ABB電機具有響應(yīng)快速、較大的起動轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能,但直流電機的優(yōu)點也正是它的缺點,因為直流電機要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能,則電樞磁場與轉(zhuǎn)子磁場須恒維持,這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外,使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子,免維護、堅固、應(yīng)用廣,但特性上若要達(dá)到相當(dāng)于直流電機的性能須用復(fù)雜控制技術(shù)才能達(dá)到。現(xiàn)今半導(dǎo)體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多,提升驅(qū)動電機的性能。微處理機速度亦越來越快,可實現(xiàn)將交流電機控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直交坐標(biāo)系統(tǒng)中,適當(dāng)控制交流電機在兩軸電流分量,達(dá)到類似直流電機控制并有與直流電機相當(dāng)?shù)男阅堋?br />此外已有很多微處理機將控制電機必需的功能做在芯片中,而且體積越來越??;像模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、脈沖寬度調(diào)制等。直流無刷電機即是以電子方式控制交流電機換相,得到類似直流電機特性又沒有直流電機機構(gòu)上缺失的一種應(yīng)用。
ABB電機和感應(yīng)電機一樣是一種常用的交流電機。特點是:穩(wěn)態(tài)運行時,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間有不變的關(guān)系成為同步轉(zhuǎn)速。若電網(wǎng)的頻率不變,則穩(wěn)態(tài)時同步電機的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負(fù)載的大小無關(guān)。同步電機分為同步發(fā)電機和同步電動機。發(fā)電廠中的交流機以同步電機為主。
工作原理
主磁場的建立:勵磁繞組通以直流勵磁電流,建立極性相間的勵磁磁場,即建立起主磁場。
載流導(dǎo)體:三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組,成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。
切割運動:原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組。
交變電勢的產(chǎn)生:由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動,電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三 相 對稱交變電勢。通過引出線,即可提供交流電源。
交變性與對稱性:由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間,使得感應(yīng)電勢的極性交變;由于電樞繞組的對稱性,保證了感應(yīng)電勢的三相對稱性。
一、交流同步電動機
交流同步電動機是一種恒速驅(qū)動電動機,其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電源頻率保持恒定的比例關(guān)系,被廣泛應(yīng)用于電子儀器儀表、設(shè)備、紡織機械等。
二、永磁同步電動機
永磁同步電動機屬于異步啟動永磁同步電動機,其磁場系統(tǒng)由一個或多個永磁體組成,通常是在用鑄鋁或銅條焊接而成的籠型轉(zhuǎn)子的內(nèi)部,按所需的極數(shù)裝鑲有永磁體的磁極。定子結(jié)構(gòu)與異步電動機類似。
當(dāng)定子繞組接通電源后,電動機以異步電動機原理起動動轉(zhuǎn),加速運轉(zhuǎn)至同步轉(zhuǎn)速時,由轉(zhuǎn)子永磁磁場和定子磁場產(chǎn)生的同步電磁轉(zhuǎn)矩(由轉(zhuǎn)子永磁磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與定子磁場產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩合成)將轉(zhuǎn)子牽入同步,電動機進入同步運行。
磁阻同步電動機 磁阻同步電動機也稱反應(yīng)式同步電動機,是利用轉(zhuǎn)子交軸和直軸磁阻不等而產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩的同步電動機,其定子與異步電動機的定子結(jié)構(gòu)類似,只是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同。
三、磁阻同步電動機
同籠型異步電動機演變來的,為了使電動機能產(chǎn)生異步起動轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子還設(shè)有籠型鑄鋁繞阻。轉(zhuǎn)子上開設(shè)有與定子極數(shù)相對應(yīng)的反應(yīng)槽,用來產(chǎn)生磁阻同步轉(zhuǎn)矩。根據(jù)轉(zhuǎn)子上反應(yīng)槽的結(jié)構(gòu)的不同,可分為內(nèi)反應(yīng)式轉(zhuǎn)子、外反應(yīng)式轉(zhuǎn)子和內(nèi)外反應(yīng)式轉(zhuǎn)子,其中,外反應(yīng)式轉(zhuǎn)子反應(yīng)槽開地轉(zhuǎn)子外圓,使其直軸與交軸方向氣隙不等。內(nèi)反應(yīng)式轉(zhuǎn)子的內(nèi)部開有溝槽,使交軸方向磁通受阻,磁阻加大。內(nèi)外反應(yīng)式轉(zhuǎn)子結(jié)合以上兩種轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點,直軸與交軸差別較大,使電動機的力能較大。磁阻同步電動機也分為單相電容運轉(zhuǎn)式、單相電容起動式、單相雙值電容式等多種類型。
ABB電機能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時仍可以控制電機轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)速。
直流無刷驅(qū)動器包括電源部及控制部、電源部提供三相電源給電機,控制部則依需求轉(zhuǎn)換輸入電源頻率。
電源部可以直接以直流電輸入或以交流電輸入,如果輸入是交流電就得先經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉(zhuǎn)入電機線圈前須先將直流電壓由換流器轉(zhuǎn)成3相電壓來驅(qū)動電機。換流器一般由6個功率晶體管分為上臂下臂連接電機作為控制流經(jīng)電機線圈的開關(guān)。控制部則提供(脈沖寬度調(diào)制)決定功率晶體管開關(guān)頻度及換流器換相的時機。直流無刷電機一般希望使用在當(dāng)負(fù)載變動時速度可以穩(wěn)定于設(shè)定值而不會變動太大的速度控制,所以電機內(nèi)部裝有能感應(yīng)磁場的霍爾傳感器,作為速度之閉回路控制,同時也做為相序控制的依據(jù)。但這只是用來做為速度控制并不能拿來做為定位控制。
控制原理
要讓電機轉(zhuǎn)動起來,控制部就必須根據(jù)感應(yīng)到的電機轉(zhuǎn)子所在位置,然后依照定子繞線決定開啟換流器中功率晶體管的順序,使電流依序流經(jīng)電機線圈產(chǎn)生順向(或逆向)旋轉(zhuǎn)磁場,并與轉(zhuǎn)子的磁鐵相互作用,如此就能使電機順時/逆時轉(zhuǎn)動。當(dāng)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到感應(yīng)出另一組信號的位置時,控制部又再開啟下一組功率晶體管,如此循環(huán)電機就可以依同一方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動直到控制部決定要電機轉(zhuǎn)子停止則關(guān)閉功率晶體管(或只開下臂功率晶體管);要電機轉(zhuǎn)子反向則功率晶體管開啟順序相反。
固定磁場無刷電機
一般的無刷直流電機本質(zhì)上屬于伺服電機,由同步電機和驅(qū)動器構(gòu)成,是變頻調(diào)速電機。變壓調(diào)速的無刷直流電機是真正意義上的無刷直流電機,它由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成,定子由鐵心構(gòu)成,線圈采用繞組,由此產(chǎn)生群的固定磁場,轉(zhuǎn)子由一個圓柱體磁鐵構(gòu)成,或由電磁鐵加集電環(huán)組成,此無刷直流電機可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,但不能控制方向,無論怎么說,本電機都是一項非常有意義的發(fā)明。當(dāng)作為一個直流發(fā)電機,本發(fā)明可以產(chǎn)生連續(xù)振幅的直流電流,從而避免使用濾波電容器,轉(zhuǎn)子可以是永磁、有刷勵磁或無刷勵磁。當(dāng)作為大型電機時,本電機會產(chǎn)生自感,需要采用保護裝置。
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