FEM arrière du moteur synchrone à aimant permanent

FEM arrière du moteur synchrone à aimant permanent

1. Comment le retour EMF est-il généré ?

La génération de force contre-électromotrice est facile à comprendre. Le principe est que le conducteur coupe les lignes de force magnétiques. Tant qu'il y a un mouvement relatif entre les deux, le champ magnétique peut être stationnaire et le conducteur le coupe, ou le conducteur peut être stationnaire et le champ magnétique se déplace.

Pour les moteurs synchrones à aimants permanents, leurs bobines sont fixées sur le stator (conducteur) et les aimants permanents sont fixés sur le rotor (champ magnétique). Lorsque le rotor tourne, le champ magnétique généré par les aimants permanents du rotor tourne et est coupé par les bobines du stator, générant une force contre-électromotrice dans les bobines. Pourquoi est-elle appelée force contre-électromotrice ? Comme son nom l'indique, la direction de la force contre-électromotrice E est opposée à la direction de la tension aux bornes U (comme le montre la figure 1).

Figure 1

2. Quelle est la relation entre la force contre-électromotrice et la tension aux bornes ?

On peut voir sur la figure 1 que la relation entre la force contre-électromotrice et la tension aux bornes sous charge est :

Le test de force contre-électromotrice est généralement effectué à vide, sans courant et à une vitesse de 1 000 tr/min. Généralement, la valeur de 1 000 tr/min est définie comme le coefficient de contre-EMF = valeur moyenne de contre-EMF/vitesse. Le coefficient Back-EMF est un paramètre important du moteur. Il convient de noter ici que la force contre-électromotrice sous charge change constamment avant que la vitesse ne soit stable. D'après la formule (1), nous pouvons savoir que la force contre-électromotrice sous charge est inférieure à la tension aux bornes. Si la force contre-électromotrice est supérieure à la tension aux bornes, elle devient un générateur et émet une tension vers l'extérieur. Étant donné que la résistance et le courant en fonctionnement réel sont faibles, la valeur de la force contre-électromotrice est approximativement égale à la tension aux bornes et est limitée par la valeur nominale de la tension aux bornes.

3. La signification physique de la force contre-électromotrice

Imaginez ce qui se passerait si l’EMF inverse n’existait pas ? D'après l'équation (1), nous pouvons voir que sans la force contre-électromotrice, le moteur entier équivaut à une pure résistance, devenant un dispositif qui génère beaucoup de chaleur, ce qui est contraire à la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique par le moteur. l'équation de conversion de l'énergie électrique,UIc'est l'énergie électrique d'entrée, telle que l'énergie électrique d'entrée dans une batterie, un moteur ou un transformateur ; I2Rt est l'énergie de perte de chaleur dans chaque circuit, qui est une sorte d'énergie de perte de chaleur, plus elle est petite, mieux c'est ; la différence entre l'énergie électrique d'entrée et l'énergie électrique de perte de chaleur, c'est l'énergie utile correspondant à la force contre-électromotriceEn d’autres termes, la force électromagnétique inverse est utilisée pour générer de l’énergie utile et est inversement liée à la perte de chaleur. Plus l'énergie de perte thermique est grande, plus l'énergie utile réalisable est faible. Objectivement parlant, la force rétro-électromotrice consomme de l'énergie électrique dans le circuit, mais ce n'est pas une « perte ». La partie de l'énergie électrique correspondant à la force contre-électromotrice sera convertie en énergie utile pour les équipements électriques, comme l'énergie mécanique des moteurs, l'énergie chimique des batteries, etc.

On peut en déduire que la taille de la force contre-électromotrice signifie la capacité de l'équipement électrique à convertir l'énergie totale d'entrée en énergie utile, ce qui reflète le niveau de capacité de conversion de l'équipement électrique.

4. De quoi dépend l’ampleur de la force contre-électromotrice ?

La formule de calcul de la force contre-électromotrice est la suivante :

E est la force électromotrice de la bobine, ψ est le flux magnétique, f est la fréquence, N est le nombre de tours et Φ est le flux magnétique.
Sur la base de la formule ci-dessus, je pense que tout le monde peut probablement dire quelques facteurs qui affectent l'ampleur de la force contre-électromotrice. Voici un article pour résumer :

(1) La force contre-électromotrice est égale au taux de variation du flux magnétique. Plus la vitesse est élevée, plus le taux de changement est élevé et plus la force contre-électromotrice est importante.

(2) Le flux magnétique lui-même est égal au nombre de tours multiplié par le flux magnétique à un tour. Par conséquent, plus le nombre de tours est élevé, plus le flux magnétique et la force contre-électromotrice sont importants.

(3) Le nombre de tours est lié au schéma d'enroulement, tel que la connexion étoile-triangle, le nombre de tours par emplacement, le nombre de phases, le nombre de dents, le nombre de branches parallèles et le schéma à pas complet ou à pas court.

(4) Le flux magnétique sur un tour est égal à la force magnétomotrice divisée par la résistance magnétique. Par conséquent, plus la force magnétomotrice est grande, plus la résistance magnétique dans la direction du flux magnétique est faible et plus la force contre-électromotrice est grande.

(5) La résistance magnétique est liée à l’entrefer et à la coordination pôle-fente. Plus l'entrefer est grand, plus la résistance magnétique est grande et plus la force électromagnétique arrière est petite. La coordination pôle-emplacement est plus compliquée et nécessite une analyse spécifique.

(6) La force magnétomotrice est liée au magnétisme résiduel de l'aimant et à la surface effective de l'aimant. Plus le magnétisme résiduel est élevé, plus la force contre-électromotrice est élevée. La zone efficace est liée à la direction de magnétisation, à la taille et à l'emplacement de l'aimant et nécessite une analyse spécifique.

(7) Le magnétisme résiduel est lié à la température. Plus la température est élevée, plus la force électromagnétique arrière est faible.

En résumé, les facteurs affectant la force contre-électromotrice comprennent la vitesse de rotation, le nombre de tours par emplacement, le nombre de phases, le nombre de branches parallèles, le pas complet et le pas court, le circuit magnétique du moteur, la longueur de l'entrefer, l'appariement des pôles et le magnétisme résiduel de l'acier magnétique. , placement et taille de l'acier magnétique, direction de magnétisation de l'acier magnétique et température.

5. Comment sélectionner la taille de la force contre-électromotrice dans la conception du moteur ?

Dans la conception d'un moteur, la FEM arrière E est très importante. Si la force contre-électromotrice est bien conçue (taille appropriée, faible distorsion de la forme d’onde), le moteur est bon. La force électromagnétique arrière a plusieurs effets majeurs sur le moteur :

1. L'ampleur de la force électromotrice arrière détermine le point magnétique faible du moteur, et le point magnétique faible détermine la distribution de la carte d'efficacité du moteur.
2. Le taux de distorsion de la forme d'onde EMF arrière affecte le couple d'ondulation du moteur et la douceur de la sortie de couple lorsque le moteur tourne.
3. L'amplitude de la FEM arrière détermine directement le coefficient de couple du moteur, et le coefficient de la FEM arrière est proportionnel au coefficient de couple.
De là, les contradictions suivantes dans la conception du moteur peuvent être obtenues :
un. Lorsque la force contre-électromotrice est importante, le moteur peut maintenir un couple élevé au courant limite du contrôleur dans la zone de fonctionnement à basse vitesse, mais il ne peut pas produire de couple à grande vitesse, et ne peut même pas atteindre la vitesse attendue ;
b. Lorsque la force contre-électromotrice est faible, le moteur a toujours une capacité de sortie dans la zone à grande vitesse, mais le couple ne peut pas être atteint avec le même courant de contrôleur à basse vitesse.

6. L'impact positif de la force électromagnétique arrière sur les moteurs à aimants permanents.

L’existence d’une force contre-électromotrice est très importante pour le fonctionnement des moteurs à aimants permanents. Il peut apporter certains avantages et fonctions spéciales aux moteurs :
un. Économie d'énergie
La force électromagnétique arrière générée par les moteurs à aimant permanent peut réduire le courant du moteur, réduisant ainsi la perte de puissance, réduisant la perte d'énergie et atteignant l'objectif d'économie d'énergie.
b. Augmenter le couple
La FEM arrière est opposée à la tension d’alimentation. Lorsque la vitesse du moteur augmente, la force contre-électromotrice augmente également. La tension inverse réduira l'inductance de l'enroulement du moteur, entraînant une augmentation du courant. Cela permet au moteur de générer un couple supplémentaire et d'améliorer les performances de puissance du moteur.
c. Décélération inversée
Une fois que le moteur à aimant permanent perd de la puissance, en raison de l'existence d'une force contre-électromotrice, il peut continuer à générer un flux magnétique et faire tourner le rotor, ce qui forme l'effet de la vitesse inverse de la force contre-électromotrice, ce qui est très utile dans certaines applications, telles que comme les machines-outils et autres équipements.

En bref, la force contre-électromotrice est un élément indispensable des moteurs à aimants permanents. Il apporte de nombreux avantages aux moteurs à aimants permanents et joue un rôle très important dans la conception et la fabrication des moteurs. La taille et la forme d'onde de la force contre-électromotrice dépendent de facteurs tels que la conception, le processus de fabrication et les conditions d'utilisation du moteur à aimant permanent. La taille et la forme d'onde de la force contre-électromotrice ont une influence importante sur les performances et la stabilité du moteur.

Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/)est un fabricant professionnel de moteurs synchrones à aimant permanent. Notre centre technique compte plus de 40 collaborateurs R&D, répartis en trois départements : conception, processus et tests, spécialisés dans la recherche et le développement, la conception et l'innovation de processus de moteurs synchrones à aimants permanents. À l'aide d'un logiciel de conception professionnel et de programmes de conception spéciaux de moteurs à aimant permanent auto-développés, pendant le processus de conception et de fabrication du moteur, la taille et la forme d'onde de la force contre-électromotrice seront soigneusement prises en compte en fonction des besoins réels et des conditions de travail spécifiques de l'utilisateur pour garantir Les performances et la stabilité du moteur et améliorer l'efficacité énergétique du moteur.

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