電動(dòng)機(jī)保護(hù)器
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電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的作用是給
電機(jī)全面的保護(hù)控制,在電機(jī)出現(xiàn)過流、欠流、斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時(shí)、繞組老化予以報(bào)警或保護(hù)控制。
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主要種類
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?。ㄒ唬崂^電器是五十年代初引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)開發(fā)的金屬片
機(jī)械式電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)器。它在保護(hù)電動(dòng)機(jī)過載方面具有反時(shí)限性能和結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。但存在功能少,無斷相保護(hù),對(duì)電機(jī)發(fā)生通風(fēng)不暢,掃膛、堵轉(zhuǎn)、長期過載;頻繁啟動(dòng)等故障不起保護(hù)作用。這主要是因?yàn)闊崂^電器動(dòng)作曲線和電動(dòng)機(jī)實(shí)際保護(hù)曲線不一致,失去了保護(hù)作用。且重復(fù)性能差,大電流過載或短路故障后不能再次使用,調(diào)整誤差大、易受環(huán)境溫度的影響誤動(dòng)或拒動(dòng),功耗大、耗材多、性能指標(biāo)落后等缺陷。
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?。ǘ囟壤^電器是采用雙金屬片制成的盤式或其他形式的繼電器,具有結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作可靠,保護(hù)范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn),但動(dòng)作緩慢,返回時(shí)間長,3KW以上的三角形接法電動(dòng)機(jī)不宜使用。如今在電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)壓縮機(jī)等方面大量使用。
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溫度繼電器與熱繼電器不同。溫度繼電器是裝在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部,靠溫度變化時(shí)期動(dòng)作的。而熱繼電器裝在動(dòng)力線上,靠
電流熱效應(yīng)動(dòng)作的。
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(三)
電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器已由
晶體管發(fā)展到
集成電路至今已發(fā)展到微處理
芯片厚
模電路,從功能上一般分為斷相保護(hù)、綜合保護(hù)(多功能保護(hù))、溫度保護(hù)和
智能保護(hù)。此類保護(hù)器具有節(jié)能、動(dòng)作靈敏、精確度高、耐沖擊振動(dòng),重復(fù)性好、保護(hù)功能齊全、功耗小等優(yōu)點(diǎn)。
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1.電動(dòng)機(jī)保護(hù)器(電機(jī)保護(hù)器)是以
檢測線電流的變化(包括采取、正序、負(fù)序、零序和過流)為原則,可檢測斷相或過載
信號(hào)。除具有斷相保護(hù)功能外,還具有過負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能。
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2.智能保護(hù):集保護(hù)、遙測、通訊、遙控與一體的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置,對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)生斷相、過載、短路、欠壓、過壓和漏電等故障時(shí)實(shí)現(xiàn)保護(hù),還具有電流電壓顯示,時(shí)間控制,軟件自診斷,來電自恢復(fù),自啟動(dòng)順序,故障記憶,自瑣和遠(yuǎn)傳報(bào)警,顯示故障時(shí)的電流、電壓故障前后用代號(hào)閃爍示警,配置
RS485通訊
接口,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。同時(shí)可監(jiān)控、監(jiān)測256臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作等功能。
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?。ㄋ模╇妱?dòng)機(jī)保護(hù)器在國民經(jīng)濟(jì)和節(jié)能事業(yè)中的重要意義
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電動(dòng)機(jī)保護(hù)器(電機(jī)保護(hù)器)是發(fā)電、
供電、用電系統(tǒng)的重要器件。是跨行業(yè)、量大面廣、節(jié)能效果顯著的節(jié)能機(jī)電
產(chǎn)品。幾乎滲透到所有用電領(lǐng)域;是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防建設(shè)及人民生活正常生產(chǎn)和安全工作的重要保證,在國民經(jīng)濟(jì)和節(jié)能事業(yè)中有著不可替代的重要地位和作用。
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《中華人民共和國節(jié)約能源法》規(guī)定:“節(jié)能是指加強(qiáng)用能管理,采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會(huì)可以承受的措施,減少從能源生產(chǎn)到消費(fèi)各個(gè)環(huán)節(jié)中的損失和浪費(fèi),更加有效、合理地利用能源”;“節(jié)能發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針”。節(jié)能是系統(tǒng)工程。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全國運(yùn)行的1KW-320KW低壓電動(dòng)機(jī)數(shù)量為6000萬臺(tái),占電網(wǎng)用電量的70%以上,是工農(nóng)業(yè)及商業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的動(dòng)力設(shè)備。全國每年燒毀電動(dòng)機(jī)數(shù)量約300萬臺(tái),容量為10億千瓦,每年僅電動(dòng)機(jī)在燒毀過程中就耗電為數(shù)億度,修理費(fèi)高達(dá)數(shù)100億元左右,造成停工停產(chǎn)損失竟達(dá)數(shù)100億元。僅上述費(fèi)用不算,還會(huì)造成電機(jī)修理后功率下降,耗電量大,性能變差直接影響企業(yè)正常生產(chǎn)。
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注意事項(xiàng)
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1.電機(jī)比過去更容易燒毀繞組,是由于
絕緣技術(shù)的不斷發(fā)展,在電機(jī)的設(shè)計(jì)上既要求增加出力,又要求減小體積,使新型電動(dòng)機(jī)的熱容量越來越小,過負(fù)荷能力越來越弱;再由于生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高,要求電動(dòng)機(jī)經(jīng)常運(yùn)行在頻繁的起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)以及變負(fù)荷等多種方式,對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置提出了更高的要求。另外,電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用面更廣。常工作于環(huán)境極為惡劣的場合,如潮濕、高溫、多塵、腐蝕等場合。再加上電動(dòng)機(jī)制造上的不規(guī)范,設(shè)備管理上的疏漏。所有這些,造成了如今的電動(dòng)機(jī)比過去更容易損壞,尤其是過載、短路、缺相、掃膛等故障出現(xiàn)頻率最高
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2.傳統(tǒng)的保護(hù)裝置保護(hù)效果不甚理想,是傳統(tǒng)的電機(jī)保護(hù)裝置以
熔斷器、熱繼電器為主。熔斷器主要用于短路保護(hù),熔斷器電流的選擇需考慮電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流,所以單獨(dú)使用熔斷器保護(hù)電動(dòng)機(jī)是不可取的。熱繼電器是應(yīng)用最廣的電機(jī)過載保護(hù)裝置,但熱繼電器靈敏度低、誤差大、穩(wěn)定性差,保護(hù)不可靠。事實(shí)也正是這樣,盡管許多設(shè)備安裝了熱繼電器,但電機(jī)損壞而影響正常生產(chǎn)的現(xiàn)象仍普遍存在。傳統(tǒng)的保護(hù)裝置還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械磨損監(jiān)測、定轉(zhuǎn)子偏心監(jiān)測的產(chǎn)品。
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3、電機(jī)保護(hù)器如今已由過去的機(jī)械式發(fā)展為電子式和智能型,靈敏度高,可靠性高,功能多,調(diào)試方便。可直接顯示電動(dòng)機(jī)的電流、電壓、溫度等
參數(shù),保護(hù)動(dòng)作后故障種類一目了然,極大方便了故障的判斷,有利于生產(chǎn)現(xiàn)場的故障處理和縮短恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)間。另外,根據(jù)電動(dòng)機(jī)氣隙磁場進(jìn)行電動(dòng)機(jī)偏心檢測技術(shù)使電動(dòng)機(jī)磨損狀態(tài)在線監(jiān)測成為可能,通過曲線顯示反映電動(dòng)機(jī)偏心程度的值的變化趨勢,記錄兩年時(shí)間該值的變化情況,可早期發(fā)現(xiàn)軸承故障,做到早發(fā)現(xiàn),早處理,避免掃膛事故發(fā)生。
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3.選用電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的目的,既能使電動(dòng)機(jī)充分發(fā)揮過載能力,又能免于損壞,而且還能提高電力拖動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。在能滿足保護(hù)要求的情況下首先考慮最簡單保護(hù)裝置,當(dāng)簡單的保護(hù)裝置不能滿足要求時(shí),或?qū)ΡWo(hù)功能和特性提出更高要求時(shí),才考慮應(yīng)用復(fù)雜的保護(hù)裝置,做到經(jīng)濟(jì)性和可靠性的統(tǒng)一。具體的功能選擇應(yīng)根據(jù)綜合考慮電動(dòng)機(jī)的本身的價(jià)值、負(fù)載情況、環(huán)境好壞、電動(dòng)機(jī)的重要程度、退出運(yùn)行是否對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響等因素,力爭做到經(jīng)濟(jì)合理。
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4、 理想的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器不是功能最多,也不是所謂最先進(jìn)的,而是應(yīng)該最實(shí)用的。那么何為實(shí)用呢?實(shí)用應(yīng)滿足可靠、經(jīng)濟(jì)、方便等要素,具有較高的性能價(jià)格比。那么何為可靠呢?可靠首先應(yīng)滿足功能的可靠,如過電流、斷相功能必須對(duì)各種場合、各種過程、各種方式發(fā)生的過電流、斷相均能可靠的動(dòng)作。其次自身的可靠(既然保護(hù)器是保護(hù)別人的,尤其應(yīng)具有很高的可靠性)必須具有對(duì)各種惡劣環(huán)境的適應(yīng)性穩(wěn)定性、耐久性。經(jīng)濟(jì)性:采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)、合理的結(jié)構(gòu),專業(yè)化、規(guī)?;纳a(chǎn),降低產(chǎn)品成本,給用戶帶來極高的經(jīng)濟(jì)效益。方便性:必須在安裝、使用、調(diào)整、接線等方面,盡可能的簡易方便。
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選型方法
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一、 選型基本原則
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如今,市場上電動(dòng)機(jī)保護(hù)產(chǎn)品沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),型號(hào)
規(guī)格五花八門。制造
廠商為了滿足用戶不同的使用需求派生出很多的系列產(chǎn)品,種類繁多給廣大用戶選型帶來諸多不便,用戶在選型時(shí)應(yīng)充分考慮電動(dòng)機(jī)保護(hù)實(shí)際需求,合理選擇保護(hù)功能和保護(hù)方式,才能達(dá)到良好的保護(hù)效果,達(dá)到提高設(shè)備運(yùn)行可靠性,減少非計(jì)劃停車,減少事故損失的目的。
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二、選型的基本方法
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(一)與選型有關(guān)的條件:
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電機(jī)保護(hù)的選型存在著電動(dòng)機(jī)與保護(hù)器二者怎樣合理配用關(guān)系,以下提供幾個(gè)與保護(hù)有關(guān)的條件、因素,為用戶選型時(shí)提供參考。
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1、電機(jī)方面:要先了解的型號(hào)規(guī)格、電動(dòng)機(jī)功能特性、防護(hù)型式、額定電壓、額定電流、額定功率、
電源頻率、絕緣等級(jí)等。這些內(nèi)容基本能給用戶如何正確使用和維護(hù)及選型保護(hù)器提供了參考依據(jù)。
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2、環(huán)境條件:主要指常溫、高溫、高寒、腐蝕度、震動(dòng)度、風(fēng)沙、海拔、電磁污染等。
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3、電動(dòng)機(jī)用途:主要指拖動(dòng)機(jī)械設(shè)備要求特點(diǎn),如風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、車床、油田抽油機(jī)等不同負(fù)載機(jī)械特性。
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4、
控制系統(tǒng)方面:控制模式有手動(dòng)、自動(dòng)、就地控制、遠(yuǎn)程控制、單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行、生產(chǎn)線集中控制等情況。啟動(dòng)方式有直接、降壓、星三角、頻敏變阻器、
變頻器、軟起動(dòng)等啟動(dòng)方式。
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5、其他方面:用戶對(duì)現(xiàn)場生產(chǎn)監(jiān)護(hù)管理是比較隨意還是嚴(yán)謹(jǐn),非正常性的停機(jī)對(duì)生產(chǎn)影響的嚴(yán)重程度等。
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與保護(hù)器的選用有一定相關(guān)因素的還有很多,如安裝位置、電源情況、與配電系統(tǒng)的配合等;還要考慮是對(duì)新購電動(dòng)機(jī)保護(hù)配置,還是對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)升級(jí),還是對(duì)事故電動(dòng)機(jī)保護(hù)的完善等;還要考慮電動(dòng)機(jī)保護(hù)方式改變的難度和對(duì)生產(chǎn)影響程度;需根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工作條件綜合考慮保護(hù)器的選型和調(diào)整。
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?。ǘ╇妱?dòng)機(jī)保護(hù)器的常見類型
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1、熱繼電器:普通小容量交流電機(jī),良好工作條件,不存在頻繁啟動(dòng)等惡劣工況,由于精度差,可靠性不能保證,不
推薦使用。
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2、電子型:檢測三相電流值,整定電流值采用
電位器旋鈕或拔碼開關(guān)操作,電路一般采用
模擬式,采用反時(shí)限或定時(shí)限工作特性。保護(hù)功能包括過載、缺相、堵轉(zhuǎn)等故障保護(hù),故障類型采用指示燈顯示,運(yùn)行電量采用
數(shù)碼管顯示。
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3、智能型:檢測三相電流值,保護(hù)器使用
單片機(jī),實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)智能化綜合保護(hù),集保護(hù)、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定,通過操作面板按鈕來操作,用戶可以根據(jù)自己實(shí)際使用要求和保護(hù)情況在現(xiàn)場自行對(duì)各種參數(shù)修正設(shè)定,采用
數(shù)碼管作為顯示窗口,或采用大屏幕液晶顯示,能支持多種通訊協(xié)議,如ModBUS、ProfiBUS等,價(jià)格相對(duì)高些,用于較重要場合,如今
高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)均采用智能型。
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4、熱保護(hù)型:在電動(dòng)機(jī)中埋入熱元件,根據(jù)電動(dòng)機(jī)的溫度進(jìn)行保護(hù),保護(hù)效果好,但電動(dòng)機(jī)容量較大時(shí),需與電流監(jiān)測型配合使用,避免電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)溫度急劇上升,由于測溫元件的滯后性,導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)繞組受損。
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5、磁場溫度檢測型:在電動(dòng)機(jī)中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭,根據(jù)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的變化和溫度的變化進(jìn)行保護(hù),主要功能包括過載、堵轉(zhuǎn)、缺相、過熱保護(hù)和磨損監(jiān)測,保護(hù)功能完善,缺點(diǎn)是需在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部安裝磁場檢測線圈和
溫度傳感器。
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?。ㄈ?保護(hù)器類型在電動(dòng)機(jī)工作條件下的選擇
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1、對(duì)于工作條件要求不高、操作控制簡單,監(jiān)護(hù)、管理比較隨意,停機(jī)對(duì)生產(chǎn)影響不大的單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行電動(dòng)機(jī),可選用普通型保護(hù)器,因普通型保護(hù)器結(jié)構(gòu)簡單,在現(xiàn)場安裝接線、替換、操作簡單、方便,具有性價(jià)比高等特點(diǎn)。
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2、對(duì)于工作條件要求很高,安全性和連續(xù)性又很關(guān)鍵的,而自動(dòng)化程度高,且需要專人控制、監(jiān)護(hù)、管理,需組網(wǎng)監(jiān)控的MCC系統(tǒng)中,應(yīng)選用中高檔、功能較全的保護(hù)器。
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3、對(duì)于防爆電機(jī),由于軸承磨損造成偏心,可能導(dǎo)致防爆間隙處摩擦出現(xiàn)高溫,產(chǎn)生爆炸危險(xiǎn),應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能。對(duì)于大容量高壓潛水泵,由于檢查維護(hù)困難,也應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能,避免發(fā)生掃膛事故造成重大經(jīng)濟(jì)損失。
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4、應(yīng)用于有防爆要求場所的保護(hù)器,要根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場的具體要求,選用相應(yīng)的防爆型保護(hù)器,避免安全事故發(fā)生。
高速電機(jī)的命名定義:
高速電機(jī),也稱主軸電機(jī),廣義范圍來講,高速電機(jī)又可以被稱為電主軸,高速電主軸等等,通常是指轉(zhuǎn)速超過10000r/min的電機(jī),目前最高轉(zhuǎn)速可達(dá)300000r/min
高速電機(jī)又分為:AC交流異步電機(jī) 、DC同步永磁電機(jī)、BLDC無刷電機(jī)、bldc變頻電機(jī)等
高速電機(jī)優(yōu)點(diǎn):
一、由于轉(zhuǎn)速高,所以電機(jī)功率密度高,而體積遠(yuǎn)小于同等功率的普通電機(jī),可以有效的節(jié)約材料;
二、可與原動(dòng)機(jī)相連,取消了傳統(tǒng)的減速機(jī)構(gòu),傳動(dòng)效率高,噪音??;
三、高速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,所以動(dòng)態(tài)響應(yīng)快;
一、無刷直流電機(jī)工作原理
無刷直流電機(jī)的定子是線圈繞組電樞,轉(zhuǎn)子是永磁體。如果只給電機(jī)通以固定的直流電流,則電機(jī)只能產(chǎn)生不變的磁場,電機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)起來,只有實(shí)時(shí)檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置,再根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置給電機(jī)的不同相通以對(duì)應(yīng)的電流,使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉(zhuǎn)磁場,電機(jī)才可以跟著磁場轉(zhuǎn)動(dòng)起來。
如圖所示為無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖,為了方便描述,電機(jī)定子的線圈中心抽頭接電機(jī)電源 POWER,各相的端點(diǎn)接功率管,位置傳感器導(dǎo)通時(shí)使功率管的 G極接 12V,功率管導(dǎo)通,對(duì)應(yīng)的相線圈被通電。由于三個(gè)位置傳感器隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng),會(huì)依次導(dǎo)通,使得對(duì)應(yīng)的相線圈也依次通電,從而定子產(chǎn)生的磁場方向也不斷地變化,電機(jī)轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起來,這就是無刷直流電機(jī)的基本轉(zhuǎn)動(dòng)原理——檢測轉(zhuǎn)子的位置,依次給各相通電,使定子產(chǎn)生的磁場的方向連續(xù)均勻地變化。
無刷直機(jī)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式按不同類別可分多種驅(qū)動(dòng)方式,它們各有特點(diǎn)。
按驅(qū)動(dòng)波形:
● 方波驅(qū)動(dòng),這種驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)方便,易于實(shí)現(xiàn)電機(jī)無位置傳感器控制;
● 正弦驅(qū)動(dòng),這種驅(qū)動(dòng)方式可以改善電機(jī)運(yùn)行效果,使輸出力矩均勻,但實(shí)現(xiàn)過程相對(duì)復(fù)雜。同時(shí),這種方法又有SPWM 和 SVPWM(空間矢量PWM)兩種方式,SVPWM的效果好于SPWM。
二、永磁同步電機(jī)工作原理
永磁同步電機(jī),英文名稱為permanent magnet synchronous motor,簡稱PMSM,它實(shí)際上是一種交流電機(jī),其定子運(yùn)行是三項(xiàng)的相差 的交流電,而轉(zhuǎn)子則是永磁體。但是這種電機(jī)最大的優(yōu)勢就是交流電能量由直流提供,這樣就可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行精確的控制,而且解決了電刷帶來的壽命問題。
永磁同步電機(jī)工作原理--特點(diǎn)
永磁同步電機(jī)可以將電機(jī)整體地安裝在輪軸上,形成整體直驅(qū)系統(tǒng),即一個(gè)輪軸就是一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元,省去了一個(gè)齒輪箱。永磁同步電機(jī)的特點(diǎn)主要有以下幾種:
?。?)PMSM本身的功率效率高以及功率因數(shù)高;
?。?)PMSM發(fā)熱小,因此電機(jī)冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、噪聲小;
?。?)系統(tǒng)采用全封閉結(jié)構(gòu),無傳動(dòng)齒輪磨損、無傳動(dòng)齒輪噪聲,免潤滑油、免維護(hù);
?。?)PMSM允許的過載電流大,可靠性顯著提高;
?。?)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)重量輕,簧下重量也比傳統(tǒng)的輪軸傳動(dòng)的輕,單位重量的功率大;
(6)由于沒有齒輪箱,可對(duì)裝向架系統(tǒng)隨意設(shè)計(jì):如柔式裝向架、單軸轉(zhuǎn)向架,使列車動(dòng)力性能大大提高。
首先永磁同步電機(jī)要建立主磁場,勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流,建立極性相間的勵(lì)磁磁場;然后采用三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組,成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體;在原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的情況下,極性相間的勵(lì)磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組,因此電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對(duì)稱交變電勢。通過引出線,即可提供交流電源。由于電樞繞組的對(duì)稱性,保證了感應(yīng)電勢的三相對(duì)稱性。
評(píng)論
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