直流电动机的电力拖动

《直流电动机的电力拖动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流电动机的电力拖动（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1 本章主要介绍电力拖动系统的运动方程、负载转矩特性、本章主要介绍电力拖动系统的运动方程、负载转矩特性、直流电动机的机械特性、起动、调速、制动等方法和物理过程直流电动机的机械特性、起动、调速、制动等方法和物理过程第二章 直流电动机的电力拖动 0 0 无刷直流电动机简介无刷直流电动机简介 2.2.3 3 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性 2.2.4 4 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动 2.2.5 5 他励直流电动机的他励直流电动机的电气电气制动制动 2.2.6 6 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速 2.2.7 7 串励直流电动机的电力拖动串励直流电动机的电力拖动

2、 2.2 2.2 生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性 2.2.8 8 复复励直流电动机的机械特性励直流电动机的机械特性 2.2.9 9 电力拖动系统的过渡过程电力拖动系统的过渡过程 2.2.1 1 电力拖动系统的动力学电力拖动系统的动力学 2 电力拖动系统的动力学电力拖动系统的动力学 运动方程的实用形式：电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式 系统旋转运动的三种状态 当 或 时,系统处于加速加速运行状态，即处于动态。 当 或 时,系统处于减速于减速运行状态，即处于动态。 当 或 时,系统处于静止静止或恒转速恒转速运行状态，即处

3、于稳态。3 首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速的正方向，然后规定：、运动方程式中转矩正、负号的规定、运动方程式中转矩正、负号的规定、运动方程式中转矩正、负号的规定、运动方程式中转矩正、负号的规定 电磁转矩 与转速 的正方向相同时为正，相反时为负。 负载转矩 与转速 的正方向相同时为负，相反时为正。 惯性转矩 的大小和正负号由 和 的代数和决定。42.2 2.2 生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性2.2.1 2.2.1 2.2.1 2.2.1 恒恒恒恒转转转转矩矩矩矩负载负载负载负载 恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩 与转速 无关的特性。分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负

4、载两种。1.反抗性恒转矩负载T TL Ln2.位能性恒转矩负载T TL Ln52.1.2 2.1.2 2.1.2 2.1.2 恒功率恒功率恒功率恒功率负载负载特性特性特性特性 恒功率负载特点是：负载转矩与转速的乘积为一常数，即 与 成反比，特性曲线为一条双曲线。 负载的转矩 基本上与转速 的平方成正比。负载特性为一条抛物线。T TL LnT TL Ln12TL02.1.3 2.1.3 2.1.3 2.1.3 通通通通风风风风机机机机负载负载负载负载特性特性特性特性62.32.3他励直流他励直流电动电动机的机械特性机的机械特性2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 机械特性的方程式机械特

5、性的方程式机械特性的方程式机械特性的方程式 直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电动机的转速与电磁转矩之间的关系：由电机的电路原理图可得机械特性的表达式：机械特性的表达式：称为理想空载转速。称为理想空载转速。实际空载转速实际空载转速72.3.2 2.3.2 固有机械特性和人固有机械特性和人为为机械特性机械特性一、固有机械特性一、固有机械特性一、固有机械特性一、固有机械特性当 时的机械特性称为固有机械特性固有机械特性：二、人二、人二、人二、人为为机械特性机械特性机械特性机械特性当改变 或 或 得到的机械特性称为人为机械特性人为机

6、械特性。 由于电枢电阻很小，特性曲线斜率很小，所以固有机械特性是硬特性。8 电枢串电枢串电枢串电枢串接接接接电阻时的人为特性电阻时的人为特性电阻时的人为特性电阻时的人为特性 保持 不变,只在电枢回路中串入电阻 的人为特性特点：特点：1） 不变， 变大； 2） 越大，特性越软。9 降低电枢电压时的人为特性降低电枢电压时的人为特性降低电枢电压时的人为特性降低电枢电压时的人为特性 保持 不变，只改变电枢电压 时的人为特性：特点：特点：1) 随 变化, 不变; 2) 不同,曲线是一组平行线。10 减弱励磁磁通时的人为特性减弱励磁磁通时的人为特性减弱励磁磁通时的人为特性减弱励磁磁通时的人为特性 保持 不

7、变，只改变励磁回路调节电阻 的人为特性：特点：特点：1）弱磁， 增大； 2）弱磁， 增大11他励电动机的固有机械特性为一条直线,所以只要求出直线上任意两点的数据就可以画出直线,一般选择理想空载点 和额定运行点2.3.3 2.3.3 2.3.3 2.3.3 机械特性绘制机械特性绘制机械特性绘制机械特性绘制一、固有特性的绘制一、固有特性的绘制一、固有特性的绘制一、固有特性的绘制 步骤：步骤：4）计算额定工作点：1）估算2）计算3）计算理想空载点：12 在固有机械特性方程 的基础上，根据人为特性所对应的参数 或 或 变化，重新计算 和 ，然后得到人为机械特性方程式。二、人为机械特性的绘制二、人为机械

8、特性的绘制二、人为机械特性的绘制二、人为机械特性的绘制 132.3.4 2.3.4 2.3.4 2.3.4 电力拖动系统稳定运行条件电力拖动系统稳定运行条件电力拖动系统稳定运行条件电力拖动系统稳定运行条件 处于某一转速下运行的电力拖动系统，由于受到某种扰动，导致系统的转速发生变化而离开原来的平衡状态，如果系统能在新的条件下达到新的平衡状态，或者当扰动消失后系统回到原来的转速下继续运行，则系统是稳定的，否则系统是不稳定的。在 点，系统平衡扰动使转速有微小增量，转速由 上升到 ， ，扰动消失，系统减速，回到 点运行。扰动使转速由 下降到 ， ，扰动消失，系统加速，回到 点运行。142.3.4 2.

9、3.4 2.3.4 2.3.4 电力拖动系统稳定运行条件电力拖动系统稳定运行条件电力拖动系统稳定运行条件电力拖动系统稳定运行条件电力拖动系统稳定运行的充分必要条件：在 点，系统平衡 必要条件必要条件: : 电动机的机械特性与负载转矩特性有交点,即存在扰动使转速由 上升到 ， ，即使扰动消失，系统也将一直加速，不能回到 点运行。 充分条件充分条件: : 在交点 处满足 。 或者说，在交点的转速以上存在 ,在交点的转速以下存在 。15 起动时由于转速 ，电枢电动势 ，而且电枢电阻 很小，所以起动电流将达很大值。 过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶化；同

10、时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。 2.4 2.4 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动 电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到 稳定运行状态的过程。 起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为 为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。16一、起动特性一、起动特性一、起动特性一、起动特性2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 电电电电枢回路串枢回路串枢回路串枢回路串电电电电阻起阻起阻起阻起动动动动三级电阻起动时电动机的电路原理图和机械特性为17二、分二、分二、分二、分组组起起起起动电动电阻的阻的阻的阻的计计

11、算算算算 设对应转速n1、n2、n3时电势分别为Ea1、Ea2、Ea3，则有：b点c点d点e点f点g点比较以上各式得： 在已知起动电流比和电枢电阻Ra前提下，经推导可得各级串联电阻为:18（3）选取起动级数 ；（2）根据过载倍数选取最大转矩 对应的最大电流 ；（6）计算各级起动电阻。（1）估算或查出电枢电阻 ；（4）计算起动电流比： 取整数（5）计算转矩:，校验：如果不满足，应另选 或 值并重新计算，直到满足该条件为止。计算各级起动电阻的步骤：计算各级起动电阻的步骤：192.4.2 减压启动n n减压启动只有在电动机有专用电源时才能使用减压启动只有在电动机有专用电源时才能使用n n启动时启动时

12、, ,降低电源电压降低电源电压, ,电流随之减小电流随之减小n n启动后启动后, ,逐步提高电源电压逐步提高电源电压, ,使电磁转距维持在一定数值使电磁转距维持在一定数值, ,保证电机按需要的加速度升速保证电机按需要的加速度升速n n设备投资大设备投资大n n启动电流小启动电流小, ,升速平稳升速平稳, ,启动能耗小启动能耗小202.52.5他励直流电动机的电气制动他励直流电动机的电气制动 当 与 的方向相同时，电机运行于电动机状态，当 与 方向相反时，电机运行于制动状态。 2.5.1 2.5.1 2.5.1 2.5.1 能耗制动能耗制动能耗制动能耗制动电动制动 在电动状态，电枢电流、电枢电动

13、势、转速及驱动性质的电磁转矩如图所示。需要制动时需要制动时,将开关将开关S S投向制动电阻投向制动电阻 上即可。上即可。由于惯性，电枢保持原来方向继续旋转，电动势 方向不变。由 产生的电枢电流 的方向与电动状态时的 方向相反,对应的电磁转矩 与 方向相反,为制动性质,电机处于制动状态。制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电机停止转动。21能耗制动时的机械特性为：能耗制动时的机械特性为：电动机状态工作点制动瞬间工作点制动过程工作段电动机拖动反抗性负载，电机停转。若电动机带位能性负载,稳定工作点22 但制动电阻越小，制动电流越大。选择制

14、动电阻的原则是能耗制动操作简单,但随着转速下降,电动势减小,制动电流和制动转矩也随着减小,制动效果变差。若为了尽快停转电机,可在转速下降到一定程度时,切除一部分制动电阻,增大制动转矩。 改变制动电阻 的大小可以改变能耗制动特性曲线的斜率,从而可以改变制动转矩及下放负载的稳定速度。 越小,特性曲线的斜率越小,起始制动转矩越大,而下放负载的速度越小。即：其中 为制动瞬间的电枢电动势制动瞬间的电枢电动势。232.5.2 2.5.2 2.5.2 2.5.2 反接制动反接制动反接制动反接制动 电压反接制动时接线如图所示。一、电枢反接制动一、电枢反接制动一、电枢反接制动一、电枢反接制动 开关S投向“电动”

15、侧时，电枢接正极电压，电机处于电动状态。进行制动时，开关投向“制动”侧，电枢回路串入制动电阻 后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内产生反向电流： 反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从而产生很强的制动作用电压反接制动。电动24机械特性为：机械特性为：曲线如图中 所示。工作点变化为： 。制动过程中, 、 、 均为负，而 、 为正。, 表明电机从电源吸收电功率；,表明电机从轴上吸收机械功率;,表明轴上输入的机械功率转变为电枢回路电功率。可见,反接制动时,从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起消耗在电枢回路电阻上。25二、倒拉反接二、倒拉反接二、倒拉反接二、倒拉反接倒拉反转反接制

16、动只适用于位能性恒转矩负载。电枢回路串入较大电阻 后特性曲线正向电动状态提升重物(A点)负载作用下电机反向旋转(下放重物)电机以稳定的转速下放重物D点26 倒拉反转反接制动时的机械特性方程就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性方程。由于串入电阻很大，有 倒拉反转反接制动时的机械特性曲线就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性在第四象限的部分。 倒拉反转反接制动时的能量关系和电压反接制动时相同。272.5.3 2.5.3 2.5.3 2.5.3 回馈制动回馈制动回馈制动回馈制动( ( ( (再生制动再生制动再生制动再生制动) ) ) ) 回馈制动时的机械特性方程与电动状态时相同。 电动状态下运行的电动

17、机，在某种条件下会出现 情况，此时 ， 反向， 反向，由驱动变为制动。从能量方向看，电机处于发电状态回馈制动状态。稳定运行有两稳定运行有两种情况种情况: :当电车下坡时，运行转速可能超过理想空载转速,进入第二象限电压反接制动带位能性负载进入第四象限28 降压调速时产生的回馈制动降压调速时产生的回馈制动制动过程为 段。 发生在动态过程中的回馈制动过程有以下两种情况发生在动态过程中的回馈制动过程有以下两种情况 增磁调速时产生的回馈制动增磁调速时产生的回馈制动制动过程为 段。 回馈制动时由于有功功率回馈到电网，因此与能耗和反接制动相比，回馈制动是比较经济的。292.6 2.6 他励直流电动机的调速他

18、励直流电动机的调速 电力拖动系统的调速可以采用机械调、电气调速或二者配合调速。通过改变传动机构速比进行调速的方法称为机械调速机械调速；通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速电气调速。他励直流电动机的转速为他励直流电动机的转速为电气调速方法：1.调压调速；2.电枢串电阻调速；3.调磁调速。 改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工作点发生变化，转速发生变化。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上，如果机械特性不变，因负载变化而引起转速的变化，则不能称为调速。302.6.12.6.12.6.12.6.1调速指标：调速指标：调速指标：调速指标：一、调速范围一、调速范围一、调速范围一

19、、调速范围: : : :二、静差率（相对稳定性）：二、静差率（相对稳定性）：二、静差率（相对稳定性）：二、静差率（相对稳定性）：%越小，相对稳定性越好；%与机械特性硬度和n0有关。指负载变化时，转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。D与%相互制约:越小,D越小,相对稳定性越好;在保证一定的指标的前提,要扩大D,须减少n,即提高机械特性的硬度。31三、调速的平滑性三、调速的平滑性三、调速的平滑性三、调速的平滑性 越接近1，平滑性越好，当 时，称为无级调速，即转速可以连续调节。调速不连续时，级数有限，称为有级调速。四、调速的经济性四、调速的经济性四、调速的经济性四、调速的经济性 在一定的调速范围内

20、，调速的级数越多，调速越平滑。相邻两级转速之比，为平滑系数 ：主要指调速设备的投资、运行效率及维修费用等。322.6.2 2.6.2 电电枢枢电电路串路串电电阻阻调调速速nTemTLRan0nNA0ABn1Ra+Rs1未串电阻时的工作点串电阻Rs1后,工作点由AAB电枢电路串电阻调速电枢电路串电阻调速33调速过程电流变化曲线调速前、后电流不变调速过程转速变化曲线tt=0n1nNIaNianian结论：结论：带恒转矩负载时,串电阻越大,转速越低。他励电动机改变电枢回路电阻的调速过程他励电动机改变电枢回路电阻的调速过程34电枢串电阻调速设备简单，操作方便。 低速时特性曲线斜率大,静差率大,所以转速

21、的相对稳定性差； 轻载时调速范围小，额定负载时调速范围一般为D2； 损耗大，效率低，不经济。对恒转矩负载，调速前、后因增通不变而使Tem和Ia不变，输入功率不变，输出功率却随转速的下降而下降，减少的部分被串联电阻消耗了。 由于电阻只能分段调节，所以调速的平滑性差；缺点缺点:优点：优点：352.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 弱磁调速弱磁调速弱磁调速弱磁调速ABTemTLA调节磁场前工作点弱磁瞬间工作点AA弱磁稳定后的工作点减弱磁通的人为机械特性36减弱磁通调速前、后转速变化曲线减弱磁通前、后的电枢电流变化曲线ntt=0结论：磁场越弱，结论：磁场越弱，转速越高。因此转速越高。因此电机

22、运行时励磁电机运行时励磁回路不能开路。回路不能开路。改变励磁电流调速时电流和转速的变化过程37 转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制，升速范围不可能很大，一般 D2； 为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方法结合起来，在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定转速以下采用降压 调速。 机械特性的斜率变大，特性变软；缺点缺点： 由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而控制方便，能量损耗小，设备简单，调速平滑性好。弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输入功率增大，但由于转速升高，输出功率也增大，电动机的效率基本不变，因此经济性是比较好。优点优点：38、降低、降低、降低、降低电电电电枢枢枢枢电压

23、调电压调电压调电压调速速速速AB调速压前工作点A降压瞬间工作点稳定后工作点 降压调降压调速过程与电速过程与电枢串电阻调枢串电阻调速过程相似，速过程相似，调速过程中调速过程中转速和电枢转速和电枢电流（或转电流（或转矩）随时间矩）随时间变化的曲线变化的曲线也相似也相似。TemTLA39一、一、机械特性和调速特性机械特性和调速特性n n 在电动机和发电机的电枢回路中，电动机的电枢电动势在电动机和发电机的电枢回路中，电动机的电枢电动势 （2-522-52） 式中式中 Eaf Eaf发电机的电枢电动势；发电机的电枢电动势； Raf Raf发电机的电枢电阻；发电机的电枢电阻； Rad Rad发动机的电枢电

24、阻；发动机的电枢电阻； d d电动机的每极磁通。电动机的每极磁通。 所以，电动机的机械特性方程式为所以，电动机的机械特性方程式为 （2-532-53） 和和 （2-542-54） 40G-M系统机械特性41n n二、起二、起二、起二、起动动和制和制和制和制动动起动 首先必须使电动机励磁，并调首先必须使电动机励磁，并调节励磁电流达到额定值，然后再节励磁电流达到额定值，然后再使发电机励磁使发电机励磁。 发电机的感应电动势是从零逐发电机的感应电动势是从零逐渐升高的，这就不会发生起动电渐升高的，这就不会发生起动电流过大造成对电动机的冲击，保流过大造成对电动机的冲击，保证了电动机能平稳起动，而不需证了电

25、动机能平稳起动，而不需要在电枢电路中串接起动电阻要在电枢电路中串接起动电阻。制动 要使电动机停转，只要将开关要使电动机停转，只要将开关断开，电动机就能获得电气制动断开，电动机就能获得电气制动而迅速停下来。而迅速停下来。反转 要实现电动机反转，只要将开要实现电动机反转，只要将开关投到相反位置即可关投到相反位置即可。 反向时不会产生很大的冲击电反向时不会产生很大的冲击电流，电动机能够实现比较平稳的流，电动机能够实现比较平稳的反转。反转。422.7 2.7 串励直流电动机的电力拖动串励直流电动机的电力拖动2.7.1 2.7.1 2.7.1 2.7.1 串励电动机的机械特性串励电动机的机械特性串励电动

26、机的机械特性串励电动机的机械特性当磁路不饱和时 当磁路饱和时，磁通基本不变，机械特性与他励直流电动机的机械特性相似。TemnABC磁路不饱和时的机械特性曲线AB段磁路饱和时的机械特性曲线BC段一、固有特性一、固有特性43固有特性是指当 时的特性，具有以下特点： 它是一条非线性的软特性，负载时转速降落很大； 空载时， 为无穷大。实际上，空载时存在剩磁， 为有限值，但值也很大“飞车”现象。因此串励电动机不允许空载或轻载运行。 由于 ，起动和过载时电枢电流大，故串励电动机的起动转矩大，过载能力强。44二、人为特性二、人为特性二、人为特性二、人为特性 电枢串电阻的人为特性电枢串电阻的人为特性 串入电阻

27、后，转速降增大，所以电枢串电阻的人为特性在固有特性的下方，且特性变得更软。 降低电压的人为特性降低电压的人为特性 降低电压时，理想空载转速下降，人为特性下移。电压下降后，电枢反电动势随之减少，转速必然减少，所以降低电压的人为特性位于固有特性下方。 改变磁通的人为特性改变磁通的人为特性 改变磁通的方法是在励磁绕组上并联一个分流电阻。与固有特性相比，在电枢电流相等情况下，励磁电流减少，磁通减少，所以人为特性位于固有特性上方。452.7.2 2.7.2 2.7.2 2.7.2 串励电动机的起动、调速串励电动机的起动、调速串励电动机的起动、调速串励电动机的起动、调速一、串励电动机的起动一、串励电动机的

28、起动一、串励电动机的起动一、串励电动机的起动 串励电动机的起动性能要比他励电动机好，这是因为串励电动机的励磁电流等于电枢电流，因此在同样的起动电流下，串励直流电动机有较大的起动转矩。 起动时为了限制起动电流，仍然需要接入起动电阻。起动过程与他励电动机相似。 串励电动机的机械特性通常不是直线，所以起动电阻的计算一般不能用解析法而只能采用图解法图解法二二二二、串励电动机的调速、串励电动机的调速、串励电动机的调速、串励电动机的调速串励电动机的调速也采用电枢串电阻、降压和弱磁三种方法，其中串电阻常用，弱磁用得较少。462.7.2 2.7.2 2.7.2 2.7.2 串励电动机的制动串励电动机的制动串励

29、电动机的制动串励电动机的制动 串励电动机若不考虑剩磁，理想空载转速为无穷大，因此不能有回馈制动。 串励电动机的制动能耗制动反接制动他励磁式制动自励式制动电枢反接制动倒拉反接制动472.8 2.8 复励电动机的机械特性复励电动机的机械特性复励电动机的固有和人为机械特性482.9 2.9 电力拖动系统的过渡过程电力拖动系统的过渡过程 动态过程是指系统从一个稳定工作点向另一个稳定工作点过渡的中间过程，这个过程被称为过渡过程过渡过程，系统在过渡过程的变化规律和性能被称为系统的动态特性。研究这些问题，对经常处于起动、制动运行的生产机械如何缩短过渡过程时间，减少过渡过程中能量损耗，提高劳动生产率等，都有实

30、际意义。49他励直流电动机起动时的过渡过程他励直流电动机起动时的过渡过程他励直流电动机起动时的过渡过程他励直流电动机起动时的过渡过程 为突出主要机电过程，在讨论中作如下假定： 电网电压U=UN=常数，不因起动电流的冲击而产生波动。 不考虑电枢反应影响，即磁通常数。 负载转矩TZ=常数。 设一他励直流电动机在全电压的条件下，电枢串入固定电阻进行起动，根据电动势平衡方程式和转矩平衡方程式，可写出 式中 R电枢电路总电阻。 （2-63）（2-62）50式中 Iz对应于负载转矩TZ时的稳态电枢电流（负载电流） Tm机电时间常数， 解式（2-64）得 （2-65） 由式（2-62），得所以 ，代入式（2

31、-63），得 （2-64）式中K由起始条件决定，在起动瞬间，即t=0时，Ia=Ist1，于是可求得K=Ist1+Iz，代入式（2-65）求得 （2-66）51（2-67）上式即表示起动过程中电枢电流随时间的变化规律 它按指数规律变化。因为=常数，所以由式（2-66）便可直接推出电磁转矩在起动过程中的变化规律 欲求转速的变化规律，可将式（2-66）代入式（2-62），并考虑到稳态电流与稳定转速的对应关系，即 ，便可得 （2-68） 它能按指数规律变化。因为起动瞬间t=0,nst=0，所以起动过程中转速随时间的变化关系n=f(t)为 （2-69） 52若要求电流或转速达到某一数值Ix或nx所需的时

32、间tx，则只需将Ix或nx，值代入式（2-65）或式（2-68）求解即可。求得 （2-70）Ia=fIa=f（t t）和）和n=fn=f（t t）的曲线）的曲线532.9.2 2.9.2 2.9.2 2.9.2 、关于机电时间常数的讨论、关于机电时间常数的讨论、关于机电时间常数的讨论、关于机电时间常数的讨论54能耗制动时的起始值和稳定值上上 述述 讨讨 论论 没没 有有 考考 虑虑 电电 磁磁 惯惯 性性 的的 影影 响响552.10 2.10 无刷直流电动机简介无刷直流电动机简介562.10.1 2.10.1 2.10.1 2.10.1 无刷直流电动机的组成无刷直流电动机的组成无刷直流电动机

33、的组成无刷直流电动机的组成如下图所示：如下图所示：直流电源直流电源控制信号控制信号逆变器逆变器控制器控制器电动机本体电动机本体转子装置检测器转子装置检测器输出输出57一一一一、电动机本体、电动机本体、电动机本体、电动机本体58二二二二、逆变器、逆变器、逆变器、逆变器n n逆变器将直流电转换成交流电向电动机供电。与一般逆变逆变器将直流电转换成交流电向电动机供电。与一般逆变器不同，它的输出的频率不是独立调节的，而是受控于转器不同，它的输出的频率不是独立调节的，而是受控于转子位置信号，是一个子位置信号，是一个“ “自控式逆变器自控式逆变器自控式逆变器自控式逆变器” ”n n无刷直流电动机定子绕组的相

34、数可以有不同的选择，绕组无刷直流电动机定子绕组的相数可以有不同的选择，绕组的连接方式也有星形和三角形之分，而逆变器又有半桥型的连接方式也有星形和三角形之分，而逆变器又有半桥型 和全桥型两种。不同的组合会使电动机产生不同的性能和和全桥型两种。不同的组合会使电动机产生不同的性能和成本。成本。n n应用系统设计三大指标：应用系统设计三大指标： 绕组利用率绕组利用率绕组利用率绕组利用率 转矩脉动转矩脉动转矩脉动转矩脉动 制造成本制造成本制造成本制造成本n n目前以星形联结的目前以星形联结的三相桥式主电路三相桥式主电路三相桥式主电路三相桥式主电路应用最多。应用最多。59三三三三、位置检测器、位置检测器、

35、位置检测器、位置检测器四四四四、控制器、控制器、控制器、控制器n n位置检测器的作用是检测转子磁极相对于定子绕组的位位置检测器的作用是检测转子磁极相对于定子绕组的位位置检测器的作用是检测转子磁极相对于定子绕组的位位置检测器的作用是检测转子磁极相对于定子绕组的位 置信号，为逆变器提供正确的换相信息。置信号，为逆变器提供正确的换相信息。置信号，为逆变器提供正确的换相信息。置信号，为逆变器提供正确的换相信息。n n位置检测包括有位置传感器检测和无位置传感器检测位置检测包括有位置传感器检测和无位置传感器检测602.10.2 2.10.2 2.10.2 2.10.2 、无刷直流电动机的工作原理、无刷直流

36、电动机的工作原理、无刷直流电动机的工作原理、无刷直流电动机的工作原理右图右图所示无刷直流电动所示无刷直流电动机系统来说明无刷直流机系统来说明无刷直流电动机的工作原理电动机的工作原理. .电电动机本体电枢绕组为三动机本体电枢绕组为三相星型联结相星型联结, ,位置传感位置传感器与电动机本体同轴器与电动机本体同轴, ,控制电路对位置信号进控制电路对位置信号进行逻辑变换后产生驱动行逻辑变换后产生驱动信号信号, ,驱动信号经驱动驱动信号经驱动电路隔离放大后控制逆电路隔离放大后控制逆变器的功率开关管变器的功率开关管, ,使使电机的各相绕组按一定电机的各相绕组按一定的顺序工作。的顺序工作。61转子在空间每转

37、过转子在空间每转过6060电角度，逆变器开关就发生一次切换，功率开关导通逻辑：电角度，逆变器开关就发生一次切换，功率开关导通逻辑：VTVT1 1、VTVT6 6VTVT1 1、VTVT2 2VTVT3 3、VTVT2 2VTVT3 3、VTVT4 4VTVT5 5、VTVT4 4VTVT5 5、VTVT6 6VTVT1 1、VTVT6 6定子绕组就进行一次换流，定子合成磁场的磁状态就发生一次跃变。定子绕组就进行一次换流，定子合成磁场的磁状态就发生一次跃变。VT3、VT2导通导通B、C相通电相通电VT3、VT4导通导通B、A相通电相通电FrFrS SN NFaFaA AX XZ ZC CB BY YFaFaFaFaS SN NA AX XZ ZC CB BY YFrFrS SN NA AX XZ ZC CB BY YFaFaS SN NA AX XZ ZC CB BY YFrFrFaFaVT1、VT6导通导通A、B相通电相通电VT1、VT2导通导通A、C相通电相通电622.10.3 2.10.3 2.10.3 2.10.3 无刷直流电动机的特点无刷直流电动机的特点无刷直流电动机的特点无刷直流电动机的特点632.10.4 2.10.4 2.10.4 2.10.4 无刷直流电动机的发展与应用无刷直流电动机的发展与应用无刷直流电动机的发展与应用无刷直流电动机的发展与应用64