《微特同步电动机》PPT课件.ppt
《《微特同步电动机》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《微特同步电动机》PPT课件.ppt(45页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机控制电机控制电机第一节第一节第一节第一节 永磁同步电动机永磁同步电动机永磁同步电动机永磁同步电动机第二节第二节第二节第二节 磁阻同步电动机磁阻同步电动机磁阻同步电动机磁阻同步电动机第三节第三节第三节第三节 磁滞同步电动机磁滞同步电动机磁滞同步电动机磁滞同步电动机第四节第四节第四节第四节 低速同步电动机低速同步电动机低速同步电动机低速同步电动机*第五节第五节第五节第五节 微特同步电动机的选用微特同步电动机的选用微特同步电动机的选用微特同步电动机的选用1 在一些自动控制系统中,往往要求伺服电动机具在一些自动控制系统中,往往要求伺服电动机具有恒定不变的转速,
2、即要求电动机的转速不随负载和有恒定不变的转速,即要求电动机的转速不随负载和电压的变化而改变。同步电动机就是具有这种特点的电压的变化而改变。同步电动机就是具有这种特点的电动机,稳态运行时它的转子转速与定子电流的频率电动机,稳态运行时它的转子转速与定子电流的频率严格满足如下关系严格满足如下关系 第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 (5-1)旋转磁场的同步转速旋转磁场的同步转速 电机极对数电机极对数 2 作为作为交流伺服电动机交流伺服电动机,按照转子结构的不同,同,按照转子结构的不同,同步电动机主要可分为步电动机主要可分为永磁式永磁式、磁阻式磁阻式和和磁滞式磁滞式三种。三种。这些微特同步电动
3、机的共同特点,就是转子上没有励这些微特同步电动机的共同特点,就是转子上没有励磁绕组,取消了电励磁同步电动机的滑环和电刷,因磁绕组,取消了电励磁同步电动机的滑环和电刷,因而结构简单,运行可靠,维护方便,并且效率较高。而结构简单,运行可靠,维护方便,并且效率较高。第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 3第一节第一节 永磁同步电动机永磁同步电动机 世界上第一台电机就是永磁电机,但是早期的永磁世界上第一台电机就是永磁电机,但是早期的永磁材料磁性能很差,致使永磁电机体积很大,非常笨重,材料磁性能很差,致使永磁电机体积很大,非常笨重,因而很快就为电励磁式电机所取代。近年来,随着稀土因而很快就为电励磁
4、式电机所取代。近年来,随着稀土永磁材料的快速发展,特别是永磁材料的快速发展,特别是第三代稀土永磁材料钕铁第三代稀土永磁材料钕铁硼硼(NdFeBNdFeB)的问世,给永磁电机的研究和开发带来了新)的问世,给永磁电机的研究和开发带来了新的活力。从上世纪的活力。从上世纪8080年代初开始,各工业发达国家竟相年代初开始,各工业发达国家竟相研制高性能永磁电机,其中研制高性能永磁电机,其中永磁同步电动机以其高效节永磁同步电动机以其高效节能的优点而倍受关注能的优点而倍受关注。第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 4一、永磁材料简介一、永磁材料简介第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 5 稀土永磁
5、材料的退磁曲线近似为一条直线稀土永磁材料的退磁曲线近似为一条直线,这对于,这对于永磁电机工作点的稳定,以及永磁电机的设计和分析都永磁电机工作点的稳定,以及永磁电机的设计和分析都是十分有利的。是十分有利的。矫顽磁动势和内禀漏磁导可由下式计算矫顽磁动势和内禀漏磁导可由下式计算 第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 (5-2)剩余磁密剩余磁密 矫顽力矫顽力 6二、基本结构二、基本结构第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 7 永永磁磁同同步步电电动动机机无无需需再再由由直直流流电电源源提提供供励励磁磁电电流流,不不仅仅无无励励磁磁损损耗耗以以及及与与集集电电环环、电电刷刷有有关关的的损损耗
6、耗,而而且且可可以以提提高高功功率率因因数数,使使电电机机的的 标标观观效效率率(效效 率率 功功率率 因因 数数)大大 为为 提提 高高,具具 有有 显显 著著 的的 节节 能能 效效 果果。永永磁磁同同步步电电动动机机的的 无无刷刷结结构构 是是其其另另一一个个突突出出的的优优点点,与与一一般般电电励励磁磁同同步步电电动动机机相相比比,永永磁磁体体宛宛如如一一个个集集成成块块,集集励励磁磁电电源源、引引入入装装置置(集集电电环环、电电刷刷)和和励励 磁磁 绕绕 组组 于于 一一 体体,使使 转转 子子 结结 构构 得得 以以 简简 化化。不仅如此,不仅如此,采用性能优良的永磁材料可以减小永
7、采用性能优良的永磁材料可以减小永磁体体积,磁体体积,使转子磁路结构使转子磁路结构灵活多样灵活多样,以适应不同技,以适应不同技术要求的需要。术要求的需要。第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 8三、工作原理三、工作原理第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 9四、运行特性四、运行特性1.1.参数关系参数关系 同步电动机的主要参数是直、交轴同步电抗,它同步电动机的主要参数是直、交轴同步电抗,它们的大小关系决定于直、交轴磁路的磁阻情况。在永们的大小关系决定于直、交轴磁路的磁阻情况。在永磁同步电动机中,一般情况下磁同步电动机中,一般情况下 第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 10第五
8、章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 112.2.矩角特性矩角特性 按照电励磁同步电动机的推导方法,可以得到永按照电励磁同步电动机的推导方法,可以得到永磁同步电动机的电磁转矩磁同步电动机的电磁转矩第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 (5-3)同步机械角频率同步机械角频率 励磁转矩励磁转矩 磁阻转矩磁阻转矩 12 上式说明,在电源电压上式说明,在电源电压U U1 1和频率和频率f f1 1保持不变时,永保持不变时,永磁同步电动机的电磁转矩磁同步电动机的电磁转矩T Te e仅是功率角仅是功率角的函数。的函数。第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 励磁转矩励磁转矩 磁阻转矩磁阻转矩
9、合成转矩合成转矩 13五、起动问题五、起动问题 当当由由工工频频电电源源直直接接供供电电时时,由由于于定定子子旋旋转转磁磁场场与与转转子子永永磁磁体体磁磁场场之之间间有有相相对对转转动动,不不能能产产生生恒恒定定方方向向的电磁转矩,造成起动困难。的电磁转矩,造成起动困难。第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 14 造成永磁同步电动机不能直接起动的原因可归结为:造成永磁同步电动机不能直接起动的原因可归结为:(1)(1)转子本身一定的惯性;转子本身一定的惯性;(2)(2)起动瞬间定、转子磁场之间转速相差过大。起动瞬间定、转子磁场之间转速相差过大。如果是如果是电励磁同步电动机电励磁同步电动机,
10、可以把励磁绕组短接可以把励磁绕组短接(必须串入一较大电阻)而顺利起动,而永磁同步电动(必须串入一较大电阻)而顺利起动,而永磁同步电动机显然无法采用这种方法。机显然无法采用这种方法。为克服这一困难,为克服这一困难,永磁同步电动机的转子一般设计永磁同步电动机的转子一般设计成成磁钢内埋式结构磁钢内埋式结构,转子表面装有和异步电动机相似的转子表面装有和异步电动机相似的笼型绕组(如图笼型绕组(如图5-25-2所示),所示),称为称为自起动永磁同步电动自起动永磁同步电动机机。第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 15 当永磁同步电动机起动时,依靠笼型绕组产生如同当永磁同步电动机起动时,依靠笼型绕组产
11、生如同异步电动机工作时一样的起动转矩,异步电动机工作时一样的起动转矩,带动转子旋转起带动转子旋转起来。等到转子转速上升到接近同步速时,依靠定子旋转来。等到转子转速上升到接近同步速时,依靠定子旋转磁场与转子永磁体的相互吸引把转子牵入同步。这就是磁场与转子永磁体的相互吸引把转子牵入同步。这就是所谓的所谓的“异步起动,同步运行异步起动,同步运行”。在整个起动过程中,笼型绕组产生在整个起动过程中,笼型绕组产生异步起动转矩异步起动转矩,而永磁体产生而永磁体产生发电制动转矩发电制动转矩,但当达到同步速时,异步,但当达到同步速时,异步起动转矩为零,而发电制动转矩转变为同步牵引转矩,起动转矩为零,而发电制动转
12、矩转变为同步牵引转矩,带动电动机正常同步运行。可见,带动电动机正常同步运行。可见,对于自起动永磁同步对于自起动永磁同步电动机来说,永磁体和笼型起动绕组之间的合理设计是电动机来说,永磁体和笼型起动绕组之间的合理设计是十分重要的。十分重要的。第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 16第二节第二节 磁阻同步电动机磁阻同步电动机 磁阻同步电动机磁阻同步电动机又称为又称为反应式同步电动机反应式同步电动机,这种,这种电机的转子本身没有磁性,只是利用磁场中可移动部电机的转子本身没有磁性,只是利用磁场中可移动部件企图使磁路磁阻最小的原理,依靠转子件企图使磁路磁阻最小的原理,依靠转子两个正交方两个正交方向
13、磁阻的不同向磁阻的不同而产生转矩,这种转矩称为而产生转矩,这种转矩称为磁阻转矩磁阻转矩或或反应转矩反应转矩。磁阻同步电动机由于结构简单,成本低廉,获得磁阻同步电动机由于结构简单,成本低廉,获得了较为广泛的应用。磁阻同步电动机有单相的和三相了较为广泛的应用。磁阻同步电动机有单相的和三相的,功率从几瓦到几百瓦。的,功率从几瓦到几百瓦。第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 17一、基本结构一、基本结构第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 18二、工作原理二、工作原理第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 19三、运行特性三、运行特性 根据式(根据式(5-55-5)可以知道磁阻同步电动
14、机的磁阻转矩)可以知道磁阻同步电动机的磁阻转矩为为第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 (5-6)20 上上式式说说明明,要要产产生生较较大大的的磁磁阻阻转转矩矩,X Xd d、X Xq q的的差差值值越越大大越越好好,即即应应尽尽可可能能增增大大转转子子直直、交交轴轴磁磁路路之之间间的的磁磁阻阻差差。为为此此,磁磁阻阻同同步步电电动动机机的的转转子子除除具具有有凸凸极极结结构构外外,还还在在转转子子铁铁心心中中设设置置隔隔离离槽槽,并并适适当当加加大大凸凸极极极极弧弧,以以增增大大直直、交交轴轴磁磁阻阻差差,提提高高电电动动机机的的输输出出转转矩矩,如如图图5-5-1010所示。所示。
15、第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 21四、起动问题四、起动问题第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 22第三节第三节 磁滞同步电动机磁滞同步电动机 磁滞同步电动机的转子是用磁滞同步电动机的转子是用硬磁材料硬磁材料做成的,这种做成的,这种硬磁材料具有比较宽的磁滞回环,其硬磁材料具有比较宽的磁滞回环,其剩磁密度剩磁密度B Br r和和矫顽矫顽力力H Hc c要比软磁材料大,如图要比软磁材料大,如图5-125-12所示。所示。磁滞电动机的主要优点是结构简单,运转可靠,起磁滞电动机的主要优点是结构简单,运转可靠,起动转矩大,动转矩大,不需要装任何起动装置就能平稳地牵入同不需要装任何起动
16、装置就能平稳地牵入同步。目前,磁滞同步电动机主要应用于无线电通讯、自步。目前,磁滞同步电动机主要应用于无线电通讯、自动记录、传真及遥控装置等,动记录、传真及遥控装置等,其中其中50W50W以下小功率的应以下小功率的应用最为广泛。用最为广泛。第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 23一、基本结构一、基本结构第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 24二、工作原理二、工作原理第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 25三、运行特性三、运行特性 一般情况下,一般情况下,磁滞角磁滞角的大小与定子磁场相对于转子的大小与定子磁场相对于转子的速度无关,它决定于转子所用硬磁材料的性质。当转的速度
17、无关,它决定于转子所用硬磁材料的性质。当转子在低于同步速运行时,不管转子转速如何,在定子旋子在低于同步速运行时,不管转子转速如何,在定子旋转磁场的反复磁化下,转子的磁滞角都是相同的,因此转磁场的反复磁化下,转子的磁滞角都是相同的,因此所产生的磁滞转矩所产生的磁滞转矩T TZ Z与转子转速与转子转速n n无关。因此,无关。因此,在异步起在异步起动到同步运行的过程中,磁滞转矩保持恒定动到同步运行的过程中,磁滞转矩保持恒定,如图,如图5-155-15所示。所示。第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 26第五章第五章 微特同步电动机微特同步电动机 27 除了磁滞转矩以外,当转子在低于同步速运行时
18、,除了磁滞转矩以外,当转子在低于同步速运行时,转子和定子旋转磁场之间存在相对运动,磁滞转子也会转子和定子旋转磁场之间存在相对运动,磁滞转子也会切割旋转磁场而产生涡流,转子涡流与旋转磁场相互作切割旋转磁场而产生涡流,转子涡流与旋转磁场相互作用而产生用而产生涡流转矩涡流转矩T TB B。这种涡流转矩的基本特点与异步。这种涡流转矩的基本特点与异步电动机的电磁转矩是相似的,即电动机的电磁转矩是相似的,即T TB B的大小与转子切割定的大小与转子切割定子旋转磁场的相对速度有关,是随着转子转速的增加而子旋转磁场的相对速度有关,是随着转子转速的增加而减小的。减小的。当转子以同步转速旋转时,涡流转矩即为零,当
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微特同步电动机 同步电动机 PPT 课件
限制150内