EMF الخلفي للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم

EMF الخلفي للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم

1. كيف يتم توليد EMF مرة أخرى؟

من السهل أن نفهم توليد القوة الدافعة الكهربائية الخلفية. المبدأ هو أن الموصل يقطع خطوط القوة المغناطيسية. وطالما أن هناك حركة نسبية بين الاثنين، يمكن أن يكون المجال المغناطيسي ثابتًا ويقطعه الموصل، أو يمكن أن يكون الموصل ثابتًا ويتحرك المجال المغناطيسي.

بالنسبة للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم، يتم تثبيت ملفاتها على الجزء الثابت (الموصل) ويتم تثبيت المغناطيس الدائم على الجزء الدوار (المجال المغناطيسي). عندما يدور الجزء المتحرك، فإن المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيس الدائم الموجود على الجزء الدوار سوف يدور، وسيتم قطعه بواسطة الملفات الموجودة على الجزء الثابت، مما يولد قوة دافعة كهربائية خلفية في الملفات. لماذا تسمى القوة الدافعة الكهربائية الخلفية؟ كما يوحي الاسم، فإن اتجاه القوة الدافعة الكهربائية الخلفية E هو عكس اتجاه الجهد الطرفي U (كما هو موضح في الشكل 1).

الشكل 1

2. ما هي العلاقة بين EMF الخلفي والجهد الطرفي؟

يمكن أن نرى من الشكل 1 أن العلاقة بين القوة الدافعة الكهربائية الخلفية والجهد الطرفي تحت الحمل هي:

يتم إجراء اختبار القوة الدافعة الكهربائية الخلفية بشكل عام في ظل حالة عدم التحميل، بدون تيار وبسرعة 1000 دورة في الدقيقة. بشكل عام، يتم تعريف قيمة 1000 دورة في الدقيقة على أنها معامل EMF الخلفي = متوسط ​​قيمة / سرعة EMF الخلفي. يعد معامل Back-EMF معلمة مهمة للمحرك. تجدر الإشارة هنا إلى أن EMF الخلفي تحت الحمل يتغير باستمرار قبل أن تستقر السرعة. من الصيغة (1)، يمكننا أن نعرف أن القوة الدافعة الكهربائية الخلفية تحت الحمل أصغر من الجهد الطرفي. إذا كانت القوة الدافعة الكهربائية الخلفية أكبر من الجهد الطرفي، فإنها تصبح مولدًا وتخرج الجهد إلى الخارج. نظرًا لأن المقاومة والتيار في العمل الفعلي صغيران، فإن قيمة القوة الدافعة الكهربائية الخلفية تساوي تقريبًا الجهد الطرفي وتقتصر على القيمة المقدرة للجهد الطرفي.

3. المعنى الفيزيائي للقوة الدافعة الكهربائية الخلفية

تخيل ماذا سيحدث لو لم يكن المجال الكهرومغناطيسي الخلفي موجودًا؟ من المعادلة (1) يمكننا أن نرى أنه بدون القوة الدافعة الكهربية الخلفية، فإن المحرك بأكمله يعادل مقاومة نقية، ويصبح جهازًا يولد الكثير من الحرارة، وهو ما يتعارض مع تحويل المحرك للطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. معادلة تحويل الطاقة الكهربائية,UIهي الطاقة الكهربائية المدخلة، مثل الطاقة الكهربائية المدخلة إلى بطارية أو محرك أو محول؛ I2Rt هي طاقة فقدان الحرارة في كل دائرة، وهي نوع من طاقة فقدان الحرارة، كلما كان ذلك أفضل كلما كان ذلك أفضل؛ الفرق بين الطاقة الكهربائية المدخلة والطاقة الكهربائية المفقودة للحرارة، وهي الطاقة المفيدة المقابلة للقوة الدافعة الكهربائية الخلفيةوبعبارة أخرى، يتم استخدام EMF الخلفي لتوليد طاقة مفيدة ويرتبط عكسيا بفقدان الحرارة. كلما زادت طاقة فقدان الحرارة، قلت الطاقة المفيدة التي يمكن تحقيقها. ومن الناحية الموضوعية، تستهلك القوة الدافعة الكهربائية الخلفية الطاقة الكهربائية في الدائرة، ولكنها ليست "خسارة". سيتم تحويل جزء الطاقة الكهربائية المقابل للقوة الدافعة الكهربائية الخلفية إلى طاقة مفيدة للمعدات الكهربائية، مثل الطاقة الميكانيكية للمحركات، والطاقة الكيميائية للبطاريات، وما إلى ذلك.

ويتبين من ذلك أن حجم القوة الدافعة الكهربائية الخلفية يعني قدرة المعدات الكهربائية على تحويل إجمالي الطاقة المدخلة إلى طاقة مفيدة، وهو ما يعكس مستوى قدرة المعدات الكهربائية على التحويل.

4. على ماذا يعتمد مقدار القوة الدافعة الكهربائية الخلفية؟

صيغة حساب القوة الدافعة الكهربائية الخلفية هي:

E هي القوة الدافعة الكهربائية للملف، ψ هو التدفق المغناطيسي، f هو التردد، N هو عدد اللفات، و Φ هو التدفق المغناطيسي.
بناءً على الصيغة المذكورة أعلاه، أعتقد أن الجميع ربما يمكنهم قول بعض العوامل التي تؤثر على مقدار القوة الدافعة الكهربائية الخلفية. وهنا مقال لتلخيص:

(1) EMF الخلفي يساوي معدل تغير التدفق المغناطيسي. كلما زادت السرعة، زاد معدل التغيير وزاد المجال الكهرومغناطيسي الخلفي.

(2) التدفق المغناطيسي نفسه يساوي عدد اللفات مضروبًا في التدفق المغناطيسي أحادي الدورة. لذلك، كلما زاد عدد اللفات، زاد التدفق المغناطيسي وزاد المجال المغناطيسي الخلفي.

(3) يرتبط عدد اللفات بمخطط اللف، مثل اتصال دلتا النجمية، وعدد اللفات لكل فتحة، وعدد الأطوار، وعدد الأسنان، وعدد الفروع المتوازية، ومخطط الدرجة الكاملة أو القصيرة.

(4) التدفق المغناطيسي أحادي الدورة يساوي القوة الدافعة المغناطيسية مقسومة على المقاومة المغناطيسية. لذلك، كلما زادت القوة الدافعة المغناطيسية، قلت المقاومة المغناطيسية في اتجاه التدفق المغناطيسي وزاد المجال الكهرومغناطيسي الخلفي.

(5) ترتبط المقاومة المغناطيسية بالفجوة الهوائية وتنسيق فتحة القطب. كلما كانت فجوة الهواء أكبر، زادت المقاومة المغناطيسية وصغر المجال الكهرومغناطيسي الخلفي. يعد تنسيق الفتحة القطبية أكثر تعقيدًا ويتطلب تحليلًا محددًا.

(6) ترتبط القوة الدافعة المغناطيسية بالمغناطيسية المتبقية للمغناطيس والمنطقة الفعالة للمغناطيس. كلما زادت المغناطيسية المتبقية، كلما ارتفع المجال الكهرومغناطيسي الخلفي. ترتبط المنطقة الفعالة باتجاه المغنطة وحجمها وموضعها وتتطلب تحليلًا محددًا.

(7) ترتبط المغناطيسية المتبقية بدرجة الحرارة. كلما ارتفعت درجة الحرارة، كلما كان المجال الكهرومغناطيسي الخلفي أصغر.

باختصار، تشمل العوامل التي تؤثر على المجالات الكهرومغناطيسية الخلفية سرعة الدوران، وعدد اللفات لكل فتحة، وعدد المراحل، وعدد الفروع المتوازية، والخطوة الكاملة والقصيرة، والدائرة المغناطيسية للمحرك، وطول فجوة الهواء، ومطابقة فتحة القطب، والمغناطيسية المتبقية للصلب المغناطيسي. ، موضع الصلب المغناطيسي وحجمه، واتجاه مغنطة الفولاذ المغناطيسي، ودرجة الحرارة.

5. كيفية تحديد حجم القوة الدافعة الكهربائية الخلفية في تصميم المحرك؟

في تصميم المحرك، يعد EMF E مهمًا جدًا. إذا تم تصميم EMF الخلفي بشكل جيد (الحجم المناسب، التشوه الموجي المنخفض)، فإن المحرك جيد. لدى EMF الخلفي العديد من التأثيرات الرئيسية على المحرك:

1. حجم EMF الخلفي يحدد النقطة المغناطيسية الضعيفة للمحرك، والنقطة المغناطيسية الضعيفة تحدد توزيع خريطة كفاءة المحرك.
2. يؤثر معدل تشويه شكل موجة EMF الخلفي على عزم دوران تموج المحرك ونعومة خرج عزم الدوران عند تشغيل المحرك.
3. يحدد حجم EMF الخلفي بشكل مباشر معامل عزم الدوران للمحرك، ويتناسب معامل EMF الخلفي مع معامل عزم الدوران.
ومن هذا يمكن الحصول على التناقضات التالية في تصميم المحرك:
أ. عندما يكون EMF الخلفي كبيرًا، يمكن للمحرك الحفاظ على عزم الدوران العالي عند حد وحدة التحكم الحالية في منطقة التشغيل منخفضة السرعة، لكنه لا يستطيع إخراج عزم الدوران بسرعة عالية، وحتى لا يمكنه الوصول إلى السرعة المتوقعة؛
ب. عندما يكون EMF الخلفي صغيرًا، يظل المحرك يتمتع بقدرة إخراج في المنطقة عالية السرعة، ولكن لا يمكن تحقيق عزم الدوران عند نفس تيار وحدة التحكم بسرعة منخفضة.

6. التأثير الإيجابي للمجالات المغناطيسية الخلفية على محركات المغناطيس الدائم.

إن وجود المجالات الكهرومغناطيسية الخلفية مهم جدًا لتشغيل محركات المغناطيس الدائم. يمكن أن يجلب بعض المزايا والوظائف الخاصة للمحركات:
أ. توفير الطاقة
يمكن للمجال الكهرومغناطيسي الخلفي الناتج عن محركات المغناطيس الدائم أن يقلل من تيار المحرك، وبالتالي يقلل من فقدان الطاقة، ويقلل من فقدان الطاقة، ويحقق غرض توفير الطاقة.
ب. زيادة عزم الدوران
إن EMF الخلفي معاكس لجهد مصدر الطاقة. عندما تزيد سرعة المحرك، يزداد أيضًا EMF الخلفي. سوف يقلل الجهد العكسي من محاثة ملف المحرك، مما يؤدي إلى زيادة التيار. يتيح ذلك للمحرك توليد عزم دوران إضافي وتحسين أداء طاقة المحرك.
ج. عكس التباطؤ
بعد أن يفقد محرك المغناطيس الدائم الطاقة، بسبب وجود EMF الخلفي، يمكنه الاستمرار في توليد التدفق المغناطيسي وجعل الدوار يستمر في الدوران، مما يشكل تأثير السرعة العكسية EMF الخلفية، وهو مفيد جدًا في بعض التطبيقات، مثل مثل الآلات والمعدات الأخرى.

باختصار، يعد EMF الخلفي عنصرًا لا غنى عنه في المحركات ذات المغناطيس الدائم. إنه يجلب العديد من الفوائد للمحركات ذات المغناطيس الدائم ويلعب دورًا مهمًا للغاية في تصميم وتصنيع المحركات. يعتمد الحجم والشكل الموجي للموجات الكهرومغناطيسية الخلفية على عوامل مثل التصميم وعملية التصنيع وظروف استخدام محرك المغناطيس الدائم. حجم وشكل موجة EMF الخلفية لهما تأثير مهم على أداء واستقرار المحرك.

شركة آنهوي مينغتنغ للمعدات الكهروميكانيكية ذات المغناطيس الدائم المحدودة (https://www.mingtengmotor.com/)هي شركة متخصصة في تصنيع المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم. يضم مركزنا الفني أكثر من 40 موظفًا في مجال البحث والتطوير، مقسمين إلى ثلاثة أقسام: التصميم والمعالجة والاختبار، وهم متخصصون في البحث والتطوير والتصميم وابتكار العمليات للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم. باستخدام برامج التصميم الاحترافية وبرامج التصميم الخاصة للمحرك المغناطيسي الدائم المطورة ذاتيًا، أثناء تصميم المحرك وعملية التصنيع، سيتم النظر بعناية في حجم وشكل موجة القوة الدافعة الكهربائية الخلفية وفقًا للاحتياجات الفعلية وظروف العمل المحددة للمستخدم لضمان أداء واستقرار المحرك وتحسين كفاءة استخدام الطاقة للمحرك.

حقوق النشر: هذه المقالة عبارة عن إعادة طبع لرقم WeChat العام “电机技术及应用”، الرابط الأصلي https://mp.weixin.qq.com/s/e-NaJAcS1rZGhSGNPv2ifw

هذه المقالة لا تمثل آراء شركتنا. إذا كان لديك آراء أو وجهات نظر مختلفة، يرجى تصحيحنا!