1. كيف يتم توليد المجال الكهرومغناطيسي العكسي؟

بالنسبة للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم، يتم تثبيت ملفه على الجزء الثابت (الموصل) ويتم تثبيت المغناطيس الدائم على الدوار (المجال المغناطيسي). عندما يدور الدوار، يدور المجال المغناطيسي الذي يولده المغناطيس الدائم على الدوار ويقطعه الملف الموجود على الجزء الثابت، مما يؤدي إلى توليد EMF عكسي في الملف. لماذا يسمى EMF الخلفي؟ كما يوحي الاسم، فإن اتجاه EMF الخلفي E هو عكس اتجاه الجهد الطرفي U (كما هو موضح في الشكل 1).

الشكل 1

2. ما هي العلاقة بين EMF الخلفي والجهد الطرفي؟

من الشكل 1، يمكن ملاحظة أن العلاقة بين EMF الخلفي والجهد الطرفي تحت الحمل هي:

لاختبار EMF الخلفي، يتم اختباره عمومًا في حالة عدم التحميل، وعدم وجود تيار، وسرعة 1000 دورة في الدقيقة. بشكل عام، يتم تحديد قيمة 1000 دورة في الدقيقة، ومعامل EMF الخلفي = متوسط ​​EMF الخلفي / السرعة. معامل EMF الخلفي هو معلمة مهمة نسبيًا للمحرك. تجدر الإشارة هنا إلى أن EMF الخلفي تحت الحمل يتغير باستمرار قبل أن تصبح السرعة مستقرة.

من الصيغة (1) يمكن ملاحظة أن القوة الدافعة الكهربائية الخلفية تحت الحمل أقل من الجهد الطرفي. إذا كانت القوة الدافعة الكهربائية الخلفية أكبر من الجهد الطرفي، فإنها تصبح مولدًا وتخرج الجهد إلى الخارج. نظرًا لأن المقاومة والتيار في العمل الفعلي صغيران، فإن قيمة القوة الدافعة الكهربائية الخلفية تساوي تقريبًا الجهد الطرفي وتقتصر على القيمة الاسمية للجهد الطرفي.

3. المعنى الفيزيائي للـ EMF الخلفي

تخيل ماذا سيحدث لو لم يكن هناك قوة دافعة كهربائية خلفية؟ من المعادلة (1)، يمكننا أن نرى أنه بدون قوة دافعة كهربائية خلفية، فإن المحرك بأكمله يعادل مقاومة نقية، والتي تصبح جهازًا يولد حرارة شديدة بشكل خاص. وهذا يتعارض مع تحويل المحرك للطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.

في معادلة تحويل الطاقة الكهربائية، UIt=E_مضاد-هو+أنا²Rt

إنها الطاقة الكهربائية الداخلة، مثل الطاقة الكهربائية الداخلة إلى البطارية أو المحرك أو المحول؛²Rt هي طاقة فقدان الحرارة في كل دائرة، وهي نوع من طاقة فقدان الحرارة، كلما كانت أصغر كان ذلك أفضل؛ الفرق بين طاقة الكهرباء الداخلة وطاقة فقدان الحرارة الكهربائية هو جزء من الطاقة المفيدة E_مضاد-إنها تقابل القوة الدافعة الكهربائية الخلفية. بعبارة أخرى، تُستخدم القوة الدافعة الكهربائية الخلفية لتوليد طاقة مفيدة وتتناسب عكسياً مع فقدان الحرارة. فكلما زادت طاقة فقدان الحرارة، كلما كانت الطاقة المفيدة التي يمكن تحقيقها أصغر.

من الناحية الموضوعية، تستهلك القوة الدافعة الكهربائية الخلفية الطاقة الكهربائية في الدائرة، لكنها لا تعتبر "خسارة". سيتم تحويل الجزء من الطاقة الكهربائية المقابل للقوة الدافعة الكهربائية الخلفية إلى طاقة مفيدة للمعدات الكهربائية، مثل الطاقة الميكانيكية للمحرك والطاقة الكيميائية للبطارية.

ومن هذا يتبين أن حجم القوة الدافعة الكهربائية الخلفية يعني قدرة المعدات الكهربائية على تحويل إجمالي طاقة الإدخال إلى طاقة مفيدة، وهو ما يعكس مستوى قدرة المعدات الكهربائية على التحويل.

4. على ماذا يعتمد حجم القوة الدافعة الكهربائية الخلفية؟

أولاً، يتم إعطاء صيغة حساب EMF الخلفية:

E هي القوة الدافعة الكهربائية للملف، ψ هو التدفق، f هو التردد، N هو عدد الدورات، و Φ هو التدفق المغناطيسي.

وفقًا للصيغة أعلاه، يمكننا معرفة العوامل التي تؤثر على حجم القوة الدافعة الكهربائية الخلفية:

(1) القوة الدافعة الكهربائية الخلفية تساوي معدل تغير التدفق. فكلما زادت السرعة، زاد معدل التغير، وزادت القوة الدافعة الكهربائية الخلفية؛

(2) التدفق نفسه يساوي عدد الدورات مضروبًا في تدفق الدورة الواحدة. لذلك، كلما زاد عدد الدورات، زاد التدفق وزادت القوة الدافعة الكهربائية العكسية؛

(3) يرتبط عدد الدورات بمخطط اللف، مثل اتصال النجمة والدلتا، وعدد الدورات لكل فتحة، وعدد المراحل، وعدد الأسنان، وعدد الفروع الموازية، ومخطط الملعب الكامل أو الملعب القصير؛

(4) إن التدفق أحادي الدورة يساوي القوة الدافعة المغناطيسية مقسومة على المقاومة المغناطيسية. لذلك، كلما زادت القوة الدافعة المغناطيسية، كلما كانت المقاومة المغناطيسية في اتجاه التدفق أصغر، وكلما زادت القوة الدافعة الكهربائية العكسية؛

(5) ترتبط المقاومة المغناطيسية بالفجوة الهوائية وتنسيق القطب والفتحة. فكلما كانت الفجوة الهوائية أكبر، كلما كانت المقاومة المغناطيسية أكبر وكلما كان الجهد الكهرومغناطيسي الخلفي أصغر. إن تنسيق القطب والفتحة أكثر تعقيدًا ويحتاج إلى تحليل مفصل؛

(6) القوة الدافعة المغناطيسية مرتبطة بالمغناطيسية المتبقية للمغناطيس والمساحة الفعالة لـ المغناطيس. كلما زادت المغناطيسية المتبقية، زادت القوة الدافعة الكهربائية العكسية. ترتبط المساحة الفعالة باتجاه المغنطة وحجمها وموقعها، وتتطلب تحليلًا دقيقًا.

(7) ترتبط البقايا أيضًا بدرجة الحرارة. فكلما ارتفعت درجة الحرارة، كلما كانت القوة الدافعة الكهربائية الخلفية أصغر.

باختصار، العوامل التي تؤثر على EMF الخلفي تشمل السرعة، وعدد الدورات لكل فتحة، وعدد المراحل، وعدد الفروع الموازية، والمسافة الكاملة والمسافة القصيرة، والدائرة المغناطيسية للمحرك، وطول الفجوة الهوائية، ومطابقة القطب للفتحة، وبقايا المغناطيس، ووضع المغناطيس وحجم المغناطيس، واتجاه المغناطيسية، ودرجة الحرارة.

5. كيفية تحديد EMF الخلفي في تصميم المحرك؟

في تصميم المحرك، يعد EMF الخلفي مهمًا جدًا. إذا تم تصميم EMF الخلفي بشكل جيد (الحجم المناسب ومعدل تشوه الموجة المنخفض)، فإن المحرك جيد.

يوجد للقوة الدافعة الكهربائية الخلفية عدة تأثيرات رئيسية على المحرك:

1. تحدد EMF الخلفية النقطة المغناطيسية الضعيفة للمحرك، وتحدد النقطة المغناطيسية الضعيفة توزيع خريطة كفاءة المحرك.

2. يؤثر معدل تشوه شكل موجة EMF الخلفية على عزم تموج المحرك وسلاسة خرج عزم الدوران عند تشغيل المحرك.

3. يحدد حجم EMF الخلفي بشكل مباشر معامل عزم الدوران للمحرك، ويتناسب معامل EMF الخلفي مع معامل عزم الدوران. ومن هذا، يمكن استخلاص التناقضات التالية في تصميم المحرك:

أ. إذا كانت EMF الخلفية كبيرة، يمكن للمحرك الحفاظ على عزم دوران مرتفع عند تيار حد وحدة التحكم في منطقة التشغيل منخفضة السرعة، لكنه لا يستطيع إخراج عزم الدوران بسرعة عالية، وحتى لا يتمكن من الوصول إلى السرعة المتوقعة؛

ب. إذا كانت القوة الدافعة الكهربائية الخلفية صغيرة، فإن المحرك لا يزال يتمتع بسعة خرج في منطقة السرعة العالية، ولكن لا يمكن تحقيق عزم الدوران بنفس تيار وحدة التحكم بسرعة منخفضة.

لذلك، يعتمد تصميم حجم EMF الخلفي على الاحتياجات الفعلية للمحرك. على سبيل المثال، في تصميم محرك صغير، إذا كان مطلوبًا منه إخراج عزم دوران كافٍ بسرعة منخفضة، فيجب تصميم EMF الخلفي ليكون أكبر.