1. Как создается обратная электродвижущая сила?

Генерацию обратной электродвижущей силы легко понять. Принцип заключается в том, что проводник перерезает линии магнитного поля, пока между ними существует относительное движение. Может быть, магнитное поле не движется и проводник перерезается; может быть и так, что проводник не движется, а магнитное поле движется. В синхронном двигателе с постоянными магнитами 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 катушке разрезается и в катушке создается обратная электродвижущая сила. Почему ее называют обратной электродвижущей силой? Как следует из названия, направление обратной электродвижущей силы E противоположно направлению напряжения на клеммах U (как показано на рисунке 1).

Рисунок 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 знаем, 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. Это противоречит тому факту, что двигатель преобразует электрическую энергию в механическую.

В контексте уравнений преобразования электрической энергии

UIt обозначает входную электрическую энергию, например, энергию, подаваемую в батарею, электродвигатель или трансформатор. I2Rt представляет собой энергию тепловых потерь в различных цепях. Эта энергия является разновидностью энергии теплоотдачи, и ее значение должно быть как можно меньше. Разница между входной электрической энергией и энергией тепловых потерь представляет собой полезную энергию E反It , соответствующую противо-ЭДС. Другими словами, противо-ЭДС используется для генерации полезной энергии и обратно пропорциональна тепловым потерям. Чем больше энергия тепловых потерь, тем меньше достижимая полезная энергия.

Объективно говоря, обратная электродвижущая сила (ЭДС) потребляет электрическую энергию в цепи, но это не «потери». Электрическая энергия, соответствующая обратной ЭДС, преобразуется в полезную энергию для электрических устройств. Например, в электродвигателе она преобразуется в механическую энергию, а в аккумуляторе — в химическую.

Следовательно, величина обратной ЭДС указывает на способность электрического устройства преобразовывать полную подводимую энергию в полезную энергию. Он отражает эффективность преобразования энергии в электрическом устройстве.

4. От чего зависит величина обратной ЭДС?

Формула расчета обратной электродвижущей силы:

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 сопротивление связано с взаимодействием воздушного зазора и паза полюса. 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 и 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. Влияние обратной ЭДС на двигатель проявляется в основном в нескольких аспектах:

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 при предельном токе контроллера 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.