1. Fyzický princip práce s elektrickým motorem
1.1 Maxwellův systém rovnic
Elektrický motor je převodník, který neustále přeměňuje elektromagnetickou energii a mechanickou energii.
Při vstupu elektrické energie může elektrický motor nepřetržitě vydávat točivý moment a mechanickou energii.
tj. elektrický motor; Naopak, pokud vnější síla nepřetržitě tlačí elektrickou motorovou hřídeli a zadává mechanickou energii, může elektrický motor nepřetržitě napětí a elektrickou energii z drátu naopak, tj. Generátor.
Historicky byl statický transformátor také počítán jako elektrický motor, ale postupně se vyvinul tak, aby odkazoval výhradně na elektrické motory a generátory.
Jednou z výhod elektrických motorů je to, že jejich ztráty jsou relativně malé, takže dosahují vysoké účinnosti.
Velké elektrické motory mohou dosáhnout účinnosti až 99%.
Při rozhovoru o elektromagnetických systémech je Maxwellův systém rovnic nevyhnutelný.
V makroskopickém světě a dokonce i v mikroskopickém světě,
Maxwellův systém rovnic lze použít velmi efektivně k popisu vlastností systému.
Maxwellův systém rovnic byl shrnut z předchozích studií elektromagnetických jevů.
Existují čtyři velmi základní rovnice, a to jak v diferenciální, tak v integrální formě.
Nyní pojďme prozkoumat Maxwellův systém rovnic v integrální podobě.
Výše uvedené dvě rovnice popisují tok hustoty pole, celkový počet posunových obrazu potenciálu odtoku a součet rotujícího indukčního obrazu magnetického pole na povrchu uzavřeného prostoru
Podle znalostí získaných na střední škole může být elektrické pole generováno excitací bodového náboje, magnetické pole nemůže být magnetickým monopolem vzrušeno, ale pro rozšíření zavřené cesty, takže elektrické pole je aktivní, magnetické pole je pasivní.
Celkový tok posunu potenciálního posunu je tedy celkový q a celkový magnetický tok je 0.
Výše uvedené dvě rovnice popisují množství rotace intenzity pole, integrály celkové intenzity elektrického pole a celkovou intenzitu magnetického pole.
Odpovídající rychlosti změny magnetického toku a rychlosti změny potenciálního posunu (proudová intenzita) pro jeden otočení podél cesty křivky na křivce uzavřeného prostoru.
Formuly Gauss a Stokes také umožňují přepisování výše uvedených čtyř rovnic do diferenciální podoby následovně.
▽ Pro operátora NABLA, s produktem vektorového tečka pro výpočet produktu rozptylu a vidlice pro výpočet rotace, p pro hustotu těla a JN pro aktuální hustotu.
Výše uvedené rovnice mohou v zásadě popsat veškeré elektromagnetické chování, ke kterému dochází ve všech motorických systémech indukce AC
1.2 Polarizace a magnetizace materiálu pro elektrickou energii
V aplikovaném elektrickém rotujícím magnetickém poli změní molekuly materiálu jejich orientaci, protože polarita je ovlivněna pevností pole.
Elektrické domény vytvořené původními nerovnoměrně uspořádanými molekulárními skupinami různých velikostí budou polarizovány kvůli aplikovanému magnetickému poli a konverguje orientace distribuce náboje.
E0 = 8,854187817*10-12F/M je vakuová permitivita, což je také vakuová dielektrická konstanta, a P je relativní dielektrická konstanta, která je určována vlastnostmi samotného materiálu.
(1.9) popisuje potenciální hustotu posunu aplikovaného elektrického pole a odpovídající obraz intenzity polarizace společně.
V aplikovaném magnetickém poli lze odpovídající magnetické domény a magnetizační síly získat stejným způsobem.
Na rozdíl od elektrického pole se zavádí magnetická polarizační síla M, která popisuje rozdíl mezi magnetickou indukční pevností materiálu a pevností vakuového prostředí.
U0 = 4π*10-7 N.A-2 je propustnost vakuové a UR je relativní propustnost, která popisuje schopnost materiálu umožnit projít magnetické pole.
Pokud ur<= 1 je antimagnetický, materiál zabraňuje průchodu magnetického pole; Pokud je obraz paramagnetický, materiál vyhovuje průchodu magnetického pole.
Pokud ur>= 1o 5 je feromagnetický, materiál, jako je nikl Ferro-Cobalt, po magnetizaci zlepší magnetické pole. A poté si po odstranění magnetického pole zachovejte určitou sílu magnetického pole, které se nazývá remanentní magnetismus.
V procesu provozu motoru dojde k konstantní magnetizaci a demagnetizaci, takže by měla být věnována pozornost zkoumání linií hystereze různých materiálů.
Linie hystereze popisuje rostoucí magnetickou indukci magnetického materiálu, protože se síla pole zvyšuje pod působením aplikovaného magnetického pole síly H.
Tato magnetická indukce nesleduje sílu pole po dosažení magnetické nasycení.
Po dosažení magnetického nasycení je obtížné sledovat zvýšení síly pole. Když se síla vnějšího magnetického pole pomalu snižuje na nulu, je vidět, že demagnetizační křivka stále zachovává remanentní magnetizaci B, když prochází nulový bod.
Tato remanentní magnetizace ukazuje obecný princip výroby permanentních magnetů, tj. Směrovou magnetizaci následovanou postupnou demagnetizací. Když je aplikováno inverzní magnetické pole, síla magnetická indukce jde na nulu nebo se dokonce zvyšuje v opačném směru a tento přebytek se nazývá donucovací H.
1.3 Elektromagnetická síla a mechanická energie
Největší hodnotou motoru je realizovat přeměnu elektrické energie na mechanickou energii, pracovat externě a provádět cílový pohyb.
Pohyb nabité částice v magnetickém poli podléhá Lorentzovu síle kolmo ke směru pohybu, jehož makroskopická exprese je ampérová síla hm = il * b, což lze posoudit pomocí pravidla levé ruky k určení směru, k určení směru.
I je efektivní délka vodiče v magnetickém poli ve směru proudu.
V elektrostatickém poli je také odpovídající síla elektrického pole Fe = qe.
A magnetická i elektrická pole jsou sama pole a síla aplikovaná na náboj nebo proudový prvek v nich závisí na objemu a hustotě pole, a proto lze odpovídající polní sílu zkoumat z hlediska pole.
Výše uvedené dvě rovnice stále udržují symetrii, hustota náboje p v určitém objemu v důsledku síly pole elektrického pole vytváří hustotu elektrické síly Fe = PE,
Současná hustota J v určitém objemu v důsledku pevnosti pole magnetického pole vytváří hustotu magnetické síly FM = J * B (výše uvedená rovnice (1.12) musí být použita v případě izotropních materiálů a konstantního proudu).
Tento výraz nás inspiruje k přímému zkoumání hustoty energie a energie elektromagnetického pole.
Tímto způsobem lze energii elektromagnetického potenciálu v určitém bodě stanovit nalezením gradientu pro získání odpovídající hustoty elektromagnetické síly, a tak najde celkovou elektromagnetickou sílu na zkoumaný objekt.
1.4 Model cívky
Cívka je základní prvek, který tvoří model indukčních motorů, překlenuje model obvodu střídavého motoru a fyzický model objektu.
Přímá část napájecího vodiče generuje kolem něj toroidní magnetické pole (podle rovnice 1.4).
Když je vodič uzavřen na začátku a na konci, toroidní pole tvoří magnetické linie síly ve středu vodičového kroužku, který prochází svisle vodičovým kroužkem, jako je solenoid.
Vzhledem k pouze proudu na energizovaném vodiči (1.4) zjednodušuje:
Magnetomotická síla (magnetische durchfluchtung), která je zdrojem síly excitačního pole, je v podstatě síla celkového proudu procházející sekcí uzavřeného vodiče v [a].
Protože v praxi bude napájený vodič navinuty do cívky, proud drátu je diskretizován a (1.13) je přepsán jako
N je celkový počet vinutí v cívce, tj. Počet zatáček.
Je vidět, že pokud je počet otáček vyšší, celkový proud je vyšší, magnetický potenciál je vyšší a čím silnější je magnetické pole vzrušeno.
Jednoho otočná cívka v časově proměnném magnetickém poli vyvolá napětí na obou koncích drátu, což je jev popsaný (1.3).
Lze pochopit, že magnetickou indukci lze také interpretovat jako hustotu magnetického toku, kterou lze získat nahrazením (1.3)
UI je indukovaný elektrický potenciál, zvažte dvě formy změny toku, jedním je změna oblasti cívky, ale změna hustoty toku, pak jsou následující;
První část je formálně transformovaný indukční potenciál (transformaticky indukované napětí) a druhá část je translačně transformovaný indukční potenciál (translační indukované napětí).
První z nich má časově proměnnou hustotu magnetického toku, zatímco druhý má časově proměnnou efektivní oblast cívky.
Tento indukční princip je zmíněn ve fyzice na střední škole a je také známý jako věta o flétnu.
Když má cívka mnoho zatáček, celkový efektivní tok je přesně celočíselným násobkem rozšířených cívkových zatáček, čímž se představuje koncept magnetického řetězce.
Řetězec je definován na obrázku níže.
Všimněte si, že magnetický řetězec je skalární množství, stejně jako magnetický tok. Vzhledem k tomu, že změna samotného proudu může také způsobit změnu toku, je tendence bránit změně toku, kterou lze definovat jako ：
I je měnící se intenzita proudu, L je koeficient sebe indukcí v Henrym [H] a jeho velikost souvisí s tvarem objemu cívky, počtem zatáček a magnetickou propustností.
Cívky v indukčních motorech jsou vyrobeny tak, aby měly feromagnetický materiál uprostřed cívky, jako je železné jádro, aby se zvýšila magnetická propustnost, takže cívka je navinutá na železném jádru, odtud název vinutí.
Pro část lineárně homogenního materiálu může být jeho koeficient sebe indukcí aproximován následující rovnicí
Self-indukčnost je cívka vlastních proudových změn, která vyvolává jev supresivního napětí, jeho tendence bránit změnám proudu ohledně DC Elektrického motoru ..
Když se dvě cívky blíží k sobě navzájem, kromě své vlastní indukcí, ale také kvůli sousedním cívkám na současných změnách a vzájemné indukčnosti
Koeficient vzájemné indukčnosti materiálů s lineární identitou je aproximován výše uvedenou rovnicí, což ukazuje, že vzájemná indukčnost je ovlivněna počtem otáček obou cívek současně.
Ignorování odporu a zkoumání vlastní a vzájemné indukčnosti dvou sousedních cívek lze napěťovou rovnici uvedeno z obrázku 1.5 kolem DC motorů
Vzhledem k tomu, že spojovací části mají stejné parametry a tvar materiálu, jsou výsledné koeficienty vzájemné indukčnosti stejné M12 = M21.
Takže velikost vazebních řetězců na každé cívce je úměrná proudové síle na odpovídajícím vinutí rotoru pro DC motor ..
1,5 Ohmova věta pro elektrickou energii a magnetické obvody
Na střední škole jsme studovali Ohmovu větu, která uvádí, že odpor vodiče je poměr napětí a proudu na obou koncích a že existuje vzorec pro popis samotného odporového materiálu.
Q, což je vodivost, která je přesně vzájemná rezistence p a popisuje schopnost provádět proud.
Kromě použití odporu může být vztah mezi napětím a proudem také popsán pomocí obrázku vodivosti, když elektrický motor pracuje.
Nyní prozkoumejte proudovou intenzitu na jednotku plochy, tj. Hodnota proudu j = I/A E (E je jednotka vektor), s hustotou proudu jako vektor směřující ve směru proudu pro motory AC.
To lze kombinovat s napěťovou rovnicí U = E.L a (1.25) přepsáno (1.26) jako
Výše uvedená rovnice popisuje větu OHM na mikroskopické úrovni, tj. Variace proudové hustoty odpovídající pevnosti konstantního pole aplikovanou na vodič.
LM je efektivní délka magnetického toku přes část magnetického obvodu a A je odpovídající plocha toku.
Výše uvedená rovnice je velmi podobná vzorci odporu.
Pojďme znovu deformovat vzorec magnetoresistence a my můžeme i nadále získat
Je vidět, že v jednotkách je magnetorezistence ve skutečnosti inverzí koeficientu indukčnosti.
Pokračováním analogie s konceptem vodivosti získáme magnetickou vodivost A (magnetische leitwert, v [H] nebo [ωs])
V obvodu najdeme diferenciální prvky pro (1.26) a získáme mikroskopickou ohmovou větu, tak co je mikroskopická ohmova věta odpovídající magnetickému obvodu?
Můžeme pokračovat v přepsání rovnice (1.31) a poznamenáme, že magnetický tok má samotný tok hustotu toku B, což pak poskytuje výnos
Takže mikroskopický magnetický obvod Ohmova věta je tedy rovnice (1.10) a síla magnetického pole pod je hustota toku získaná z magnetizace konstantního magnetického pole.
Výpočetní analýza neochoty může být použita k realizaci mikro-elementní analýzy toku v celém pólu navíjecího motoru, jádrové části a mezilehlé části vzduchové mezery, která může realizovat diskrétní analýzu konečných prvků FEM (konečná-elemente-methoda) celého magnetického obvodu.
Je také možné použít Kirchhoffovu větu pro obvod v magnetickém obvodu, který je velmi intuitivní a pohodlný.
Vítejte a sdílejte s námi více informací o elektrických motorech v oblasti komentářů!
Jakýkoli dotaz na elektrický motor, kontaktujte prosím profesionální elektrický motor výrobce v Čína následovně:
Dongchun Motor má širokou škálu elektrických motorů, které se používají v různých průmyslových odvětvích, jako je přeprava, infrastruktura a konstrukce.
Získejte rychlou odpověď.
