日期:2022-07-29 14:19:42浏览量:48870
开关磁阻电机有两个基本特点:1)开关,开关磁阻电机必须在连续开关模式下工作;2)磁阻,开关磁阻电机为双凸可变磁阻电机,其结构原理是转子旋转时磁路的磁阻应尽可能大。事实上,常用的减速电机控制也会导致转子凸磁阻的变化,因为减速电机控制嵌入在转子上,因此减速电机控制的扭矩也包含磁阻扭矩,但磁阻扭矩在减速电机控制中所占的比例很小,因此这种扭矩成分通常被忽略。
开关磁阻电机是一种利用转子磁阻不均匀产生扭矩的电机,也称为反应式同步电机。其结构和工作原理与传统电机减速机一体机的交叉.直流电机之间有很大的区别。它不依赖电机。.转子绕组电流产生的磁场相互作用产生扭矩,而是取决于城转子绕组电流产生的相互作用“最小磁阻原理”产生扭矩,即:“磁通总是沿着磁阻最小的路径闭合,从而产生承办磁拉力,从而形成磁阻性质的电磁扭矩”和“磁线试图缩短磁通路径,以减少磁阻,增加磁导的性质”。
由于电感与磁阻成反比,开关磁阻电机的磁阻随转子凸与定子凸的中心线对准或错开而变化。当转子凸与定子凸中心线对齐时,相绕组电感最大,磁阻最小。当转子槽与定子凸中心线对齐时,相绕组电感最小,磁阻最大。以三相12/8极开关磁阻电机为例,图2显示了电机一相电路的原理示意图,S1.S2是电子开关,D1.D2是二极管,E是电源。
什么场合适合开关磁阻电机?与步进电机不同
假设开关磁阻电机转子处于图示位置,开关S1.S2合上,A相绕组通电,该相通过直流电源E进行励磁,将在电机中建立OA它是轴线的径向磁场,磁通通过定子轭.定子极.气隙.转子极.关闭转子轭等。通过气隙的磁线是弯曲的。此时,磁路的磁阻大于固定的磁阻.转子磁极轴重合时的磁阻,因此转子将受到气隙中弯曲磁线切向磁拉力的扭矩,从而使转子磁极的轴线Oa向定子A相磁极轴线OA在这个方向上运动并受到力矩的影响,即逆时针方向。等Oa运动到与OA轴线重合,磁阻最小,A相将不再产生电机减速机一体机扭矩,此时应改变一相导通,如B相,转子将逆时针转动另一步进角。如果连续按压A-B-C如果绕组按顺序通电,电机转子将顺时针旋转。相反,依次给予C-B-A通电时,电机会顺时针转动。开关磁阻电机的转向与相绕组的电流方向无关,只取决于相绕组的通电顺序。
开关磁阻电机的特点
近20年来,开关磁阻电机越来越受到重视,正是因为其特点明显,优缺点同样突出,先说优点。
1.系统效率高.良好的节能效果:在调速和功率范围内,开关磁阻电机整体电机减速机一体机效率高于异步电机变频调速系统,在低速或轻载工作状态下效率可达10%以上;齿轮电机减速.二级皮带轮减速.与电磁调速等系统相比,开关磁阻调速电机的节能效果更为明显。
2.启动扭矩大,起动电流小:开关磁阻电机系统从电源侧吸收较少的电流,在电机侧可以获得较大的起动扭矩,当起动扭矩达到额定扭矩的200%时.起动电流仅为额定电流的30%,与交流电机的300%电流相比,具有明显的转矩性能,特别适用于需要重载起动的.负荷变化明显.频繁起停的场合。
3.调速范围广,低速下可长时间运行。由于开关磁阻电机效率高,低速下的温升程度低于额定工况下的温升程度,变频调速低速运行下不存在电机发热问题。此外,开关磁阻电机的最高转速不会像交流电机那样受到极限,最高转速可以灵活设置。
4.电机可以频繁起停,频繁正常.反转:开关磁阻电机四象限运行控制灵活。当制动单元和制动功率满足要求时,每小时可达到几百次以上。
5.缺相和过载时仍能工作:电源缺相.当电机或控制器的任何一相发生故障时,开关磁阻调速电机的输出功率降低,但仍能运行。当系统超过120%的额定负载时,转速只会下降,而不会烧坏电机和控制器。
6.功率装置控制错误不会导致短路:开关磁阻电机速度控制系统上下桥臂功率装置和电机绕组串联,无功率装置控制错误导致短路和燃烧现象,变频器主电路上下桥臂直接串联,有可能导致母线直接短路。
然而,上帝是公平的。目前的电机既有优点也有缺点。任何类型的电机都不能取代所有其他类型的电机。开关磁阻电机也有以下缺点:
1.扭矩脉动:开关磁阻电机在脉冲电源模式下工作,瞬时扭矩脉动大,速度很低,步进状态明显,由于自身非线性,扭矩控制困难。尽管目前的研究SRD直接转矩控制技术等文章较多,但在伺服等精密控制场合仍难以实现转矩的精确控制,SRD与其它类型的电机相比没有优势。
2.噪声:开关磁阻电机相绕组旋转,径向力导致定子变形,变化更明显,电机噪声,减少振动和噪声是一个重要的研究课题,许多研究人员正在研究电磁参数设计和速度调整方法和电机结构,但与其他电机相比,噪声仍然太大。
3.位置检测器:位置检测器使结构简单的开关磁阻电机较差,降低了系统的可靠性,因此有必要探索无位置检测器的实际检测方案。目前,国内外研究较多的是利用定子绕组的瞬态电感信息来实现无位置检测方案,但从实际应用开始还有待进一步研究。
开关磁阻电机和步进电机的区别
这两种电机的应用领域不同。步进电机可通过开环控制精确控制步进电机的运行位置。开关磁阻电机主要用于速度控制
开关磁阻电机与步进电机的唯一区别是:SRM可以控制开关角;步进电机是固定的。
1.开关磁阻电机具有较大的电机利用系数,可以是感应电机利用系数的1.2~1.4倍。
2.电机结构简单,转子上没有形式的绕组;定子上只有一个简单的集中绕组,端部较短,没有交叉连接。因此,制造工艺很少.成本低.工作可靠.维修量小等特点。
3.开关磁阻电机的扭矩与电流极性无关,只需要单向电流激励。理想情况下,每个相位可以只使用一个开关元件,并与电机绕组串联PWM就逆变器电源而言,有两个开关元件直接通过的危险。因此,开关磁阻电机驱动系统SED线路简单,可靠性高,成本低于PWM交流调速系统。
4.开关磁阻电机转子的结构形式对速度限制较小,可以制成高速电机,转子的转子惯性较小。每次电流变化时,相匝扭矩的大小和方向可以随时改变,因此系统具有良好的动态响应。
5.SRD该系统可以通过引导电流.断开和幅度控制满足不同负载要求的机械特性,易于实现系统的软启动和四象限操作,控制灵活。SRD系统自同步系统运行,低频时不会出现不稳定和振荡问题,就像变频供电的感应电机一样。
6.由于SR开关磁阻电机采用独特的结构和设计方法及相应的控制技巧,其单位处理能与感应电机相媲美,甚至略占优势。SRD在宽速度和负载范围内,系统的效率和功率密度可以保持在教学水平。