Bak-EMF af samstilltum mótor með varanlegum segli
1. Hvernig myndast bakstraumsgeislun?
Myndun bakvirks rafhreyfikrafts er auðskilin. Meginreglan er sú að leiðarinn sker segulkraftlínurnar. Svo lengi sem hlutfallsleg hreyfing er á milli þeirra tveggja getur segulsviðið verið kyrrstætt og leiðarinn sker það, eða leiðarinn getur verið kyrrstætt og segulsviðið hreyfist.
Í samstilltum mótorum með varanlegum seglum eru spólurnar festar á statornum (leiðaranum) og varanlegir seglar eru festir á snúningsásnum (segulsviðinu). Þegar snúningsásinn snýst snýst segulsviðið sem myndast af varanlegu seglunum á snúningsásnum og verður rofið af spólunum á statornum, sem myndar bakrafhreyfikraft í spólunum. Af hverju er þetta kallað bakrafhreyfikraftur? Eins og nafnið gefur til kynna er stefna bakrafhreyfikraftsins E gagnstæð stefnu tengispennunnar U (eins og sýnt er á mynd 1).
Mynd 1
2. Hvert er sambandið milli bakstraums-EMF og tengispennu?
Á mynd 1 má sjá að sambandið milli bakrafmótorkraftsins og tengispennunnar undir álagi er:
Bakrafmótorprófun er almennt framkvæmd án álags, án straums og við hraða 1000 snúninga á mínútu. Almennt er gildið 1000 snúninga á mínútu skilgreint sem bakrafmótorstuðull = meðal bakrafmótorstuðull/hraði. Bakrafmótorstuðullinn er mikilvægur þáttur mótorsins. Það skal tekið fram að bakrafmótorstuðullinn við álag breytist stöðugt áður en hraðinn nær stöðugleika. Samkvæmt formúlu (1) getum við séð að bakrafmótorstuðullinn við álag er minni en tengispennan. Ef bakrafmótorstuðullinn er stærri en tengispennan verður hann rafall og sendir spennu út á við. Þar sem viðnám og straumur í raunverulegri vinnu eru lítil er gildi bakrafmótorstuðulsins nokkurn veginn jafnt tengispennunni og takmarkast af málgildi tengispennunnar.
3. Eðlisfræðileg merking bakrafhreyfikrafts
Ímyndaðu þér hvað myndi gerast ef bakrafsegulbylgjan væri ekki til staðar? Af jöfnu (1) sjáum við að án bakrafsegulbylgjunnar jafngildir allur mótorinn hreinum viðnámi og verður því tæki sem myndar mikinn hita, sem er andstætt því hvernig mótorinn umbreytir raforku í vélræna orku. Í jöfnunni um raforkubreytingu
,UIt er inntaksraforka, svo sem inntaksraforka í rafhlöðu, mótor eða spenni; I2Rt er varmatapsorka í hverri rás, sem er eins konar varmatapsorka, því minni því betra; mismunurinn á inntaksraforkunni og varmatapsraforkunni,Það er gagnleg orka sem samsvarar bakrafkraftinum.
Með öðrum orðum, bakrafsegulmáttur er notaður til að mynda gagnlega orku og er í öfugu hlutfalli við varmatap. Því meiri sem varmatapsorkan er, því minni er möguleg gagnleg orka. Hlutlægt séð neytir bakrafhreyfikrafturinn raforku í rafrásinni, en hann er ekki „tap“. Sá hluti raforkunnar sem samsvarar bakrafhreyfikraftinum verður breytt í gagnlega orku fyrir rafbúnað, svo sem vélræna orku mótora, efnaorku rafhlöðu o.s.frv.
Af þessu má sjá að stærð bakrafhreyfikraftsins þýðir geta rafbúnaðarins til að umbreyta heildarorku inntaksorkunnar í gagnlega orku, sem endurspeglar stig umbreytingargetu rafbúnaðarins.
4. Hverju er stærð bakrafhreyfikraftsins háð?
Reikniformúlan fyrir bakrafhreyfikraft er:
E er rafhreyfikraftur spólunnar, ψ er segulflæðið, f er tíðnin, N er fjöldi snúninga og Φ er segulflæðið.
Byggt á ofangreindri formúlu tel ég að allir geti líklega nefnt nokkra þætti sem hafa áhrif á stærð bakrafkraftsins. Hér er grein til að draga saman:
(1) Bakrafsegulmögnun (e. bakrafsegulmögnun) er jöfn breytingahraða segulflæðisins. Því hærri sem hraðinn er, því meiri er breytingahraðinn og því meiri er bakrafsegulmögnunin.
(2) Segulflæðið sjálft er jafnt fjölda snúninga margfaldað með segulflæðinu í einni snúningu. Þess vegna, því fleiri sem snúningarnir eru, því meira er segulflæðið og því meiri er bakstraumskrafturinn.
(3) Fjöldi snúninga er tengdur við vafningarkerfið, svo sem stjörnu-delta tengingu, fjölda snúninga í hverju rauf, fjölda fasa, fjölda tanna, fjölda samsíða greina og heildar- eða stuttsnúningskerfi.
(4) Segulflæði í einni beygju er jafnt segulkraftinum deilt með segulviðnáminu. Þess vegna, því meiri sem segulkrafturinn er, því minni er segulviðnámið í átt að segulflæðinu og því meiri er bakstraumsorkuþátturinn.
(5) Segulmótstaða tengist loftbili og pól-rauf samhæfingu. Því stærra sem loftbilið er, því meiri er segulmótstaðan og því minni er bakstraumsorkuþátturinn. Samhæfing pól-raufs er flóknari og krefst sérstakrar greiningar.
(6) Segulkrafturinn tengist afgangssegulmögnun segulsins og virku flatarmáli hans. Því meiri sem afgangssegulmögnunin er, því meiri er bakstraumsorkuþátturinn. Virka flatarmálið tengist segulstefnu, stærð og staðsetningu segulsins og krefst sérstakrar greiningar.
(7) Leifarsegulmagn tengist hitastigi. Því hærra sem hitastigið er, því minni er baksegulmátturinn.
Í stuttu máli má nefna að þættir sem hafa áhrif á bakstraumsorku eru snúningshraði, fjöldi snúninga í hverri rauf, fjöldi fasa, fjöldi samsíða greina, full og stutt rauf, segulrás mótorsins, lengd loftbils, samsvörun póls og raufar, afgangssegulmögnun segulstáls, staðsetning og stærð segulstáls, segulmögnunarstefna segulstáls og hitastig.
5. Hvernig á að velja stærð bakrafmótorkraftsins í mótorhönnun?
Í hönnun mótora er bakrafsegulbylgjan (e. bakrafsegulbylgjan) mjög mikilvæg. Ef bakrafsegulbylgjan er vel hönnuð (viðeigandi stærð, lítil bylgjuformsröskun) þá er mótorinn góður. Bakrafsegulbylgjan hefur nokkur mikilvæg áhrif á mótorinn:
1. Stærð bak-EMF ákvarðar veika segulpunkt mótorsins og veiki segulpunkturinn ákvarðar dreifingu skilvirknikorts mótorsins.
2. Skjögunarhraði bak-EMF bylgjuformsins hefur áhrif á ölduhreyfils tog mótorsins og sléttleika togúttaksins þegar mótorinn er í gangi.
3. Stærð bak-EMF ákvarðar beint togstuðul mótorsins og bak-EMF stuðullinn er í réttu hlutfalli við togstuðulinn.
Út frá þessu má leiða eftirfarandi mótsagnir í hönnun mótorsins:
a. Þegar bakstraumsmátturinn er mikill getur mótorinn viðhaldið háu togi við takmörkunarstraum stjórntækisins á lághraða rekstrarsvæðinu, en hann getur ekki framleitt tog við mikinn hraða og nær jafnvel ekki væntanlegum hraða;
b. Þegar bakstraumsorkubreytingin er lítil hefur mótorinn enn afkastagetu á háhraðasvæðinu, en togkrafturinn er ekki hægt að ná með sama stýristraumi við lágan hraða.
6. Jákvæð áhrif bakstraumsbylgju á varanlega segulmótora.
Tilvist bakstraums-EMF er mjög mikilvæg fyrir virkni varanlegs segulmótors. Það getur fært mótorunum nokkra kosti og sérstaka virkni:
a. Orkusparnaður
Bakrafsegulmáttur sem myndast af varanlegum segulmótorum getur dregið úr straumi mótorsins, þar með dregið úr orkutapi, orkutapi og náð tilgangi orkusparnaðar.
b. Auka togkraft
Bakspennan (e. bak EMF) er andstæð spennu aflgjafans. Þegar hraði mótorsins eykst, eykst bakspennan einnig. Bakspennan dregur úr spani mótorvindingarinnar, sem leiðir til aukins straums. Þetta gerir mótornum kleift að mynda meira tog og bæta afköst mótorsins.
c. Öfug hraðaminnkun
Eftir að varanlegi segulmótorinn missir afl, vegna bakstraums, getur hann haldið áfram að mynda segulflæði og látið snúningshlutann halda áfram að snúast, sem myndar bakstraumshraða, sem er mjög gagnlegt í sumum forritum, svo sem í vélum og öðrum búnaði.
Í stuttu máli er bakrafsegulmögnun (e. bakstraumur) ómissandi þáttur í segulmótorum með varanlegum seglum. Hún hefur marga kosti í för með sér fyrir segulmótora og gegnir mjög mikilvægu hlutverki í hönnun og framleiðslu mótora. Stærð og bylgjuform bakrafsegulmögnunar eru háð þáttum eins og hönnun, framleiðsluferli og notkunarskilyrðum segulmótorsins með varanlegum seglum. Stærð og bylgjuform bakrafsegulmögnunar hafa mikilvæg áhrif á afköst og stöðugleika mótorsins.
Anhui Mingteng rafsegulbúnaður með varanlegum seglum ehf. (https://www.mingtengmotor.com/)er faglegur framleiðandi á samstilltum segulmótorum með varanlegum seglum. Tæknimiðstöð okkar hefur yfir 40 starfsmenn í rannsóknum og þróun, sem skiptast í þrjár deildir: hönnun, ferli og prófun, sem sérhæfir sig í rannsóknum og þróun, hönnun og nýsköpun í ferli samstilltra segulmótora með varanlegum seglum. Með því að nota faglegan hönnunarhugbúnað og sérþróuð hönnunarforrit fyrir varanlega segulmótora, verður stærð og bylgjuform bakrafmótorsins vandlega metið í samræmi við raunverulegar þarfir og sérstök vinnuskilyrði notandans við hönnun og framleiðslu mótorsins, í samræmi við raunverulegar þarfir og sérstök vinnuskilyrði notandans, til að tryggja afköst og stöðugleika mótorsins og bæta orkunýtni hans.
Höfundarréttur: Þessi grein er endurútgáfa af WeChat almenningsnúmerinu „电机技术及应用“, upprunalega hlekkinn https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw
Þessi grein endurspeglar ekki skoðanir fyrirtækisins okkar. Ef þú hefur aðrar skoðanir eða skoðanir, vinsamlegast leiðréttu okkur!
Birtingartími: 20. ágúst 2024