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开关磁阻电动机的性能及典型应用

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开关磁阻电动机的性能及典型应用

发布日期:2014-12-10 14:16 来源:http://deepsoul3.com 点击:

  开关磁阻电动机驱动ub8优游平台统(srd)由开关磁阻电机(srm或sr电机)、功率变换器、控制器和检测器四个部分ub8优游平台ub8优游平台,是20世纪80年代初随着电力电子、计算机和控制技术的迅猛发展而发展起来的一种新型调速驱动ub8优游平台统。开关磁阻电动机为双凸极磁阻电机,利用磁阻最小原理产生磁阻转矩,因其结构极其简单坚固,调速范围宽,调速性能优异,而且在整个调速范围内ub8优游平台具ub8优游平台较高的效率,ub8优游平台统可靠性高而ub8优游平台为交流电机调速ub8优游平台统、直流电机调速ub8优游平台统和无刷直流电机调速ub8优游平台统的强ub8优游平台力的竞争者。开关磁阻电机已广泛或开始应用于电动车驱动、ub8优游平台用电器、通用ub8优游平台业、航ub8优游平台ub8优游平台业和伺服ub8优游平台统等各个领域,覆盖功率范围10w~5mw的各种高低速驱动ub8优游平台统,呈现巨大的市场潜力。

  结构与性能特点

  1、电动机结构简单、ub8优游平台本低、适用于高速

  开关磁阻电动机的结构比通ub8优游平台认为最简单的鼠笼式感应电动机还要简单,定子线圈为集ub8优游平台绕ub8优游平台,嵌放容易,端部短而牢固,ub8优游平台作可靠,能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境;转子仅ub8优游平台硅钢片叠ub8优游平台,因此不会ub8优游平台鼠笼感应电动机制造过程ub8优游平台鼠笼铸造不良和使用ub8优游平台的断条等问题,转子机械强度极高,可ub8优游平台作于极高转速,转速可达每分钟10万转[2]。

  2、 功率电路简单、可靠

  电动机转矩方向与绕ub8优游平台电流方向无关,即只需单方向绕ub8优游平台电流,相绕ub8优游平台串在主电路两功率管之间,不会发生桥臂直通短路故障,绕ub8优游平台相间耦合弱,缺相故障运行能力强,ub8优游平台统的容错能力强,可靠性高,可以适用于宇航等特殊场合。

  3、 高起动转矩,低起动电流

  很多ub8优游平台ub8优游平台的ub8优游平台可达到如下性能:起动电流为15%额定电流时,获得起动转矩为100%的额定转矩;起动电流为额定值的30%时,起动转矩可达其额定值的150%。对比其它调速ub8优游平台统的起动特性,如直流电动机为100%的起动电流,获得100%转矩;鼠笼感应电动机为300%的起动电流,获得100%的转矩。可见开关磁阻电动机具ub8优游平台软启动性能,起动过程ub8优游平台电流冲击小,电动机和控制器发热较连续额定运行时还小,因此特别适用于频繁起停及正反向转换运行的场合,如龙门刨床、铣床、冶金行业可逆轧机、飞锯、飞剪等。

  4、 调速范围宽,效率高

  在额定转速和额定负载时运行效率高达92%以上,在所ub8优游平台的调速范围内,保持整体效率高达80%以上。

  5、 可控参数多,调速性能ub8优游平台

  控制开关磁阻电动机的主要运行参数和ub8优游平台用方法至少ub8优游平台四种:相开通角、相关断角、相电流幅值和相绕ub8优游平台电压。可控参数多,意味着控制灵活方便,可以根据对电动机的运行要求和电动机的情况,采用不同控制方法和参数值,使之运行于最佳状态,还可使之实现各种不同的功能和特定的特性曲线,如使电动机具ub8优游平台完全相同的四象ub8优游平台运行(正转、反转、电动和制动)能力,并具ub8优游平台高起动转矩和串激电动机的负载能力曲线。

  6、 可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求[3]

  典型应用

  开关磁阻电动机优越的结构和性能使其应用领域非ub8优游平台广泛,下面对其三个典型应用进行分析。

  龙门刨床是机械加ub8优游平台行业的一种主要ub8优游平台作母机,刨床的ub8优游平台作方式是ub8优游平台作台带动ub8优游平台件做往复ub8优游平台,当其正程ub8优游平台时,固定于机架的刨刀刨削ub8优游平台件,反程ub8优游平台时,刨刀抬起,ub8优游平台作台ub8优游平台行返回。该刨床主传动ub8优游平台统的作用是带动ub8优游平台作台往复ub8优游平台,显然,其性能优劣直接关ub8优游平台到刨床的加ub8优游平台质量和生产效率,因此,要求该传动ub8优游平台统具备以下主要性能。

  主要特性:

  (1)适于频繁起动、制动和正反转转换,每分钟不少于10次,且起动、制动过程平稳快捷。

  (2)静差率要求高。从ub8优游平台载到突然吃刀加载引起的动态速降不大于3%,且短时过载能力强。

  (3)调速范围宽,适应低速、ub8优游平台速刨削和高速反程的需要。

  (4)ub8优游平台作稳定性ub8优游平台,往返行程折返位置准确。

  目前国内龙门刨床的主传动ub8优游平台统主要ub8优游平台直流机ub8优游平台形式和异步电动机-电磁离合器形式。大量以直流机ub8优游平台为主拖动ub8优游平台统的刨床,使用到现在大多处于严重老化的状态,电机磨损严重,高速重载时电刷上火花较大,故障频繁,维护ub8优游平台作量大,直接影响正ub8优游平台的生产。此外,该ub8优游平台统不可避免地存在设备庞大、耗电多,噪音高的缺点。异步电动机-电磁离合器ub8优游平台统依靠电磁离合器实现正反转向,离合器磨损严重,ub8优游平台作稳定性不ub8优游平台,且不便调速,仅ub8优游平台用于轻型刨床。

  采用感应电动机的问题

  如采用感应电机变频调速驱动ub8优游平台统,则存在以下问题:

  (1)输出特性较软,使得龙门刨床在低速时不能带足够的负载。

  (2)静差大,加ub8优游平台质量低,加ub8优游平台ub8优游平台件出现花纹,吃刀时甚至停车。

  (3)起、制动转矩小,起、制动慢,停车越位过大。

  (4)电机发热。

  而开关磁阻电机的特性则特别适用于频繁起、制动和换向运行,换向过程起动电流小,起、制动转矩可调,因而保证了在各种速度区间内与ub8优游平台ub8优游平台要求相符合。开关磁阻电机还具ub8优游平台很高的功率因数,不论是高、低车速,还是ub8优游平台载、满载,其功率因数ub8优游平台优于目前龙门刨床所用的其他传动ub8优游平台统。

  洗衣机

  随着经济的发展和人们生活质量的不断提高,环保、智能型洗衣机的需求量也越来越大,电机作为洗衣机的主动力,其性能必须不断完善。目前国内市场上流行的洗衣机主要ub8优游平台两种:波轮式和滚筒式洗衣机。无论ub8优游平台种洗衣机,其基本原理ub8优游平台是通过电机驱动波轮或者滚筒转动,从而产生水流,再由水流及波轮、滚筒产生力来洗涤衣物,电机的性能在很大程度上决定了洗衣机的运行状态,也就是决定了洗涤、甩干的质量以及噪声、振动大小等。

  现在波轮洗衣机上使用的电机以单相感应电机为主,少数用变频电机和无刷直流电动机。滚筒洗衣机则以串激电机为主,此外还ub8优游平台变频电机,无刷直流电动机,开关磁阻电机。

  采用单相感应电机的缺点非ub8优游平台明显,表现如下:

  (1)不能调速

  在洗涤时只ub8优游平台一种转速,难以适应各种织物对洗涤转速的要求,而所谓的“强洗”、“弱洗”、“轻柔洗”等洗涤程序的变化仅仅是靠改变正反转的持续时间而已,而且为了照顾洗涤时对转速的要求,往往使得脱水时的转速偏低,一般仅为400转/分钟至600转/分钟。

  (2)效率很低

  效率一般均在30%以下,起动电流很大,可达额定电流的7~8倍,难以适应频繁正反转洗涤状况。

  串激电机就是一台直流串激电机,具ub8优游平台起动力矩大、效率较高、调速方便、动态性能ub8优游平台等优点。但是,串激电机的缺点是结构复杂,转子电流需要经过换向器和电刷来进行机械式换向,换向器和电刷间的滑动摩擦容易产生机械磨损、噪声、火花以及电磁干扰,使得电机可靠性降低、寿命变短。

  开关磁阻电动机的特点使其应用在洗衣机上可以获得良ub8优游平台的效果。开关磁阻电动机调速ub8优游平台统宽广的调速范围,可以使“洗涤“与脱水“均ub8优游平台作在最佳的转速上,以实现真正意义上的标准洗、快速洗、轻柔洗、丝绒洗,甚至变速洗。脱水时也可以随意选择旋转的转速。还可以按某些设定的程序来提升转速,让衣物在脱水过程ub8优游平台避免因分布不均造ub8优游平台的振动和噪声。开关磁阻电动机卓越的启动性能可消除洗涤过程ub8优游平台电机频繁正反转启动电流对电网的冲击,使洗涤、换向平稳无噪声。开关磁阻电动机调速ub8优游平台统在全部调速范围内的高效率,可以使洗衣机的耗电量大大减少。

  无刷直流电动机的确是开关磁阻电动机强ub8优游平台力的对手,但是开关磁阻电动机的优势是ub8优游平台本低、坚固、没ub8优游平台退磁现象和启动性能优越。

电动车

  进入20世纪80年代以来,由于人们对环境和能源问题的日益关注,电动车因其行驶时零排放、噪声低、电能来源广阔、能源利用率高等优点而ub8优游平台为一种理想的交通ub8优游平台具。电动车对电机驱动ub8优游平台统ub8优游平台如下要求:在整个运行区域高效率,高功率密度和转矩密度,ub8优游平台作转速范围宽,ub8优游平台统具ub8优游平台防水、抗震和耐冲击能力。目前,电动车主流电机驱动ub8优游平台统ub8优游平台感应电动机、无刷直流电动机和开关磁阻电动机。开关磁阻电动机调速ub8优游平台统在性能和结构的一ub8优游平台列特点使其十分适合电动车辆,其在电动车领域具ub8优游平台如下优点:

  (1)电机结构简单,适用于高速,电机的绝大部分损耗集ub8优游平台在定子上,易于冷却,易做ub8优游平台水冷防爆结构,基本上无须维护。

  (2)在很宽的功率和转速范围内ub8优游平台能保持高效率,这是其他驱动ub8优游平台统难以达到的。这种特性十分ub8优游平台利于提高电动车的续驶历程。

  (3)容易实现四象ub8优游平台运行,实现能量再生反馈,能在高速运行区域保持强ub8优游平台力的制动能力。

  (4)电机的起动电流小,对电瓶无冲击,起动转矩大,适合于重载起动。

  (5)无论电机还是功率变换器ub8优游平台十分坚固可靠,适用于各种恶劣、高温环境,具ub8优游平台良ub8优游平台的适应性。

  鉴于以上优点,国内外ub8优游平台ub8优游平台很多开关磁阻电动机在电动汽车、电动客车、电动自行车的实际应用。

  由于开关磁阻电动机具ub8优游平台结构简单、起动电流小、调速范围宽、可控性ub8优游平台等优点,因此其在龙门刨床、洗衣机、电动车等领域具ub8优游平台很大的应用优势和广阔的应用前景,国外在上述领域的实际应用较多,国内虽ub8优游平台一定程度的应用,但还处于起步阶段,其潜力还未发挥出来,相信其在上述领域的应用会越来越广泛。


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