“开关磁阻电动机”参数说明
用途: | 工业用 | 运转速度: | 高速 |
结构形式: | 旋转电枢式(磁极固定) | 运行方式: | 电动机 |
极数: | 三相 | 通风方式: | 防护式 |
磁路结构: | 磁阻式 | 原动机类别: | 汽轮发电机 |
“开关磁阻电动机”详细介绍
一、概述
开关磁阻电动机(Switched Reluctance Drive:SRD)是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统,是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。英、美等经济发达国家对开关磁阻电动机调速系统的研究起步较早,并已取得显著效果,产品功率等级从数w直到数百kw,广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。
二、产品工作原理
开关磁阻电动机调速系统所用的开关磁阻电动机(SRM)是SRD中实现机电能量转换的部件,也是SRD有别于其他电动机驱动系统的主要标志。SRM系双凸极可变磁阻电动机,其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。转子既无绕组也无永磁体,定子极上绕有集中绕组,径向相对的两个绕组联接起来,称为“一相”,SR电动机可以设计成多种不同相数结构,且定、转子的极数有多种不同的搭配。相数多、步距角小,有利于减少转矩脉动,但结构复杂,且主开关器件多,成本高,目前应用较多的是四相(8/6)结构和三相(12/8)结构。
左图示出四相(8/6)结构SR电动机原理图。为简单计,图中只画出A相绕组及其供电电路。SR电动机的运行原理遵循“磁阻最小原理”—‘磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合,而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时,必使自己的主轴线与磁场的轴线重合。在图中,当定子D-D’极励磁时,1-1'向定子轴线D-D'重合的位置转动,并使D相励磁绕组的电感最大。若以图中定、转子所处的相对位置作为起始位置,则依次给D→A→B→C相绕组通电,转子即会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转;反之,若依次给B→A→D→C相通电,则电动机即会沿顺时针方向转动。可见,SR电动机的转向与相绕组的电流方向无关,而仅取决于相绕组通电的顺序。另外,从上图可以看出,当主开关器件S1、S2导通时,A相绕组从直流电源US吸收电能,而当S1、S2关断时,绕组电流经续流二极管VD1、VD2继续流通,并回馈给电源US.因此,SR电动机传动的共性特点是具有再生作用,系统效率高。
三、产品性能特点
1、系统效率高
在其宽广的调速范围内,整体效率比其他调速系统高出至少10%,在低转速及非额定负载下高效率则更加明显。
2、调速范围宽,低速下可长期运转
在零到最高转速的范围内均可带负荷长期运转,电机及控制器的温升均低于工作在额定负载时的温升。
3、高启动转矩,低起动电流
起动转矩达到额定转矩的150%,启动电流仅为额定电流的30%
4、可频繁起停,及正反转切换
可频繁起动和停止,频繁正反转切换。在有制动单元及制动功率满足时间要求的情况下,起停及正反转切换可达每小时一千次以上。
5、三相输入电源缺相或控制器输出缺相不烧电机
三相输入电源缺相,或者欠功率运行或者停机,不会烧毁电机和控制器。
6、过载能力强
当负载短时远大于额定负载时,转速会下降,保持最大输出功率,不会出现过流现象。当负载恢复正常时,转速恢复到设定转速。
7、功率器件控制错误不会引起短路
上下桥臂功率器件和电机的绕组串联,不存在发生功率器件由于控制错误或干扰导致短路而烧毁的现象
8、可靠性高
由于开关磁阻电动机的转子无绕组和鼠笼条,电动机可高速运转而不变形,
机械强度和可靠性均高于其他类电机。转子无永磁体,可有较高的允许温升。
开关磁阻电动机(Switched Reluctance Drive:SRD)是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统,是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。英、美等经济发达国家对开关磁阻电动机调速系统的研究起步较早,并已取得显著效果,产品功率等级从数w直到数百kw,广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。
二、产品工作原理
开关磁阻电动机调速系统所用的开关磁阻电动机(SRM)是SRD中实现机电能量转换的部件,也是SRD有别于其他电动机驱动系统的主要标志。SRM系双凸极可变磁阻电动机,其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。转子既无绕组也无永磁体,定子极上绕有集中绕组,径向相对的两个绕组联接起来,称为“一相”,SR电动机可以设计成多种不同相数结构,且定、转子的极数有多种不同的搭配。相数多、步距角小,有利于减少转矩脉动,但结构复杂,且主开关器件多,成本高,目前应用较多的是四相(8/6)结构和三相(12/8)结构。
左图示出四相(8/6)结构SR电动机原理图。为简单计,图中只画出A相绕组及其供电电路。SR电动机的运行原理遵循“磁阻最小原理”—‘磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合,而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时,必使自己的主轴线与磁场的轴线重合。在图中,当定子D-D’极励磁时,1-1'向定子轴线D-D'重合的位置转动,并使D相励磁绕组的电感最大。若以图中定、转子所处的相对位置作为起始位置,则依次给D→A→B→C相绕组通电,转子即会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转;反之,若依次给B→A→D→C相通电,则电动机即会沿顺时针方向转动。可见,SR电动机的转向与相绕组的电流方向无关,而仅取决于相绕组通电的顺序。另外,从上图可以看出,当主开关器件S1、S2导通时,A相绕组从直流电源US吸收电能,而当S1、S2关断时,绕组电流经续流二极管VD1、VD2继续流通,并回馈给电源US.因此,SR电动机传动的共性特点是具有再生作用,系统效率高。
三、产品性能特点
1、系统效率高
在其宽广的调速范围内,整体效率比其他调速系统高出至少10%,在低转速及非额定负载下高效率则更加明显。
2、调速范围宽,低速下可长期运转
在零到最高转速的范围内均可带负荷长期运转,电机及控制器的温升均低于工作在额定负载时的温升。
3、高启动转矩,低起动电流
起动转矩达到额定转矩的150%,启动电流仅为额定电流的30%
4、可频繁起停,及正反转切换
可频繁起动和停止,频繁正反转切换。在有制动单元及制动功率满足时间要求的情况下,起停及正反转切换可达每小时一千次以上。
5、三相输入电源缺相或控制器输出缺相不烧电机
三相输入电源缺相,或者欠功率运行或者停机,不会烧毁电机和控制器。
6、过载能力强
当负载短时远大于额定负载时,转速会下降,保持最大输出功率,不会出现过流现象。当负载恢复正常时,转速恢复到设定转速。
7、功率器件控制错误不会引起短路
上下桥臂功率器件和电机的绕组串联,不存在发生功率器件由于控制错误或干扰导致短路而烧毁的现象
8、可靠性高
由于开关磁阻电动机的转子无绕组和鼠笼条,电动机可高速运转而不变形,
机械强度和可靠性均高于其他类电机。转子无永磁体,可有较高的允许温升。