แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรเกิดขึ้นได้อย่างไร? เหตุใดจึงเรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับ?

 1. แรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับเกิดขึ้นได้อย่างไร?

ในความเป็นจริง การสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังนั้นง่ายต่อการเข้าใจ นักเรียนที่มีความจำดีขึ้นควรรู้ว่าพวกเขาเคยสัมผัสมันตั้งแต่สมัยมัธยมต้นและมัธยมปลาย อย่างไรก็ตาม ในขณะนั้นเรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ หลักการคือตัวนำจะตัดเส้นแม่เหล็ก ตราบใดที่มีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์สองอย่างเพียงพอ สนามแม่เหล็กก็ไม่เคลื่อนที่และตัวนำก็ตัด อาจเป็นไปได้ว่าตัวนำไม่เคลื่อนที่และสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่

สำหรับซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรมอเตอร์ขดลวดของมันได้รับการแก้ไขบนสเตเตอร์ (ตัวนำ) และแม่เหล็กถาวรได้รับการแก้ไขบนโรเตอร์ (สนามแม่เหล็ก) เมื่อโรเตอร์หมุน สนามแม่เหล็กที่สร้างโดยแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์จะหมุนและถูกดึงดูดโดยสเตเตอร์ คอยล์บนคอยล์ถูกตัดและแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังถูกสร้างขึ้นในขดลวด- เหตุใดจึงเรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับ? ตามชื่อที่แนะนำ เนื่องจากทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง E อยู่ตรงข้ามกับทิศทางของแรงดันเทอร์มินัล U (ดังแสดงในรูปที่ 1)

      2. ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังกับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อคืออะไร?

จะเห็นได้จากรูปที่ 1 ว่าความสัมพันธ์ระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังและแรงดันเทอร์มินัลภายใต้โหลดคือ:

สำหรับการทดสอบแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับ โดยทั่วไปจะทดสอบภายใต้สภาวะไม่มีโหลด ไม่มีกระแส และความเร็วในการหมุนคือ 1,000 รอบต่อนาที โดยทั่วไป ค่าของ 1,000rpm ถูกกำหนดไว้ และค่าสัมประสิทธิ์แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง = ค่าเฉลี่ยของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง/ความเร็ว ค่าสัมประสิทธิ์แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญของมอเตอร์ ควรสังเกตว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังภายใต้โหลดมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาก่อนที่ความเร็วจะคงที่ จากสมการ (1) เราสามารถรู้ได้ว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังภายใต้โหลดมีค่าน้อยกว่าแรงดันเทอร์มินัล ถ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังมากกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อ จะกลายเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและจ่ายแรงดันไฟฟ้าออกสู่ภายนอก เนื่องจากความต้านทานและกระแสในการทำงานจริงมีค่าน้อย ค่าของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจึงเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อโดยประมาณ และถูกจำกัดด้วยค่าพิกัดของแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อ

      3. ความหมายทางกายภาพของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง

ลองนึกภาพว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากไม่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง? จะเห็นได้จากสมการ (1) ว่าหากไม่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับ มอเตอร์ทั้งหมดจะเทียบเท่ากับตัวต้านทานบริสุทธิ์และกลายเป็นอุปกรณ์ที่สร้างความร้อนรุนแรงเป็นพิเศษ นี้ตรงกันข้ามกับการที่มอเตอร์แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล

ในความสัมพันธ์การแปลงพลังงานไฟฟ้า

, UIt คือพลังงานไฟฟ้าที่ป้อนเข้า เช่น พลังงานไฟฟ้าที่ป้อนเข้าไปในแบตเตอรี่ มอเตอร์ หรือหม้อแปลงไฟฟ้า I2Rt คือพลังงานสูญเสียความร้อนในแต่ละวงจร พลังงานส่วนนี้เป็นพลังงานสูญเสียความร้อนชนิดหนึ่ง ยิ่งน้อยก็ยิ่งดี พลังงานไฟฟ้าอินพุตและการสูญเสียความร้อน ความแตกต่างในพลังงานไฟฟ้าเป็นส่วนหนึ่งของพลังงานที่มีประโยชน์ซึ่งสอดคล้องกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง

กล่าวอีกนัยหนึ่ง แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังถูกใช้เพื่อสร้างพลังงานที่มีประโยชน์ ซึ่งสัมพันธ์แบบผกผันกับการสูญเสียความร้อน ยิ่งพลังงานสูญเสียความร้อนมากเท่าไร พลังงานที่มีประโยชน์ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจะใช้พลังงานไฟฟ้าในวงจร แต่ก็ไม่ใช่ "การสูญเสีย" พลังงานไฟฟ้าส่วนหนึ่งที่สอดคล้องกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจะถูกแปลงเป็นพลังงานที่เป็นประโยชน์สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น พลังงานกลของมอเตอร์และพลังงานของแบตเตอรี่ พลังงานเคมี เป็นต้น

      จะเห็นได้ว่าขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังหมายถึงความสามารถของอุปกรณ์ไฟฟ้าในการแปลงพลังงานอินพุตทั้งหมดให้เป็นพลังงานที่มีประโยชน์ และสะท้อนถึงระดับความสามารถในการแปลงสภาพของอุปกรณ์ไฟฟ้า

      4. ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังขึ้นอยู่กับขนาดเท่าใด?

ขั้นแรกให้สูตรการคำนวณแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง:

E คือแรงเคลื่อนไฟฟ้าของขดลวด ψ คือจุดเชื่อมต่อแม่เหล็ก f คือความถี่ N คือจำนวนรอบ และ Φ คือฟลักซ์แม่เหล็ก

จากสูตรข้างต้น ฉันเชื่อว่าทุกคนคงสามารถบอกปัจจัยบางประการที่ส่งผลต่อขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังได้ นี่คือบทสรุปของบทความ:

(1) แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงของตัวเชื่อมแม่เหล็ก ยิ่งความเร็วในการหมุนสูง อัตราการเปลี่ยนแปลงก็จะยิ่งมากขึ้น และแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังก็จะยิ่งมากขึ้น

(2) ตัวเชื่อมแม่เหล็กนั้นเท่ากับจำนวนรอบคูณด้วยตัวเชื่อมแม่เหล็กแบบเลี้ยวเดียว ดังนั้น ยิ่งจำนวนรอบสูง การเชื่อมโยงแม่เหล็กก็จะยิ่งมากขึ้น และแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังก็จะยิ่งมากขึ้น

(3) จำนวนรอบสัมพันธ์กับรูปแบบการม้วน การเชื่อมต่อแบบสตาร์-เดลต้า จำนวนรอบต่อช่อง จำนวนเฟส จำนวนฟัน จำนวนกิ่งขนาน โครงการทั้งพิทช์หรือระยะสั้น

(4) การเชื่อมโยงแม่เหล็กแบบหมุนรอบเดียวจะเท่ากับแรงแม่เหล็กหารด้วยความต้านทานแม่เหล็ก ดังนั้น ยิ่งแรงแม่เหล็กเคลื่อนตัวมาก ความต้านทานแม่เหล็กในทิศทางของการเชื่อมโยงแม่เหล็กก็จะยิ่งน้อยลง และแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

(5) ความต้านทานแม่เหล็กเกี่ยวข้องกับความร่วมมือของช่องว่างอากาศและช่องเสา ยิ่งช่องว่างอากาศมีขนาดใหญ่ ความต้านทานแม่เหล็กก็จะยิ่งมากขึ้น และแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังก็จะน้อยลงตามไปด้วย การประสานงานระหว่างเสาและร่องค่อนข้างซับซ้อนและต้องมีการวิเคราะห์โดยละเอียด

(6) แรงแม่เหล็กสัมพันธ์กับการคงอยู่ของแม่เหล็กและพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพของแม่เหล็ก ยิ่งปริมาณคงเหลือมาก แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังก็จะยิ่งสูงขึ้น พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพเกี่ยวข้องกับทิศทางแม่เหล็ก ขนาด และตำแหน่งของแม่เหล็ก และต้องมีการวิเคราะห์เฉพาะ

(7) แม่เหล็กตกค้างเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

      โดยสรุป ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง ได้แก่ ความเร็วในการหมุน จำนวนรอบต่อช่อง จำนวนเฟส จำนวนกิ่งขนาน ระยะพิทช์โดยรวมสั้น วงจรแม่เหล็กของมอเตอร์ ความยาวช่องว่างอากาศ การประสานระหว่างขั้วกับช่อง แม่เหล็กตกค้างของแม่เหล็ก และตำแหน่งการวางแม่เหล็ก และขนาดแม่เหล็ก ทิศทางการดึงดูดแม่เหล็ก อุณหภูมิ

      5. จะเลือกขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังในการออกแบบมอเตอร์ได้อย่างไร?

ในการออกแบบมอเตอร์ แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง E มีความสำคัญมาก ผมคิดว่าถ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังได้รับการออกแบบมาอย่างดี (การเลือกขนาดที่เหมาะสมและอัตราการบิดเบือนของรูปคลื่นต่ำ) มอเตอร์ก็จะดี ผลกระทบหลักของแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับที่มีต่อมอเตอร์มีดังนี้:

1. ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจะกำหนดจุดอ่อนตัวของสนามของมอเตอร์ และจุดอ่อนตัวของสนามจะกำหนดการกระจายของแผนที่ประสิทธิภาพของมอเตอร์

2. อัตราการบิดเบือนของรูปคลื่นของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังส่งผลต่อแรงบิดกระเพื่อมของมอเตอร์และความเสถียรของแรงบิดเอาท์พุตเมื่อมอเตอร์กำลังทำงาน

3. ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจะกำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงบิดของมอเตอร์โดยตรง และค่าสัมประสิทธิ์แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่าสัมประสิทธิ์แรงบิด จากนี้เราสามารถวาดความขัดแย้งต่อไปนี้ที่พบในการออกแบบมอเตอร์:

ก. เมื่อแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังเพิ่มขึ้น มอเตอร์สามารถรักษาแรงบิดสูงไว้ข้างใต้ได้ของผู้ควบคุมจำกัดกระแสในพื้นที่ทำงานที่ความเร็วต่ำ แต่ไม่สามารถส่งแรงบิดเอาต์พุตที่ความเร็วสูง หรือแม้กระทั่งถึงความเร็วที่คาดหวังได้

ข. เมื่อแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังมีขนาดเล็ก มอเตอร์ยังคงมีความสามารถในการเอาท์พุตในพื้นที่ความเร็วสูง แต่ไม่สามารถเข้าถึงแรงบิดได้ภายใต้กระแสคอนโทรลเลอร์เดียวกันที่ความเร็วต่ำ

ดังนั้นการออกแบบแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจึงขึ้นอยู่กับความต้องการที่แท้จริงของมอเตอร์ ตัวอย่างเช่น ในการออกแบบมอเตอร์ขนาดเล็ก หากจำเป็นต้องส่งแรงบิดที่เพียงพอที่ความเร็วต่ำ แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจะต้องได้รับการออกแบบให้มีขนาดใหญ่ขึ้น