开关磁阻电动机驱动系统

开关磁阻电动机驱动系统〔SRD〕是较为简单的机电一体扮装置，SRD的运行需要在线实时令，实现运行掌握及保护等功能。转子位置检测环节是SRD的重要组成局部，检测到的转子位置信号是各相主开关器件正确进展规律号。开关磁阻电机具有再生的力量，系统效率高。对开关磁阻电机的理论争论和实践证明，该系统具有很多显著的优点：〔1〕于极高转速；定子线圈嵌放简洁，端部短而结实，工作牢靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境。〔2〕永磁体，可允许有较高的温升。〔3〕转矩功率变换器，降低系统本钱。〔4〕功率变换器不会消灭直通故障，牢靠性高。〔5〕感应电动机在起动时所消灭的冲击电流现象。〔6〕调速范围宽，掌握敏捷，易于实现各种特别要求的转矩－速度特性。〔7〕在宽广的转速和功率范围内都具有高效率〔8〕能四象限运行，具有较强的再生制动力量。〔9〕容错力量强。开关磁阻电机的容错表达在电机某一相损坏，电机照样可以运行。与当前广泛应用的变频调速感应电动机相比，开关磁阻电机在本钱、效率、调速性能、单位体积功率、牢靠性、散热性等都具有明显的优势或竞争力。假设说第一代开关磁阻电机〔1983年研制〕在小功率范围的效率比高效变频调速感应电动机低，其次代开关磁阻电机〔1988年研制〕难以比较直流电机相近的调速特性需承受简单的矢量掌握系统，而软启动电机设计和掌握的确生疏到这一点对开关磁阻电机的开发和应用是很重要的。SRDLtd.公司开发的伺服应用开关磁阻电机，转矩波动仅为0.05%固有频率计算等成果对降低电机噪声都有乐观的促进作用。随着设计和制造水平的提高，噪声必将进一步降低。三、开关磁阻电机的应用近年来，开关磁阻电机的应用和进展取得了明显的进步，已成功地应用于电动车驱动、通用工业、纺织机械等各个领域，功率范围从10W5MW100000r/min。3.1电动车应用开关磁阻电机最初的应用领域就是电动车。目前电动摩托车和电动自行车的驱动电机主要有永磁无刷及永磁有刷两种能量密度SRD开关磁阻电机驱动系统的电机构造紧凑结实，适合于高速运行，并且驱动电路简洁本钱低、性能牢靠，在宽广的转速范围内效率都比较高，而且可以便利地实现四象限掌握。这些特点使SRD开关磁阻电机驱动系统很适合电动车辆的各种工况下运行，是电动车辆中极具有潜力的机种。SRD的最大特点是转矩脉动大，噪声大；此外，相对永磁电机而言，功率密度和效率偏低；另一个缺点是要使用位置传感器，增加了构造简单性，降低了牢靠性。因此无传感器SRD也是将来的进展趋势之一。其优点主要表现在以下几个方面：〔1〕〔2〕开关磁阻电机很简洁通过承受适当的掌握策略和系统设计满足电动车四象限运行的要求，并且还能在高速运行区域保持强有力的制动力量。〔3〕开关磁阻电机有很好的散热特性，从而能以小的体积取得较大的输出功率，减小电机体积和重量。〔4〕通过调整开足不同运行特性的要求。〔5〕3.2纺织工业应用近十多年来我国纺织机械行业的机电一体化水平有了较明显的提高了机电一体化技术，有PLC、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的掌握系统；先进的驱动技术，有步进电机等；检测传感技术和执行机构；周密机械技术等。棉纺织设机的主传动技术也有了的突破削减传动齿轮、不用皮带和皮带盘，不用电磁离合器和刹车盘，不用寻纬电机，节能10等优点，国内已有开关磁阻电机和驱动器的产品〔北京中纺机电争论所，目前还在与无梭织机主机厂合作，共同开发应用技术，期望能尽快取得成功，填补国内空白。3.3焦炭工业应用开关磁阻电机〔SRD〕因其起动力矩大、起动电流小，可以频繁重载起动，无需其它的电源变压器输送机、电牵引采煤机及中小型绞车等。一、变频器对一般异步电动机的影响《一般电机》1、电动机的效率和温升的问题2、电动机绝缘强度问题、谐波电磁噪声与震惊4、电动机对频繁启动、制动的适应力量二、变频电动机的特点1、电磁设计、构造设计变频调速的要求。以下为变频器对电机的影响1、电动机的效率和温升的问题不管那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使PWM次谐波载波频率大一倍左右的高次谐波2u+1〔u〕。高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜〔铝〕耗、铁耗及附加损耗的增〔铝〕基波频率所对应集肤效应10%~20%。2、电动机绝缘强度问题目前中小型变频器，不少是承受PWM的掌握方式。他的载波频率约为几千定子绕组由PWM地绝缘构成威逼，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。3、谐波电磁噪声与震惊一般异步电动机承受变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁局部电磁力波的频率和电动机机振动频率共振现象工作频率力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震惊频率。4、电动机对频繁启动、制动的适应力量由于承受变频器供电后，电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的和制动制造了条件，因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下，给机械构造和绝缘构造带来疲乏和加速老化问题。5、低转速时的冷却问题首先，异步电动机的阻抗不尽抱负，当电源频率较底时，电源中高次谐波所矩输出。二、变频电动机的特点《伺服电机》1、电磁设计再设计能、效率和功率因数转差率反比于电源频率，可以在下：1〕定子和转子电阻。减小定子电阻即可降低基波铜耗，以弥补高次谐波引起的铜耗增加2〕为抑制电流中的高次谐波，需适当增加电动机的电感。但转子槽漏抗较大其速范围内阻抗匹配的合理性。磁路一般设计成不饱和状态，一是考虑高次谐波会加深磁路饱和，二是考虑在低频时，为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。2、构造设计变频电机声冷却方式等方面的影响，一般留意以下问题：绝缘耐冲击电压的力量。其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象。160KW轴承绝缘措施。主要是易时，轴电流将大为增加，从而导致轴承损坏，所以一般要实行绝缘措施。3000/min，以补偿轴承的温度上升。提问人的追问 2023-02-2122:06？答复人的补充 2023-02-2122:21假设是单一节能应当是可以的！一般这么大的电机在正频运行时负载肯定会很大的！40Hz50Hz由于它的功率大意！力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机这种电机的轴不是以矩电机和无刷直流力矩电机 当负载增加时电动机的转速能自动的随之降输出力矩增加，保持与负载平衡。力矩电机的堵转转矩高，堵转电流小，肯定时间的堵转运行。由于转子电阻高，损耗大，所产生的热量也大，特别在低速运行和堵转时更为严峻因此电机在后端盖上装有独立的轴流或离心式风机〔输出力矩较小100机座号及以下除外〕，作强迫通风冷却，力矩电机配以可控硅掌握装置，可进展调压调速，调速范围可达1：4，转速变化率≤10%。于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。特点是具有软的机械特性,可以堵转.当负载转矩增大时能自动降低转速,同时加大输出转矩.当负载转矩为肯定值时转变电机端电压便可调速.但转速的调整率不好!因而在电机轴上加一测速装置,配上掌握器.利用测速装置输出的电压和掌握器给定的电压相比,来自动调整电机的端电压.使电机稳定!具有低转速、大扭矩、过载力量强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等不同性能指标，该电机有小气隙、中气隙、大气隙三种不同构造形式，小气隙构造更好，电磁气隙加大，电枢电感小，电气时间常数小，但是制造本钱偏高；中气纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中，需要将产品卷绕在卷筒〔盘〕上。卷绕的直径从开头至末了是越卷越大，为保持被卷物张力均匀〔即线速度不变〕，就要求卷筒转速越卷越小，卷绕力越卷越大.一、卷绕：要求。二、开卷〔制动恒功率特性〕定，这就要求电机具有制动恒功率特性。三、无级调速Drive〕。目前已经有传动精度和效率高等优势，已经开头在周密装备上推广使用行。四、堵转电机，通过降低力矩电机的端电压来获得。五、其它〔堵转转矩大，〔阀〔堵转〕〔堵转反转的装置或其他类似动作的各种机械上。电机的种类沟通电动机。其中沟通电动机还分为单相电动机和三相电动机。直流电动机，异步电动机和同步电动机。相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。电动机。步电动机和分相式单相异步电动机。按用途分类可分为驱动用电动机和掌握用电动机。〔包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔〕用电动机、家电〔包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录〕用电动机及其它通用〔包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等〕用电动机。掌握用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。〔旧标准称为鼠笼型异步电动机〔旧标准称为绕线型异步电动机〕。速电动机、恒速电动机、调速电动机。步电动机等。PWM电动机和开关磁阻调速电动机。异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。伺服电机工作原理上可以这样理解伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，由于，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多冲回来，这样，就能够很准确的掌握电机的转动，从而实现准确的定位，可以到达0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机本钱低，构造简洁，启动转矩大，调速范围宽，掌握简洁，需要维护，但维护便利〔换碳刷〕，产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对本钱敏感的一般工业和民用场合。 响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。掌握简单，简洁实现智能化，其电子换相方式敏捷，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。 2.沟通伺服电机也前运动掌握中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 3.伺服电机内部的转子是永磁铁驱动器掌握的U/V/W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动同时电机自带的编码器反响信号给驱动器，驱动器依据反响值与目标值进展比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度打算于编码器的精度〔线数〕。 什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？ 答：伺服电动机又称执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和沟通伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降， 请问沟通伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区分？ 答：沟通伺服要好一些，由于是正弦波掌握，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简洁廉价。 永磁沟通伺服电动机 、电力电子技术和沟通可变速驱动技术的进展永磁沟通伺服驱动技术有了突出的进展各国著名电气厂商相继推出各自的沟通伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更。沟通伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要进展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年月以后，世界各国已经商品化了的沟通伺服系统是承受全数字掌握的正弦波电动机伺服驱动沟通伺服驱动装置在传动领域的进展日月异永磁沟通伺服电动机同直流伺服电动机比较主要优点有： ⑴无电刷和换向器，因此工作牢靠，对维护和保养要求低。 ⑵定子绕组散热比较便利。 ⑶惯量小，易于提高系统的快速性。 ⑷适应于高速大力矩工作状态。 ⑸同功率下有较小的体积和重量。 自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁沟通伺服电动机和驱动系统这标志着此种一代沟通伺服技术已进入有用化阶段。到20世纪80年月中后期，各公司都已有完整的系列产品。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、牢靠不能完全满足运动掌握的要求，近年来随着微处理器、型数字信号处理器〔DSP〕的应用，消灭了数字掌握系统，掌握局部可完全由软件进展分别称为摪胧只瘮或抟旌鲜綌撊只瘮的永磁沟通伺服系统。 到目前为止，高性能的电伺服系统大多承受永磁同步型沟通伺服电动机掌握驱动器多承受快速准确定位的全数字位置伺服系统典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。 日本安川电机制作所推出的小型沟通伺服电动机和驱动器其中D系列适用于数控机〔最高转速为1000r/min，力矩为0.25～2.8N.m〕，R系列适用于机器人〔最高转速为力矩为0.016～0.16N.m〕。之后又推出M、F、S、H、C、G六个系列20世纪90年月先后推出了的D系列和R系列由旧系列矩形波驱动8051单片机掌握改为正弦波驱动80C154CPU和门阵列芯片掌握力矩波动由24％用了几年时间形成了八个系列〔功率范满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。 以生产机床数控装置而著名的日本法那克〔Fanuc〕公司，在20世纪80年月中 期也推出了S系列〔13个规格〕和L系列〔5个规格〕的永磁沟通伺服电动机。L系列 有较小的转动惯量和机械时间常数，适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。 磁沟通伺服系统的竞争行列。 德国力士乐公司〔Rexroth〕的Indramat分部的MAC系列沟通伺服电动机共有7个机座号92个规格。 德国西门子公司的IFT5系列三相永磁沟通伺服电动机分为标准型和短型两大类，共8个机座号98种规格。据称该系列沟通伺服电动机与一样输出力矩的直服电动机IHU系列相比，重量只有后者的1／2，配套的晶体管脉宽调制驱动器6SC61系列，最多的可供6个轴的电动机掌握。 德国博世〔BOSCH〕公〕和稀土永磁SE系列〔8个规格〕沟通伺服电动机和ServodynSM系列的驱动掌握器。 美国著名的伺服装置生产公司Gettys曾一度作为Gould电子公司一个分部〔MotionControl生产M600系列的沟通伺服电动机和A600系列的伺服 驱动器后合并到AEG恢复了Gettys名称推出A700全数字化的沟通伺服系统。 美产1326型铁氧体永磁沟通伺服电动机和1391型沟通PWM伺服掌握器电动机包括3个机座号共30个规格。 I.D.曾生产BR-210BR-310BR-510三个系列共41个规格的无刷伺服电动机和BDS3型伺服驱动器。自1989年起推出了全系列设计的掺鹣盗袛〔Goldline〕永磁沟通伺服电动机，包括B〔小惯量〕、M〔中惯量〕和EB〔防爆型〕三大类，有钕铁硼永磁材料，力矩范围为0.84～111.2N.m，功率范围为0.54～15.7kW。配套的驱动器有BDS4〔模拟型〕、BDS5〔数字型、含位置掌握〕和SmartDrive〔数字型〕三个系列，最大连续电流55A。Goldline系列代表了当代永磁沟通伺服技术最水平。 爱尔兰的Inland原为Kollmorgen在国外的一个分部，现合并到AEG，以生产直流伺服电动机、直流力矩电动机和伺服放大器而著名。生产BHT1100、、3300三种机座号共17种规格的SmCo永磁沟通伺服电动机和八种掌握器。 法国Alsthom集团在巴黎的Parvex工厂生产LC系列〔长型〕和GC系列〔短型〕 沟通伺服电动机共14个规格，并生产AXODYN系列驱动器。 原苏联为数控机床和机器人伺服掌握开发了两个系列的沟通伺服电动机。其中ДBy系列承受铁氧体永磁，有两个机座号，每个机座号有3种铁心长度，各有两种绕组数据，共12个规格，连续力矩范围为7～35N.m。2ДBy系列型掌握器。 近年日本松下公司推出的全数字型MINAS系列沟通伺服系统，列小惯量型，功率从0.03～5kW，共18种规格；中惯量型有MDMA、MGMA、MFMA三个系列，功率从0.75～4.5kW，共23种规系列大惯量电动机的功率范围从0.5～5kW，有7种规格。 韩国三星公司近年开发的全数字永磁沟通伺服电动机及驱动系统，其中FAGA沟通伺服号，功率从15W～5kW。 现在常承受〔Powerrate〕这一综合指标作为伺服机的品质因数衡量比照各种交直流伺服电动机和步进电动机的动态响应性能。功率变化率表示电动机连续〔额定〕力矩和转子转动惯量之比。 按功率变化率进展计算分析可知，永磁沟通伺服电动机技术指标以美国I.D的Goldline系列为最正确，德国Siemens的IFT5系列次之。 伺服电机原理 一沟通伺服电动机 沟通伺服电动机定子的构造根本上与电容分相式单相异步电动机相像.其定子上装有两个位置互差90°的绕组一个是励磁绕组它始终接在沟通电压Uf上另一个是掌握绕组联接掌握信号电压Uc所以沟通伺服电动机又称两个伺服电动机。 沟通伺服电动机的转子通常做有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能它与一般电动机相比应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点目前应用较多的转子构造有两种形式一种是承受高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子为了减小转子的转动惯量转子做得瘦长；另一种是承受铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反响快速，而且运转平稳，因此被广泛承受。 沟通伺服电动励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的状况下电动机的转速随掌握电压的大小而变化当掌握电压的相位相反时，伺服电动机将反转。 沟通伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相像但前者的转子电阻比后者大得多所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与一般异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区分。它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性〔机械特性〕更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有掌握电压，转子马上转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。 2、运行范围较广 3、无自转现象 正常运转的伺服电动机，只要失去掌握电压，电机马上停顿运转。当于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特〔T1－S1T2－S2沟通伺服电动机的输出功率一般是。当电源频率为50Hz，电压有36V、110V、220、380V；当电源频率为400Hz，电压有20V、26V、36V、115V等多种。 服电动机运行平稳、小。但掌握特性是非线性，并且由于转子电阻大，损耗大，效率低，因此与0.5-100W率掌握系统步进电机数字掌握技术前国内的数字掌握系统电机沟通伺服系统沟通伺服电机运动掌握系统中大多承受步进电机或全数字式沟通伺服电机作为。虽然两者在掌握方式上相像脉冲串和方向信号〕，但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。掌握精度不同1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0