1. ¿Cómo se genera el campo electromagnético posterior?
En un motor síncrono de imán permanente, la bobina está fijada al estator (conductor) y el imán permanente está fijado al rotor (campo magnético). Cuando el rotor gira, el campo magnético generado por el imán permanente en el rotor girará y será cortado por la bobina en el estator, generando una fuerza contraelectromotriz en la bobina. ¿Por qué se llama fuerza contraelectromotriz? Como sugiere el nombre, la dirección de la fuerza contraelectromotriz E es opuesta a la dirección del voltaje terminal U (como se muestra en la Figura 1).
Figura 1 y XNUMX
2. ¿Cuál es la relación entre la fuerza contraelectromotriz y el voltaje terminal?
De la Figura 1 se puede ver que la relación entre la fuerza contraelectromotriz y el voltaje terminal bajo carga es:
Para la prueba de fuerza contraelectromotriz, generalmente se prueba sin carga, sin corriente y a una velocidad de 1000 rpm. Generalmente, se define el valor de 1000 rpm y el coeficiente de fuerza contraelectromotriz = fuerza contraelectromotriz promedio/velocidad. El coeficiente de fuerza contraelectromotriz es un parámetro relativamente importante del motor. Cabe señalar aquí que la fuerza contraelectromotriz bajo carga cambia constantemente antes de que la velocidad se estabilice.
De la fórmula (1) se desprende que la fuerza contraelectromotriz bajo carga es menor que la tensión terminal. Si la fuerza contraelectromotriz es mayor que la tensión terminal, se convierte en un generador y emite tensión al exterior. Como la resistencia y la corriente en funcionamiento real son pequeñas, el valor de la fuerza contraelectromotriz es aproximadamente igual a la tensión terminal y está limitado por el valor nominal de la tensión terminal.
3. El significado físico del campo electromagnético posterior
Imaginemos qué sucedería si no existiera la fuerza contraelectromotriz. De la ecuación (1), podemos ver que sin la fuerza contraelectromotriz, el motor entero es equivalente a una resistencia pura, que se convierte en un dispositivo que genera un calor particularmente intenso. Esto es contrario a la conversión de energía eléctrica en energía mecánica del motor.
En la ecuación de conversión de energía eléctrica, UIt=E反It+I 2 Rt
UIt es la energía eléctrica de entrada, como la energía eléctrica que llega a la batería, el motor o el transformador; I2Rt es la energía de pérdida de calor en cada circuito, que es un tipo de energía de pérdida de calor, cuanto menor sea, mejor; la diferencia entre la energía eléctrica de entrada y la energía eléctrica de pérdida de calor es la parte de la energía útil E - It correspondiente a la fuerza contraelectromotriz (FEM). En otras palabras, la FEM se utiliza para generar energía útil y está inversamente correlacionada con la pérdida de calor. Cuanto mayor sea la energía de pérdida de calor, menor será la energía útil que se puede obtener.
Objetivamente hablando, la fuerza contraelectromotriz consume energía eléctrica en el circuito, pero no es una “pérdida”. La parte de la energía eléctrica correspondiente a la fuerza contraelectromotriz se convertirá en energía útil para los equipos eléctricos, como la energía mecánica del motor y la energía química de la batería.
De esto se desprende que el tamaño de la fuerza contraelectromotriz significa la capacidad del equipo eléctrico para convertir la energía de entrada total en energía útil, lo que refleja el nivel de la capacidad de conversión del equipo eléctrico.
4. ¿De qué depende la magnitud de la fuerza contraelectromotriz?
En primer lugar, se da la fórmula de cálculo de la fuerza contraelectromotriz:
E es la fuerza electromotriz de la bobina, ψ es el flujo, f es la frecuencia, N es el número de vueltas y Φ es el flujo magnético.
De acuerdo con la fórmula anterior, podemos conocer los factores que afectan la magnitud de la FEM posterior:
(1) La fuerza contraelectromotriz es igual a la tasa de cambio del flujo. Cuanto mayor sea la velocidad, mayor será la tasa de cambio y mayor será la fuerza contraelectromotriz.
(2) El flujo en sí es igual al número de vueltas multiplicado por el flujo de una sola vuelta. Por lo tanto, cuanto mayor sea el número de vueltas, mayor será el flujo y mayor será la fuerza contraelectromotriz.
(3) El número de vueltas está relacionado con el esquema de bobinado, como la conexión estrella-triángulo, el número de vueltas por ranura, el número de fases, el número de dientes, el número de ramas paralelas y el esquema de paso completo o de paso corto;
(4) El flujo de una sola vuelta es igual a la fuerza magnetomotriz dividida por la resistencia magnética. Por lo tanto, cuanto mayor sea la fuerza magnetomotriz, menor será la resistencia magnética en la dirección del flujo y mayor será la fuerza contraelectromotriz.
(5) La resistencia magnética está relacionada con el entrehierro y la coordinación polo-ranura. Cuanto mayor sea el entrehierro, mayor será la resistencia magnética y menor la fuerza contraelectromotriz. La coordinación polo-ranura es más complicada y necesita ser analizada en detalle;
(6) La fuerza magnetomotriz está relacionada con el magnetismo residual del imán y el área efectiva del imán. Cuanto mayor sea el magnetismo residual, mayor será la fuerza contraelectromotriz. El área efectiva está relacionada con la dirección de magnetización, el tamaño y la ubicación del imán, y requiere un análisis específico;
(7) La remanencia también está relacionada con la temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura, menor será la fuerza contraelectromotriz.
En resumen, los factores que afectan la fuerza contraelectromotriz incluyen la velocidad, la cantidad de vueltas por ranura, la cantidad de fases, la cantidad de ramas paralelas, el espaciado completo y el espaciado corto, el circuito magnético del motor, la longitud del entrehierro, la coincidencia de polos y ranuras, la remanencia del imán, la ubicación del imán y el tamaño del imán, la dirección de magnetización y la temperatura.
5. ¿Cómo seleccionar la fuerza contraelectromotriz en el diseño del motor?
En el diseño de motores, la fuerza contraelectromotriz E es muy importante. Si la fuerza contraelectromotriz está bien diseñada (tamaño apropiado y baja tasa de distorsión de la forma de onda), el motor es bueno.
La fuerza contraelectromotriz tiene varios efectos principales sobre el motor:
1. La fuerza contraelectromotriz determina el punto magnético débil del motor, y el punto magnético débil determina la distribución del mapa de eficiencia del motor.
2. La tasa de distorsión de la forma de onda del EMF posterior afecta el par de ondulación del motor y la suavidad de la salida de par cuando el motor está funcionando.
3. El tamaño de la fuerza contraelectromotriz determina directamente el coeficiente de par del motor, y el coeficiente de la fuerza contraelectromotriz es proporcional al coeficiente de par. De esto se pueden deducir las siguientes contradicciones en el diseño de motores:
a. Si la fuerza contraelectromotriz es grande, el motor puede mantener un par alto en la corriente límite del controlador en el área de operación de baja velocidad, pero no puede generar par a alta velocidad e incluso no puede alcanzar la velocidad esperada;
b. Si la fuerza contraelectromotriz es pequeña, el motor aún tiene capacidad de salida en el área de alta velocidad, pero no se puede lograr el torque con la misma corriente del controlador a baja velocidad.
Por lo tanto, el diseño del tamaño de la fuerza contraelectromotriz depende de las necesidades reales del motor. Por ejemplo, en el diseño de un motor pequeño, si se requiere que genere un par suficiente a baja velocidad, la fuerza contraelectromotriz debe diseñarse para que sea mayor.
