1. Comment la force contre-électromotrice est-elle générée ?

Pour un moteur synchrone à aimant permanent, sa bobine est fixée sur le stator (conducteur) et l'aimant permanent est fixé sur le rotor (champ magnétique). Lorsque le rotor tourne, le champ magnétique généré par l'aimant permanent sur le rotor tourne et est coupé par la bobine sur le stator, générant une force contre-électromotrice dans la bobine. Pourquoi l'appelle-t-on 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 indiqué sur la figure 1).

Figure 1

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

D'après la figure 1, on peut voir que la relation entre la force contre-électromotrice et la tension aux bornes sous charge est :

Pour le test de la force contre-électromotrice, on effectue généralement le test à vide, sans courant et à une vitesse de 1000 1000 tr/min. En général, la valeur de XNUMX XNUMX tr/min est définie et le coefficient de force contre-électromotrice = force contre-électromotrice moyenne/vitesse. Le coefficient de force contre-électromotrice est un paramètre relativement 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), on peut voir 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, l'appareil devient un générateur et délivre 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 la force contre-électromotrice n'existait pas ? D'après l'équation (1), nous pouvons voir que sans force contre-électromotrice, le moteur entier est équivalent à une résistance pure, qui devient un dispositif générant une chaleur particulièrement intense. Cela est contraire à la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique par le moteur.

Dans l'équation de conversion d'énergie électrique, UIt=E_anti-Il+Je²Rt

UIl s'agit de l'énergie électrique d'entrée, telle que l'énergie électrique d'entrée de la batterie, du moteur ou du transformateur ;²Rt 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 est la partie de l'énergie utile E_anti-Il correspond à la force contre-électromotrice. En d'autres termes, la force contre-électromotrice est utilisée pour générer de l'énergie utile et est inversement corrélée à la perte de chaleur. Plus la perte d'énergie thermique est importante, plus l'énergie utile réalisable est faible.

Objectivement parlant, la force contre-électromotrice consomme l'énergie électrique du 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 du moteur et l'énergie chimique de la batterie.

On peut voir à partir de cela 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’amplitude de la force contre-électromotrice ?

Tout d'abord, la formule de calcul de la force contre-électromotrice est donnée :

E est la force électromotrice de la bobine, ψ est le flux, f est la fréquence, N est le nombre de tours et Φ est le flux magnétique.

Selon la formule ci-dessus, nous pouvons connaître les facteurs qui affectent l'amplitude de la force contre-électromotrice :

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

(2) Le flux lui-même est égal au nombre de tours multiplié par le flux d'un seul tour. Par conséquent, plus le nombre de tours est élevé, plus le flux est important et plus la force contre-électromotrice est importante ;

(3) Le nombre de tours est lié au schéma d'enroulement, tel que la connexion étoile-triangle, le nombre de tours par fente, 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 monotour 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 est faible et plus la force contre-électromotrice est élevée.

(5) La résistance magnétique est liée à l'entrefer et à la coordination pôle-encoche. Plus l'entrefer est grand, plus la résistance magnétique est élevée et plus la force contre-électromotrice est faible. La coordination pôle-encoche est plus compliquée et doit être analysée en détail ;

(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 grand, plus la force contre-électromotrice est élevée. La surface effective est liée à la direction de magnétisation, à la taille et à l'emplacement de l'aimant, et nécessite une analyse spécifique ;

(7) La rémanence est également liée à la température. Plus la température est élevée, plus la force contre-électromotrice est faible.

En résumé, les facteurs affectant la force contre-électromotrice comprennent la vitesse, le nombre de tours par fente, le nombre de phases, le nombre de branches parallèles, l'espacement complet et l'espacement court, le circuit magnétique du moteur, la longueur de l'entrefer, la correspondance pôle-fente, la rémanence de l'aimant, le placement et la taille de l'aimant, la direction de magnétisation et la température.

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

Dans la conception d'un moteur, la force contre-électromotrice E est très importante. Si la force contre-électromotrice est bien conçue (taille appropriée et faible taux de distorsion de la forme d'onde), le moteur est bon.

La force contre-électromotrice a plusieurs effets principaux sur le moteur :

1. La force contre-électromotrice 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 de la force contre-électromotrice affecte le couple d'ondulation du moteur et la régularité de la sortie de couple lorsque le moteur fonctionne.

3. La valeur de la force contre-électromotrice détermine directement le coefficient de couple du moteur, et le coefficient de force contre-électromotrice est proportionnel au coefficient de couple. On peut en déduire les contradictions suivantes dans la conception des moteurs :

a. Si 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. Si 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.

Par conséquent, la taille de la force contre-électromotrice doit être conçue en fonction des besoins réels du moteur. Par exemple, si un petit moteur doit fournir un couple suffisant à faible vitesse, la force contre-électromotrice doit être conçue de manière à être plus importante.