1. แรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับเกิดขึ้นได้อย่างไร?

การสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังนั้นง่ายต่อการเข้าใจ หลักการก็คือตัวนำจะตัดเส้นสนามแม่เหล็ก ตราบใดที่ยังมีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างเส้นทั้งสอง อาจเป็นไปได้ว่าสนามแม่เหล็กไม่เคลื่อนที่และตัวนำเกิดการตัด อาจเป็นไปได้ว่าตัวนำไม่เคลื่อนที่และสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ สำหรับมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร ขดลวดของมันจะยึดอยู่กับสเตเตอร์ (ตัวนำ) และแม่เหล็กถาวรจะยึดอยู่กับโรเตอร์ (สนามแม่เหล็ก) เมื่อโรเตอร์หมุน สนามแม่เหล็กที่สร้างโดยแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์จะหมุนและถูกดึงดูดโดยสเตเตอร์ ขดลวดบนขดลวดถูกตัดและสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังในขดลวด เหตุใดจึงเรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับ? ตามชื่อที่แนะนำ ทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง E อยู่ตรงข้ามกับทิศทางของแรงดันเทอร์มินัล U (ดังแสดงในรูปที่ 1)

รูป 1

2. ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังกับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อคืออะไร?

จะเห็นได้จากรูปที่ 1 ว่าความสัมพันธ์ระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังและแรงดันเทอร์มินัลภายใต้โหลดคือ:

สำหรับการทดสอบแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับ โดยทั่วไปจะทดสอบภายใต้สภาวะไม่มีโหลด ไม่มีกระแสไฟฟ้า และความเร็วในการหมุนคือ 1000 รอบต่อนาที โดยทั่วไป ค่าของ 1000rpm ถูกกำหนดไว้ และค่าสัมประสิทธิ์แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง = ค่าเฉลี่ยของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง/ความเร็ว ค่าสัมประสิทธิ์แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญของมอเตอร์ ควรสังเกตว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังภายใต้โหลดมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาก่อนที่ความเร็วจะคงที่ จากสมการ (1) เรารู้ว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังภายใต้โหลดมีค่าน้อยกว่าแรงดันเทอร์มินัล ถ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังมากกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อ จะกลายเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและจ่ายแรงดันไฟฟ้าออกสู่ภายนอก เนื่องจากความต้านทานและกระแสในการทำงานจริงมีค่าน้อย ค่าของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจึงเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อโดยประมาณ และถูกจำกัดด้วยค่าพิกัดของแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อ

3. ความหมายทางกายภาพของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง

ลองนึกภาพว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากไม่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง? จะเห็นได้จากสมการ (1) ว่าหากไม่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับ มอเตอร์ทั้งหมดจะเทียบเท่ากับตัวต้านทานบริสุทธิ์และกลายเป็นอุปกรณ์ที่สร้างความร้อนรุนแรงเป็นพิเศษ ตรงกันข้ามกับความจริงที่ว่ามอเตอร์แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล

ในบริบทของสมการการแปลงพลังงานไฟฟ้า

UIt หมายถึงพลังงานไฟฟ้าขาเข้า เช่น พลังงานขาเข้าของแบตเตอรี่ มอเตอร์ไฟฟ้า หรือหม้อแปลงไฟฟ้า I2Rt แทนพลังงานความร้อนที่สูญเสียไปในวงจรต่างๆ พลังงานนี้เป็นพลังงานที่เกิดจากการกระจายความร้อน และค่านี้ควรน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ผลต่างระหว่างพลังงานไฟฟ้าขาเข้าและพลังงานไฟฟ้าที่สูญเสียไปคือพลังงานที่มีประโยชน์E2It ซึ่ง สอดคล้องกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับ (EMF) กล่าวอีกนัยหนึ่ง แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับใช้ในการสร้างพลังงานที่มีประโยชน์และมีความสัมพันธ์ผกผันกับการสูญเสียความร้อน ยิ่งพลังงานความร้อนสูญเสียมากเท่าใด พลังงานที่มีประโยชน์ที่ได้ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

พูดตามความเป็นจริงแล้ว แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง (EMF) ใช้พลังงานไฟฟ้าในวงจร แต่ไม่ใช่ "การสูญเสีย" พลังงานไฟฟ้าที่สอดคล้องกับ EMF ด้านหลังจะถูกแปลงเป็นพลังงานที่มีประโยชน์สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในมอเตอร์ไฟฟ้า จะถูกแปลงเป็นพลังงานกล ในขณะที่ในแบตเตอรี่ จะถูกแปลงเป็นพลังงานเคมี

ดังนั้นขนาดของ EMF ด้านหลังบ่งบอกถึงความสามารถของอุปกรณ์ไฟฟ้าในการแปลงพลังงานอินพุตทั้งหมดให้เป็นพลังงานที่มีประโยชน์ สะท้อนถึงประสิทธิภาพการแปลงพลังงานในอุปกรณ์ไฟฟ้า

4. ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังขึ้นอยู่กับขนาดเท่าใด?

สูตรคำนวณแรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับ:

จากสูตรข้างต้น ฉันเชื่อว่าทุกคนคงสามารถบอกปัจจัยบางประการที่ส่งผลต่อขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังได้ นี่คือบทสรุปของบทความ:

(1) แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงของตัวเชื่อมแม่เหล็ก ยิ่งความเร็วในการหมุนสูง อัตราการเปลี่ยนแปลงก็จะยิ่งมากขึ้น และแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังก็จะยิ่งมากขึ้น

(2) ตัวเชื่อมแม่เหล็กนั้นเท่ากับจำนวนรอบคูณด้วยตัวเชื่อมแม่เหล็กแบบเลี้ยวเดียว ดังนั้น ยิ่งจำนวนรอบสูง การเชื่อมโยงแม่เหล็กก็จะยิ่งมากขึ้น และแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังก็จะยิ่งมากขึ้น

(3) จำนวนรอบสัมพันธ์กับแผนผังการม้วน การเชื่อมต่อแบบสตาร์-เดลต้า จำนวนรอบต่อช่อง จำนวนเฟส จำนวนฟัน จำนวนกิ่งขนาน โครงการทั้งพิทช์หรือระยะสั้น

(4) การเชื่อมโยงแม่เหล็กแบบหมุนรอบเดียวจะเท่ากับแรงแม่เหล็กหารด้วยความต้านทานแม่เหล็ก ดังนั้น ยิ่งแรงแม่เหล็กเคลื่อนตัวมาก ความต้านทานแม่เหล็กในทิศทางของการเชื่อมโยงแม่เหล็กก็จะยิ่งน้อยลง และแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

(5) ความต้านทานแม่เหล็กเกี่ยวข้องกับความร่วมมือของช่องว่างอากาศและช่องเสา ยิ่งช่องว่างอากาศมีขนาดใหญ่ ความต้านทานแม่เหล็กก็จะยิ่งมากขึ้น และแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังก็จะยิ่งน้อยลง การประสานงานระหว่างเสาและร่องค่อนข้างซับซ้อนและต้องมีการวิเคราะห์โดยละเอียด

(6) แรงแม่เหล็กสัมพันธ์กับความคงอยู่ของแม่เหล็กและพื้นที่ที่มีประสิทธิผลของแม่เหล็ก ยิ่งปริมาณคงเหลือมาก แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังก็จะยิ่งสูงขึ้น พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพเกี่ยวข้องกับทิศทางแม่เหล็ก ขนาด และตำแหน่งของแม่เหล็ก และต้องมีการวิเคราะห์เฉพาะ

(7) แม่เหล็กตกค้างเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

โดยสรุป ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง ได้แก่ ความเร็วในการหมุน จำนวนรอบต่อช่อง จำนวนเฟส จำนวนกิ่งขนาน ระยะพิทช์โดยรวมสั้น วงจรแม่เหล็กของมอเตอร์ ความยาวช่องว่างอากาศ การประสานระหว่างขั้วกับช่อง แม่เหล็กตกค้างของแม่เหล็ก และตำแหน่งการวางแม่เหล็ก และขนาดแม่เหล็ก ทิศทางการดึงดูดแม่เหล็ก และอุณหภูมิ

5. จะเลือกขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังในการออกแบบมอเตอร์ได้อย่างไร?

ในการออกแบบมอเตอร์ แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง E มีความสำคัญมาก ผมคิดว่าถ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังได้รับการออกแบบมาอย่างดี (การเลือกขนาดที่เหมาะสมและอัตราการบิดเบือนของรูปคลื่นต่ำ) มอเตอร์ก็จะดี อิทธิพลของแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับที่มีต่อมอเตอร์ส่วนใหญ่มีหลายลักษณะ:

1. ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจะกำหนดจุดอ่อนตัวของสนามของมอเตอร์ และจุดอ่อนตัวของสนามจะกำหนดการกระจายของแผนที่ประสิทธิภาพของมอเตอร์

2. อัตราการบิดเบือนของรูปคลื่นของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังส่งผลต่อแรงบิดกระเพื่อมของมอเตอร์และความเสถียรของแรงบิดเอาท์พุตเมื่อมอเตอร์กำลังทำงาน

3. ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจะกำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงบิดของมอเตอร์โดยตรง และค่าสัมประสิทธิ์แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่าสัมประสิทธิ์แรงบิด จากนี้เราสามารถวาดความขัดแย้งต่อไปนี้ที่พบในการออกแบบมอเตอร์:

ก. เมื่อแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังเพิ่มขึ้น มอเตอร์สามารถรักษาแรงบิดสูงไว้ภายใต้กระแสจำกัดของตัวควบคุมในพื้นที่การทำงานที่ความเร็วต่ำ แต่ไม่สามารถส่งแรงบิดเอาท์พุตที่ความเร็วสูง หรือแม้แต่ความเร็วที่คาดหวังได้

ข. เมื่อแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังมีขนาดเล็ก มอเตอร์ยังคงมีความสามารถในการเอาท์พุตในพื้นที่ความเร็วสูง แต่ไม่สามารถเข้าถึงแรงบิดได้ภายใต้กระแสคอนโทรลเลอร์เดียวกันที่ความเร็วต่ำ

ดังนั้นการออกแบบแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจึงขึ้นอยู่กับความต้องการที่แท้จริงของมอเตอร์ ตัวอย่างเช่น ในการออกแบบมอเตอร์ขนาดเล็ก หากจำเป็นต้องส่งแรงบิดที่เพียงพอที่ความเร็วต่ำ แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจะต้องได้รับการออกแบบให้มีขนาดใหญ่ขึ้น