1. Wie wird eine elektromotorische Gegenkraft erzeugt?

Die Erzeugung der gegenelektromotorischen Kraft ist leicht zu verstehen. Das Prinzip besteht darin, dass der Leiter die magnetischen Feldlinien schneidet, solange zwischen beiden eine Relativbewegung besteht. Es kann sein, dass sich das Magnetfeld nicht bewegt und der Leiter durchtrennt; Es kann auch sein, dass sich der Leiter nicht bewegt und das Magnetfeld sich bewegt. Bei einem Permanentmagnet-Synchronmotor sind seine Spulen am Stator (Leiter) und die Permanentmagnete am Rotor (Magnetfeld) befestigt. Wenn sich der Rotor dreht, dreht sich das von den Permanentmagneten am Rotor erzeugte Magnetfeld und wird vom Stator angezogen. Die Spule auf der Spule wird durchtrennt und in der Spule wird eine elektromotorische Gegenkraft erzeugt. Warum wird es rückelektromotorische Kraft genannt? Wie der Name schon sagt, ist die Richtung der elektromotorischen Gegenkraft E entgegengesetzt zur Richtung der Klemmenspannung U (wie in Abbildung 1 dargestellt).

Figure 1

2. Welche Beziehung besteht zwischen der gegenelektromotorischen Kraft und der Klemmenspannung?

Aus Abbildung 1 ist ersichtlich, dass die Beziehung zwischen der gegenelektromotorischen Kraft und der Klemmenspannung unter Last wie folgt ist:

Der Test der gegenelektromotorischen Kraft erfolgt im Allgemeinen im Leerlauf, ohne Strom und mit einer Drehzahl von 1000 U/min. Im Allgemeinen wird der Wert von 1000 U/min definiert und der Koeffizient der gegenelektromotorischen Kraft = der Durchschnittswert der gegenelektromotorischen Kraft/Geschwindigkeit. Der gegenelektromotorische Kraftkoeffizient ist ein wichtiger Parameter des Motors. Dabei ist zu beachten, dass sich die gegenelektromotorische Kraft unter Last ständig ändert, bevor die Drehzahl stabil ist. Aus Gleichung (1) wissen wir, dass die gegenelektromotorische Kraft unter Last geringer ist als die Klemmenspannung. Wenn die elektromotorische Gegenkraft größer als die Klemmenspannung ist, wird es zum Generator und gibt Spannung nach außen ab. Da der Widerstand und der Strom bei der tatsächlichen Arbeit gering sind, entspricht der Wert der elektromotorischen Gegenkraft ungefähr der Klemmenspannung und wird durch den Nennwert der Klemmenspannung begrenzt.

3. Die physikalische Bedeutung der elektromotorischen Gegenkraft

Stellen Sie sich vor, was passieren würde, wenn es die elektromotorische Gegenkraft nicht gäbe? Aus Gleichung (1) ist ersichtlich, dass der gesamte Motor ohne gegenelektromotorische Kraft einem reinen Widerstand gleichkommt und zu einem Gerät wird, das besonders große Wärme erzeugt. Dies steht im Widerspruch dazu, dass der Motor elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt.

Im Zusammenhang mit den Gleichungen zur Umwandlung elektrischer Energie gilt:

UEs bezieht sich auf die elektrische Eingangsenergie, beispielsweise die Eingangsenergie einer Batterie, eines Elektromotors oder eines Transformators. I2Rt stellt die Wärmeverlustenergie in verschiedenen Kreisläufen dar. Bei dieser Energie handelt es sich um eine Art Wärmedissipationsenergie, und dieser Wert sollte möglichst klein sein. Die Differenz zwischen der aufgenommenen elektrischen Energie und der verlorenen elektrischen Energie ist die Nutzenergie E反Es entsprechend der gegenelektromotorischen Kraft (EMF). Mit anderen Worten: Die Gegen-EMK wird zur Erzeugung nutzbarer Energie genutzt und steht im umgekehrten Verhältnis zum Wärmeverlust. Je größer die Verlustwärmeenergie ist, desto geringer ist die erreichbare Nutzenergie.

Objektiv gesehen verbraucht die gegenelektromotorische Kraft (EMF) elektrische Energie in einem Stromkreis, es handelt sich jedoch nicht um einen „Verlust“. Die der Gegen-EMK entsprechende elektrische Energie wird in Nutzenergie für elektrische Geräte umgewandelt. Beispielsweise wird sie in einem Elektromotor in mechanische Energie umgewandelt, während sie in einer Batterie in chemische Energie umgewandelt wird.

Daher gibt die Größe der Gegen-EMK die Fähigkeit eines elektrischen Geräts an, die gesamte Eingangsenergie in nutzbare Energie umzuwandeln. Es spiegelt die Effizienz der Energieumwandlung im elektrischen Gerät wider.

4. Wovon hängt die Größe der gegenelektromotorischen Kraft ab?

Die Formel zur Berechnung der gegenelektromotorischen Kraft:

Basierend auf der obigen Formel glaube ich, dass jeder wahrscheinlich einige Faktoren nennen kann, die die Größe der elektromotorischen Gegenkraft beeinflussen. Hier ist eine Zusammenfassung eines Artikels:

(1) Die gegenelektromotorische Kraft ist gleich der Änderungsrate der magnetischen Verbindung. Je höher die Drehzahl, desto größer die Änderungsrate und desto größer die elektromotorische Gegenkraft.

(2) Die Magnetverbindung selbst entspricht der Anzahl der Windungen multipliziert mit der Magnetverbindung mit einer Windung. Daher gilt: Je höher die Windungszahl, desto größer ist die magnetische Verbindung und desto größer ist die elektromotorische Gegenkraft.

(3) Die Anzahl der Windungen hängt vom Wicklungsschema, der Stern-Dreieck-Schaltung, der Anzahl der Windungen pro Nut, der Anzahl der Phasen, der Anzahl der Zähne, der Anzahl der parallelen Zweige, dem Ganzteilungs- oder Kurzteilungsschema ab;

(4) Die magnetische Verbindung mit einer Windung ist gleich der magnetomotorischen Kraft dividiert durch den magnetischen Widerstand. Je größer daher die magnetomotorische Kraft ist, desto kleiner ist der magnetische Widerstand in Richtung der magnetischen Verbindung und desto größer ist die elektromotorische Gegenkraft.

(5) Der magnetische Widerstand hängt mit dem Zusammenwirken von Luftspalt und Polschlitz zusammen. Je größer der Luftspalt, desto größer der magnetische Widerstand und desto kleiner die elektromotorische Gegenkraft. Die Pol-Nut-Koordination ist relativ komplex und erfordert eine detaillierte Analyse;

(6) Die magnetomotorische Kraft hängt von der Remanenz des Magneten und der wirksamen Fläche des Magneten ab. Je größer die Remanenz, desto höher ist die elektromotorische Gegenkraft. Die effektive Fläche hängt von der Magnetisierungsrichtung, Größe und Platzierung des Magneten ab und erfordert eine spezifische Analyse;

(7) Der Restmagnetismus hängt von der Temperatur ab. Je höher die Temperatur, desto geringer ist die gegenelektromotorische Kraft.

Zusammenfassend gehören zu den Einflussfaktoren der gegenelektromotorischen Kraft die Drehzahl, die Anzahl der Windungen pro Schlitz, die Anzahl der Phasen, die Anzahl der parallelen Zweige, die kurze Gesamtteilung, der Magnetkreis des Motors, die Luftspaltlänge, die Pol-Schlitz-Koordination, der Restmagnetismus des Magneten, und Magnetplatzierungsposition. Und Magnetgröße, Magnetisierungsrichtung des Magneten und Temperatur.

5. Wie wählt man die Größe der gegenelektromotorischen Kraft bei der Motorkonstruktion?

Bei der Motorkonstruktion ist die gegenelektromotorische Kraft E sehr wichtig. Ich denke, wenn die elektromotorische Gegenkraft gut ausgelegt ist (geeignete Größenauswahl und niedrige Wellenformverzerrungsrate), wird der Motor gut sein. Der Einfluss der gegenelektromotorischen Kraft auf den Motor besteht hauptsächlich aus mehreren Aspekten:

1. Die Größe der gegenelektromotorischen Kraft bestimmt den Feldschwächungspunkt des Motors, und der Feldschwächungspunkt bestimmt die Verteilung der Motoreffizienzkarte.

2. Die Verzerrungsrate der Wellenform der gegenelektromotorischen Kraft beeinflusst das Welligkeitsdrehmoment des Motors und die Stabilität der Drehmomentabgabe, wenn der Motor läuft.

3. Die Größe der gegenelektromotorischen Kraft bestimmt direkt den Drehmomentkoeffizienten des Motors, und der gegenelektromotorische Kraftkoeffizient ist direkt proportional zum Drehmomentkoeffizienten. Daraus können wir die folgenden Widersprüche im Motordesign ableiten:

A. Wenn die elektromotorische Gegenkraft zunimmt, kann der Motor im Betriebsbereich mit niedriger Drehzahl ein hohes Drehmoment unter dem Grenzstrom des Controllers aufrechterhalten, bei hohen Drehzahlen jedoch kein Drehmoment abgeben oder nicht einmal die erwartete Drehzahl erreichen;

B. Wenn die elektromotorische Gegenkraft klein ist, kann der Motor im Hochgeschwindigkeitsbereich immer noch Leistung erbringen, das Drehmoment kann jedoch bei niedriger Geschwindigkeit nicht mit dem gleichen Steuerstrom erreicht werden.

Daher hängt die Auslegung der gegenelektromotorischen Kraft von den tatsächlichen Anforderungen des Motors ab. Wenn beispielsweise bei der Konstruktion eines kleinen Motors bei niedriger Drehzahl noch ein ausreichendes Drehmoment abgegeben werden soll, muss die elektromotorische Gegenkraft größer ausgelegt werden.