永磁同步电机反电势是怎么样产生的?为什么叫反电势呢?
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其实反电势的产生很好理解,记忆力稍好的同学都必须要知道早在初中和高中时就已经接触过,只是当时的叫法是感应电动势,其原理就是导体切割磁感线,只要两者有相对运动就行,可以是磁场不动,导体切割;也可以是导体不动,让磁场动。对于永磁同步而言,其线圈固定在定子上(导体),永磁体固定在转子上(磁场),当转子转动时,转子上的永磁体产生的磁场就会旋转起来,就会被定子上的线圈进行切割,并在线圈中产生。为什么叫反电势呢?顾名思义,因为反电势E的方向和端电压U方向相反(如图1所示)。
对于反电势的测试,一般是在空载状态下,不通电流,转速为1000rpm条件下测试得出的。一般定义1000rpm数值,反电势系数=反电势平均值/转速,反电势系数是电机较为重要的参数,这里必须要格外注意的是负载下的反电势在转速未稳定之前是一直在变化的。通过(1)式可知负载下反电势是小于端电压的,如果反电势大于端电压就成了发电机,对外输出电压。由于实际工作中的电阻和电流较小,因此反电势的值约等于端电压,且受端电压的额定值限制。
设想如果反电势不存在会出现什么样的情况呢?由式(1)可知,没有反电势,整个电机就等于一个纯电阻,成了一个产热很严重的器件,这和电机将电能转化为机械能是相违背的。
中,UIt即为输入电能,比如向电池、电动机或变压器中的输入电能;I2Rt是各电路中的热损失能量,这部分能量是一种热损耗能量,越小越好;输入电能与热损耗电能的差值,就是与反电动势相对应的那部分有用能量
,换言之,反电动势是用来产生有用能量,与热损耗呈反相关,热损耗能量越大,可实现的有用能量就越小。
客观地讲,反电动势消耗了电路中的电能,但它并不是一种“损耗”,与反电动势相应的那部分电能,将转化为用电设备的有用能量,例如,电动机的机械能、蓄电池的化学能等。
由此可见,反电动势的大小,意味着用电设备把输入的总能量向有用能量转化的本领的强弱,反映用电器转化本领的高低。
根据上述公式相信我们大家也大概能说出几点影响反电势大小的因素了,这里引用一篇文章进行总结:
(3)匝数又和绕组方案有关,星角接,每槽匝数,相数,齿数,并联支路数,整距还是短距方案有关;
(4)单匝磁链等于磁动势除以磁阻,因此磁动势越大,磁链方向上磁阻越小反电势越大;
(5)磁阻又和气隙以及极槽配合有关,气息越大磁阻越大,反电势越小。极槽配合很复杂要具体分析;
(6)磁动势又和磁钢剩磁和磁钢有效面积有关,剩磁越大反电势越高。有效面积和磁钢充磁方向,尺寸以及摆放位置均有关,需要具体分析;
综上,反电势影响因素包括转速,每槽匝数,相数,并联支路数,整距短距,电机磁路,气隙长度,极槽配合,磁钢剩磁,磁钢摆放位置和磁钢尺寸,磁钢充磁方向,温度。
在电机设计中,反电势E很重要,我觉得反电势设计的好(大小选择正真适合,波形畸变率低),这个电机就是好的。反电势对电机的影响主要有几方面:1、反电势大小决定了电机弱磁点,而弱磁点决定了电机效率map图的分布。2、反电势波形畸变率影响了电机纹波转矩,影响了电机运行时转矩输出的平稳性。3、反电势的大小直接决定了电机的转矩系数,反电势系数和转矩系数成正比关系。由此可得出下面电机设计中所面临的矛盾点:
a.反电势做大,电机在低速运行区域能在控制器极限电流下保持高力矩,但是在高转速时无法输出力矩,甚至无法达到预期转速;
b.反电势做小,电机在高速区域仍然有输出能力,但是低速相同控制器电流下转矩达不到。
因此,反电势大小的设计取决于电机的实际的需求,例如在小型电机的设计中,如果要求在低速时仍能输出足够的转矩,那么反电势就必须设计的偏大一些。
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