétrica correspondente à força eletromotriz reversa será convertida em energia útil para equipamentos elétricos, como energia mecânica de motores, energia química de baterias, etc.

Pode-se observar a partir disso que o tamanho da força eletromotriz reversa significa a capacidade do equipamento elétrico de converter a energia total de entrada em energia útil, o que reflete o nível de capacidade de conversão do equipamento elétrico.

4. De que depende a magnitude da força eletromotriz reversa?

A fórmula de cálculo da força eletromotriz reversa é:

E é a força eletromotriz da bobina, ψ é o fluxo magnético, f é a frequência, N é o número de voltas e Φ é o fluxo magnético.
Com base na fórmula acima, acredito que todos provavelmente possam dizer alguns fatores que afetam a magnitude da força eletromotriz reversa. Aqui está um artigo para resumir:

(1) Back EMF é igual à taxa de variação do fluxo magnético. Quanto maior a velocidade, maior a taxa de mudança e maior o EMF traseiro.

(2) O próprio fluxo magnético é igual ao número de voltas multiplicado pelo fluxo magnético de uma volta. Portanto, quanto maior o número de voltas, maior será o fluxo magnético e maior será o EMF traseiro.

(3) O número de voltas está relacionado ao esquema de enrolamento, como conexão estrela-triângulo, número de voltas por slot, número de fases, número de dentes, número de ramificações paralelas e esquema de passo completo ou passo curto.

(4) O fluxo magnético de volta única é igual à força magnetomotriz dividida pela resistência magnética. Portanto, quanto maior a força magnetomotriz, menor será a resistência magnética na direção do fluxo magnético e maior será o contra-EMF.

(5) A resistência magnética está relacionada ao entreferro e à coordenação pólo-slot. Quanto maior o entreferro, maior será a resistência magnética e menor será o EMF traseiro. A coordenação pólo-slot é mais complicada e requer análise específica.

(6) A força magnetomotriz está relacionada ao magnetismo residual do ímã e à área efetiva do ímã. Quanto maior o magnetismo residual, maior será o EMF posterior. A área efetiva está relacionada à direção de magnetização, tamanho e posicionamento do ímã e requer análise específica.

(7) O magnetismo residual está relacionado à temperatura. Quanto maior a temperatura, menor será o EMF traseiro.

Em resumo, os fatores que afetam o EMF traseiro incluem velocidade de rotação, número de voltas por slot, número de fases, número de ramificações paralelas, passo completo e passo curto, circuito magnético do motor, comprimento do entreferro, correspondência pólo-slot, magnetismo residual de aço magnético , posicionamento e tamanho do aço magnético, direção de magnetização do aço magnético e temperatura.

5. Como selecionar o tamanho da força eletromotriz traseira no projeto do motor?

No projeto do motor, o EMF E traseiro é muito importante. Se o EMF traseiro for bem projetado (tamanho apropriado, baixa distorção da forma de onda), o motor está bom. O EMF traseiro tem vários efeitos importantes no motor:

1. A magnitude do EMF traseiro determina o ponto magnético fraco do motor, e o ponto magnético fraco determina a distribuição do mapa de eficiência do motor.
2. A taxa de distorção da forma de onda EMF traseira afeta o torque de ondulação do motor e a suavidade da saída de torque quando o motor está funcionando.
3. A magnitude do back EMF determina diretamente o coeficiente de torque do motor, e o coeficiente back EMF é proporcional ao coeficiente de torque.
A partir disso, podem ser obtidas as seguintes contradições no projeto do motor:
um. Quando o EMF traseiro é grande, o motor pode manter alto torque na corrente limite do controlador na área de operação de baixa velocidade, mas não pode produzir torque em alta velocidade e nem mesmo atingir a velocidade esperada;
b. Quando o EMF traseiro é pequeno, o motor ainda tem capacidade de saída na área de alta velocidade, mas o torque não pode ser alcançado na mesma corrente do controlador em baixa velocidade.

6. O impacto positivo do back EMF em motores de ímã permanente.

A existência de back EMF é muito importante para o funcionamento de motores de ímã permanente. Pode trazer algumas vantagens e funções especiais aos motores:
um. Economia de energia
O EMF traseiro gerado por motores de ímã permanente pode reduzir a corrente do motor, reduzindo assim a perda de energia, reduzindo a perda de energia e atingindo o objetivo de economia de energia.
b. Aumentar o torque
O EMF traseiro é oposto à tensão da fonte de alimentação. Quando a velocidade do motor aumenta, o EMF traseiro também aumenta. A tensão reversa reduzirá a indutância do enrolamento do motor, resultando em um aumento na corrente. Isso permite que o motor gere torque adicional e melhore o desempenho de potência do motor.
c. Desaceleração reversa
Depois que o motor de ímã permanente perde potência, devido à existência de EMF traseiro, ele pode continuar a gerar fluxo magnético e fazer o rotor continuar a girar, o que forma o efeito de velocidade reversa de EMF traseiro, o que é muito útil em algumas aplicações, como como máquinas-ferramentas e outros equipamentos.

Resumindo, o back EMF é um elemento indispensável dos motores de ímã permanente. Traz muitos benefícios aos motores de ímã permanente e desempenha um papel muito importante no projeto e fabricação de motores. O tamanho e a forma de onda do EMF traseiro dependem de fatores como projeto, processo de fabricação e condições de uso do motor de ímã permanente. O tamanho e a forma de onda do EMF traseiro têm uma influência importante no desempenho e na estabilidade do motor.

Anhui Mingteng Equipamento eletromecânico de ímã permanente Co., Ltd.é um fabricante profissional de motores síncronos de ímã permanente. Nosso centro técnico conta com mais de 40 funcionários de P&D, divididos em três departamentos: design, processo e testes, especializados em pesquisa e desenvolvimento, design e inovação de processos de motores síncronos de ímã permanente. Usando software de design profissional e programas de design especial de motor de ímã permanente autodesenvolvidos, durante o projeto do motor e o processo de fabricação, o tamanho e a forma de onda da força eletromotriz traseira serão cuidadosamente considerados de acordo com as necessidades reais e condições de trabalho específicas do usuário para garantir o desempenho e a estabilidade do motor e melhoram a eficiência energética do motor.

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