1. Как создается обратная электродвижущая сила?
На самом деле, возникновение обратной электродвижущей силы легко понять. Учащиеся с лучшей памятью должны знать, что они столкнулись с этим еще в средней и старшей школе. Однако в то время это называлось индуцированной электродвижущей силой. Принцип заключается в том, что проводник разрезает магнитные линии. Пока существует два относительных движения, либо магнитное поле не движется, и проводник разрезается; может быть и так, что проводник не движется, а магнитное поле движется.
Для синхронного постоянного магнитамотор, его катушки закреплены на статоре (проводнике), а постоянные магниты закреплены на роторе (магнитном поле). Когда ротор вращается, магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами на роторе, будет вращаться и притягиваться статором. Виток на витке разрезается иобратная электродвижущая силагенерируется в катушке. Почему ее называют обратной электродвижущей силой? Как следует из названия, потому что направление обратной электродвижущей силы E противоположно направлению напряжения на клеммах U (как показано на рисунке 1).
2. Какова связь между обратной электродвижущей силой и напряжением на клеммах?
На рисунке 1 видно, что взаимосвязь между обратной электродвижущей силой и напряжением на клеммах под нагрузкой следующая:
Для испытания обратной электродвижущей силы его обычно тестируют в условиях холостого хода, отсутствия тока и скорости вращения 1000 об/мин. Обычно определяется значение 1000 об/мин, а коэффициент обратной электродвижущей силы = среднему значению обратной электродвижущей силы/скорости. Коэффициент обратной ЭДС является важным параметром двигателя. Здесь следует отметить, что противоэлектродвижущая сила под нагрузкой постоянно меняется, прежде чем скорость станет стабильной. Из уравнения (1) мы можем знать, что обратная электродвижущая сила под нагрузкой меньше напряжения на клеммах. Если обратная электродвижущая сила превышает напряжение на клеммах, она становится генератором и выдает напряжение наружу. Поскольку сопротивление и ток в реальной работе малы, величина обратной ЭДС примерно равна напряжению на клеммах и ограничивается номинальным значением напряжения на клеммах.
3. Физический смысл обратной электродвижущей силы.
Представьте себе, что произошло бы, если бы обратной электродвижущей силы не существовало? Из уравнения (1) видно, что без обратной электродвижущей силы весь двигатель эквивалентен чистому резистору и становится устройством, выделяющим особенно серьезное тепло. Этотпротиворечит тому факту, что двигатель преобразует электрическую энергию вмеханическая энергия.
В отношениях преобразования электрической энергии
, UIt — входная электрическая энергия, например, входная электрическая энергия в батарею, двигатель или трансформатор; I2Rt – энергия теплопотерь в каждом контуре, эта часть энергии является разновидностью энергии теплопотерь, чем меньше, тем лучше; входная электрическая энергия и тепловые потери. Разница в электрической энергии представляет собой часть полезной энергии, соответствующую обратной электродвижущей силе.
Другими словами, обратная электродвижущая сила используется для выработки полезной энергии, которая обратно пропорциональна потерям тепла. Чем больше энергия тепловых потерь, тем меньше полезной энергии можно получить.
Объективно говоря, обратная электродвижущая сила потребляет электрическую энергию в цепи, но это не «потеря». Часть электрической энергии, соответствующая обратной электродвижущей силе, будет преобразована в полезную энергию для электрооборудования, такую как механическая энергия двигателя и энергия аккумулятора. Химическая энергетика и т.д.
Видно, что величина обратной ЭДС означает способность электрооборудования преобразовывать полную подводимую энергию в полезную энергию и отражает уровень преобразующей способности электрооборудования.
4. От чего зависит величина обратной ЭДС?
Сначала приведем формулу расчета обратной электродвижущей силы:
E — электродвижущая сила катушки, ψ — магнитная связь, f — частота, N — количество витков, Φ — магнитный поток.
Я полагаю, что на основании приведенной выше формулы каждый сможет назвать несколько факторов, влияющих на величину обратной электродвижущей силы. Вот краткое содержание статьи:
(1) Обратная электродвижущая сила равна скорости изменения магнитной связи. Чем выше скорость вращения, тем больше скорость изменения и тем больше обратная электродвижущая сила;
(2) Сама магнитная связь равна числу витков, умноженному на одновитковую магнитную связь. Следовательно, чем больше количество витков, тем больше магнитная связь и тем больше обратная электродвижущая сила;
(3) Количество витков зависит от схемы обмотки, соединения звезда-треугольник, количества витков на паз, количества фаз, количества зубцов, количества параллельных ветвей, схемы с полным или коротким шагом;
(4) Одновитковая магнитная связь равна магнитодвижущей силе, деленной на магнитное сопротивление. Следовательно, чем больше магнитодвижущая сила, тем меньше магнитное сопротивление в направлении магнитной связи и тем больше обратная электродвижущая сила;
(5) Магнитное сопротивлениесвязано с взаимодействием воздушного зазора и полюсной прорези. Чем больше воздушный зазор, тем больше магнитное сопротивление и меньше обратная электродвижущая сила. Координация полюса-паза относительно сложна и требует детального анализа;
(6) Магнитодвижущая сила связана с остаточной намагниченностью магнита и эффективной площадью магнита. Чем больше остаточная намагниченность, тем выше обратная электродвижущая сила. Эффективная площадь связана с направлением намагничивания, размером и размещением магнита и требует специального анализа;
(7) Остаточный магнетизм связан с температурой. Чем выше температура, тем меньше обратная электродвижущая сила.
Таким образом, факторы, влияющие на обратную электродвижущую силу, включают скорость вращения, количество витков на паз, количество фаз, количество параллельных ветвей, короткий общий шаг, магнитную цепь двигателя, длину воздушного зазора, координацию между полюсами и пазами, остаточный магнетизм магнита, и положение размещения магнита. И размер магнита, направление намагничивания магнита, температура.
5. Как выбрать величину обратной ЭДС в конструкции двигателя?
В конструкции двигателя очень важна обратная электродвижущая сила E. Я думаю, что если обратная электродвижущая сила хорошо спроектирована (соответствующий размер и низкий коэффициент искажения формы сигнала), двигатель будет хорошим. Основные эффекты обратной электродвижущей силы на двигатели следующие:
1. Размер обратной электродвижущей силы определяет точку ослабления поля двигателя, а точка ослабления поля определяет распределение карты КПД двигателя.
2. Степень искажения формы сигнала обратной электродвижущей силы влияет на пульсирующий крутящий момент двигателя и стабильность выходного крутящего момента при работе двигателя.
3. Размер обратной электродвижущей силы напрямую определяет коэффициент крутящего момента двигателя, а коэффициент обратной электродвижущей силы прямо пропорционален коэффициенту крутящего момента. Отсюда можно вывести следующие противоречия, с которыми сталкиваются при проектировании двигателей:
а. По мере увеличения обратной электродвижущей силы двигатель может поддерживать высокий крутящий момент приконтроллерограничивает ток в низкоскоростной рабочей зоне, но не может выдавать крутящий момент на высоких скоростях или даже достигать ожидаемой скорости;
б. Когда обратная электродвижущая сила мала, двигатель по-прежнему имеет выходную мощность в области высоких скоростей, но крутящий момент не может быть достигнут при том же токе контроллера на низкой скорости.
Следовательно, расчет обратной электродвижущей силы зависит от реальных потребностей двигателя. Например, при проектировании небольшого двигателя, если требуется по-прежнему выдавать достаточный крутящий момент на низкой скорости, тогда противоэлектродвижущая сила должна быть большей.
Время публикации: 04 февраля 2024 г.