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開關磁阻調速電機特點及其應用

開關磁阻調速電機特點及其應用

發布日期:2015-09-14 00:00 來源: 點擊:

  一、開關磁阻調速電機組成:开关磁阻调速电机(Switched Reluctance Drive :SRD)由两部分组成:电动机及控制器。电动机内安装有位置传感器,控制器由功率电路和控制电路等单元组成。

開關磁組電機組成框圖.jpg

開關磁組電機組成框圖

  二、開關磁阻調速電機的特點

  1.效率高節能效果好:在所有的调速和功率范围内,开关磁阻调速电机整体效率比交流异步电动机变频调速系统至少高3% 以上,在低速工作的状态下其效率能够提高10% 以上;与齿轮电机减速、二级皮带轮减速、电磁调速等系统相比,开关磁阻调速电机节电效果更明显。

  2.起動轉矩大,適合于重載起動或負載變化頻繁的設備:开关磁阻调速电机控制器从电源侧吸收较少的电流,在电动机侧可得到较大的起动转矩,起动转矩达额定转矩的200% 时、起动电流仅为额定电流的10% ,比之交流电动机的300% 电流获得100% 的转矩的性能,优势非常明显,特别适合于那些需要重载起动和负载变化明显并且频繁的场合。

  3.調速範圍廣:開關磁阻調速電機可以在低速下長期運行。由于其效率高,在低速下的溫升程度比額定工況時還要低,解決了變頻調速低速運行下電動機發熱問題。此外,開關磁阻電機最高轉速不會像交流電動機那樣受極數的限制,可以靈活地設定最高轉速。

  4.系統調控性能好:適合于頻繁啓動,頻繁正、反轉可頻繁正、反轉,頻繁起動、停止,系統調控性能好,四象限控制靈活

  5.起动电流小 :起动电流小,避免了对电网的冲击開關磁阻調速電機具有軟起動特性,沒有普通交流電動機起動電流大于額定電流5~7倍的現象。

  6.功率因數高,不需要加裝無功補償裝置:普通交流電動機空載時的功率因數在0.2~0.4之問,滿載在0.8~0.9之間,而開關磁阻電動機調速系統在空載和滿載下的功率因數均大于0.95。

  7.缺相與過負載時仍可工作:出现电源缺相、电动机或控制器任一相出现故障时,开关磁阻调速电机输出功率减小,但仍然可以运行当系统超过额定负载120% 以上时,转速只会下降,而不会烧毁电动机和控制器。

  三、開關磁阻調速電機的應用

  1.開關磁阻調速電機在航空航天應用方面:航空燃氣渦輪發動機用30kW開關磁阻起動/發電機系統,額定電壓爲270V,發動機功率爲104.4kW,開關磁阻電機与涡轮发动机轴直接连 接,起动运行时,电机可以从零升速至26000r/min,8000r/min以下时为13.56Nm的恒转矩区,8000r/min~26000r /min时为12.68kW的恒功率区;发电运行时,电机速度变化范围为27000~46850r/min,允许过速至52000r/min,额定功率为 30kW时系统效率约为80%。实践表明开关磁阻调速电动机在航空航天等恶劣环境中具有较高的应用价值。

  2.開關磁阻調速電機在煤礦中的應用:開關磁阻電機因其起动力矩大、起动电流小、可以频繁重载起动,特别适用于矿井输送机电牵引采煤机、中小型绞车等,电机及控制器结构均较简单,易于制成全封闭、防爆型, 特别适用于煤矿的恶劣的环境,还可通过改变控制软件,适用于不同工况。

  3.開關磁阻調速電機在數控機床主軸直驅系統中的應用:利用開關磁阻調速電動機恒轉矩特性好、動態響應特性好的優點,將其應用于數控機床主軸直驅系統,取得了成功。這爲我國普及型小型數控機床的主軸驅動提供了一種性價比很高的新動力。

  4.開關磁阻調速電機在家電男人的天堂中的應用:空調、冰箱、洗衣機等家電發展的總趨勢是采用具有現代調速系統的電動機來取代不調速的電動機。這裏最具資格的當數無刷直流電動機調速系統和開關磁阻調速電動機系統。而在性價比上開關磁阻調速電動機系統還占有一定的優勢。

  5.開關磁阻調速電機在電動車、船驅動控制系統中的應用:开关磁阻调速电机高效、节能、调速范围宽、启、制动特性卓越,显然是电动车驱动与控制系统的理想动力。国外已将SRD在电瓶车、铲车、无轨电 车、电动轿车、城市轻轨列车等方面进行广泛应用,其优势已经明显凸现出来,国内这方面的研究开发也已取得了显著的成效。将开关磁阻调速电动机应用于水域的 船只驱动上,可以避免机油、汽油、柴油对水域的污染,还可以大大减少噪声污染,这同样是一个很有前途的应用领域。

  四、開關磁阻調速電機目前存在的缺點

  1.振動及噪聲:開關磁阻調速電機工作在脈沖供電方式中,瞬時轉矩脈動大,轉速很低時,步進狀態明顯;高速重載時,振動和噪聲大,減小振動和噪聲是重要的研究課題。據了解有些科研人員正在從電磁參數設計和調速方法以及電機結構幾方面進行研究,加以改進、解決。

  2.位置檢測器:位置檢測器使得結構簡單的開關磁阻調速電機變得遜色,降低了運轉的可靠性,因此探索實用的無位置檢測器的檢測方案是十分引人注目的。目前國內外研究較多的是用定子繞組的瞬態電感信息來實現無位置檢測器方案,但距實際應用還待進一步深入研究開發。

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