控制电机-微特步电动机.ppt

控制电机 课件4 微特同步电动机 微特同步电动机 5.0 什么叫同步电动机 电机的转速不随电源电压和负载的变化而变化，转速只和电源频率以及电机极对数有关，即电机的转速恒等于电机的同步转速。 这一类电机叫同步电机 5.1 永磁同步电动机 5.1.1永磁材料简介 5.1.1永磁材料简介 5.1.2基本结构 5.1.2基本结构 * * 电机的极对数 电源的频率 分类： 第一代：钐钴SmCo5 第二代：钐钴Sm2Co17 第三代：钕铁硼（Nd-Fe-B），日本住友，1983 转子绕组通直流电产生磁场 永磁体 硬磁材料 交直轴磁路差异 剩余磁通密度（T）: Br 矫顽力（A/m）:Hc 磁能积 BH（J/m3）：去磁曲线的面积, 代表单位体积永磁体的储能。 永磁体的去磁曲线 钕铁硼永磁材料性能优良，3个指标都很高。 缺点：温度系数较差。 2相、3相、多相对称绕组产生空间圆形旋转磁场： 永磁体磁极，不需励磁、不需滑环 凸极转子 转子磁极结构 水轮机转子32极 汽轮机凸极转子，2极 永磁同步电动机 表面式 等效电路 永磁同步电动机转子磁极结构 径向式 切向式 并联式 混合式 5.1.3 工作原理 发电机 定子对称绕组产生的空间旋转磁场和转子永磁磁极相互作用。 理想空载 电动机 1.发电机运行状态 N1、S1 定子绕组所产生的空间旋转磁场； N2、S2 转子的永磁磁极； 原动机拖动转子旋转，磁力线发生扭曲，转子磁极拉着定子磁极一起同步旋转，发电机将机械功率转换为电功率输出。 转子磁极是拖动着，定子磁极是被拖动者，两种磁极的轴线存在一定的夹角θ 。磁拉力大，磁极轴线的夹角就大！ 磁极轴线的夹角θ又叫功角 2对磁极之间存在磁场作用—同性相斥，异性相吸，从而产生电磁转矩（制动性质）。 发电机 2. 理想空载状态 N1、S1 定子绕组所产生的空间旋转磁场； N2、S2 转子的永磁磁极； 磁力线不发生扭曲。 当发电机产生的电磁功率为0时，功角θ 为0，两对磁极的轴线重合，无切向磁拉力，电磁转矩为0。 理想空载 3. 电动机状态 N1、S1 定子绕组所产生的空间旋转磁场； N2、S2 转子的永磁磁极； 若电机转子上带有负载，则定子旋转磁场会拉着转子磁极一起同步旋转，电磁转矩为驱动性质。 电动机 磁力线发生扭曲，定子磁极拉着转子磁极一起同步旋转，电动机将电功率转换机械功率为输出。 定子磁极是拖动着，是转子磁极被拖动者，两种磁极的轴线存在一定的夹角θ 。磁拉力大，磁极轴线的夹角就大！ 磁极轴线的夹角θ又叫功角 1. 参数关系 原因：永磁同步电机的直轴磁阻大，交轴磁阻小。 电磁式同步电机：Xd ＞ Xq 永磁式同步电机： Xd ＜ Xq 5.1.4 运行特性 直轴同步电抗Xd；交轴同步电抗Xq 电抗值反比于交直轴的磁阻！ 永磁同步电动机的电磁转矩和功角的关系 2. 矩角特性 E0：永磁体磁通在转子绕组中感应出的感应电动势； m1：定子绕组的相数； U1：定子绕组的电源电压； θ：功角，定转子磁极的轴线夹角。 永磁体励磁转矩和磁阻转矩 2. 矩角特性 转子的转动惯量带来的惯性 启动瞬间，定转子的磁场之间转速相差过大 相吸引 相排斥 5.1.5 启动问题 解决起动问题的措施 使用变频电源。启动时，电源频率由0逐渐加速到额定值。 采用矢量控制，实时监测转子位置，性能优异！！！ 变频电源价格昂贵，控制复杂。 适用于高性能、宽调速范围领域。 加装启动绕组（鼠笼）构成自起动永磁同步电动机。启动时依靠鼠笼的感应电动势产生的异步转矩将转子转速带到同步转速附近（s=0.01~0.02），此时定转子磁极的转速相差不大，依靠磁极的相互吸引将转子带到同步转速，进入正常工作。正常工作后，转子以同步速度运动，定转子相对静止，鼠笼失去作用。 结构简单，成本低。 适用于恒速场合。 * * *