優(yōu)勢供應DEMAG行車輪30131084
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江蘇邱成機電有限公司
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直流電機的勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。根據(jù)勵磁方式的不同,直流電機可分為下列幾種類型。
他勵
勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關系,而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機,接線如圖1.23(a)所示。圖中M表示電動機,若為發(fā)電機,則用G表示。永磁直流電機也可看作他勵直流電機。
并勵
并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)。作為并勵發(fā)電機來說,是電機本身發(fā)出來的端電壓為勵磁繞組供電;作為并勵電動機來說,勵磁繞組與電樞共用同一電源,從性能上講與他勵直流電動機相同。
串勵
串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后,再接于直流電源。這種直流電機的勵磁電流就是電樞電流。
復勵
復勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組。若串勵繞組產(chǎn)生的磁通勢與并勵繞組產(chǎn)生的磁通勢方向相同稱為積復勵。若兩個磁通勢方向相反,則稱為差復勵。
不同勵磁方式的直流電機有著不同的特性。一般情況直流電動機的主要勵磁方式是并勵式、串勵式和復勵式,直流發(fā)電機的主要勵磁方式是他勵式、并勵式和和復勵式。
電機結構示意圖 永磁式直流電動機也由定子磁極、轉子、電刷、外殼等組成,定子磁極采用永磁體(永
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久磁鋼),有鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼等材料。按其結構形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。錄放機中使用的電多數(shù)為圓筒型磁體,而電動工具及汽車用電器中使用的電動機多數(shù)采用專塊型磁體。
轉子一般采用硅鋼片疊壓而成,較電磁式直流電動機轉子的槽數(shù)少。錄放機中使用的小功率電動機多數(shù)為3槽,較高檔的為5槽或7槽。漆包線繞在轉子鐵心的兩槽之間(三槽即有三個繞組),其各接頭分別焊在換向器的金屬片上。電刷是連接電源與轉子繞組的導電部件,具備導電與耐磨兩種性能。永磁電動機的電刷使用單性金屬片或金屬石墨電刷、電化石墨電刷。
錄放機中使用的永磁式直流電動機,采用電子穩(wěn)速電路或離心式穩(wěn)速裝置。
無刷直流電動機是采用半導體開關器件來實現(xiàn)電子換向的,即用電子開關器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優(yōu)點,廣泛應用于高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設備中。
無刷直流電動機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉子位置的變化,沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流(即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置,并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號,經(jīng)信號轉換電路處理后去控制功率開關電路,按一定的邏輯關系進行繞組電流切換)。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關電路提供。
位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。采用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動機,其磁敏傳感器件(例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專
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用集成電路等)裝在定子組件上,用來檢測永磁體、轉子旋轉時產(chǎn)生的磁場變化。
采用光電式位置傳感器的無刷直流電動機,在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件,轉子上裝有遮光板,光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉子旋轉時,由于遮光板的作用,定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈沖信號。
采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機,是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件(例如耦合變壓器、接近開關、LC諧振電路等),當永磁體轉子位置發(fā)生變化時,電磁效應將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調制信號(其幅值隨轉子位置而變化)。
*性
電機實物圖 直流電機具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能,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)生額定負載下恒定轉矩的性能,則電樞磁場與轉子磁場須恒維持90°,這就要藉由碳刷及整流子。碳刷
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及整流子在電機轉動時會產(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、應用廣,但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到?,F(xiàn)今半導體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多,提升驅動電機的性能。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的兩軸直交坐標系統(tǒng)中,適當控制交流電機在兩軸電流分量,達到類似直流電機控制并有與直流電機相當?shù)男阅堋?/div>
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)字轉換器(Analog-to-digital converter,ADC)、脈沖寬度調制(Pulse wide modulator,PWM)…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上缺失的一種應用。
[1] 控制結構
直流無刷電機是同步電機的一種,也就是說電機轉子的轉速受電機定子旋轉磁場的速度及轉子極數(shù)(p)影響:
n=120.f / p。在轉子極數(shù)固定情況下,改變定子旋轉磁場的頻率就可以改變轉子的轉速。直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制(驅動器),控制定子旋轉磁場的頻率并將電機轉子的轉速回授至控制中心反復校正,以期達到接近直流電機特性的方式。也就是說直流無刷電機能夠在額定負載范圍內當負載變化時仍可
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以控制電機轉子維持一定的轉速。
直流無刷驅動器包括電源部及控制部、電源部提供三相電源給電機,控制部則依需求轉換輸入電源頻率。
電源部可以直接以直流電輸入(一般為24v)或以交流電輸入(110v/220 v),如果輸入是交流電就得先經(jīng)轉換器(Converter)轉成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉入電機線圈前須先將直流電壓由換流器(Inverter)轉成3相電壓來驅動電機。換流器(Inverter)一般由6個功率晶體管(q1~q6)分為上臂(q1、q3、q5)/下臂(q2、q4、q6)連接電機作為控制流經(jīng)電機線圈的開關。控制部則提供pwm(脈沖寬度調制)決定功率晶體管開關頻度及換流器(Inverter)換相的時機。直流無刷電機一般希望使用在當負載變動時速度可以穩(wěn)定于設定值而不會變動太大的速度控制,所以電機內部裝有能感應磁場的霍爾傳感器(Hall-sensor),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
交流異步電動機是先交流電壓運行的電動機,廣泛應用于電風扇、電冰箱、洗衣機、空調器、電吹風、吸塵器、油煙機、洗碗機、電動縫紉機、食品加工機等家用電器及各種電動工具、小型機電設備中。
交流電異步電動機分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分為單相異步電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。
電機的轉速(轉子轉速)小于旋轉磁場的轉速,從而叫為異步電機。它和感應電機基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s為轉差率,
ns為磁場轉速,n為轉子轉速。
基本原理:
1、當三相異步電機接入三相交流電源時,三相定子繞組流過三相對稱電流
G84-4400LUBUS-2 |
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產(chǎn)生的三相磁動勢(定子旋轉磁動勢)并產(chǎn)生旋轉磁場。
2、該旋轉磁場與轉子導體有相對切割運動,根據(jù)電磁感應原理,轉子導體產(chǎn)生感應電動勢并產(chǎn)生感應電流。
3、根據(jù)電磁力定律,載流的轉子導體在磁場中受到電磁力作用,形成電磁轉矩,驅動轉子旋轉,當電動機軸上帶機械負載時,便向外輸出機械能。
異步電機是一種交流電機,其負載時的轉速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關系。還隨著負載的大小發(fā)生變化。負載轉矩越大,轉子的轉速越低。異步電機包括感應電機、雙饋異步電機和交流換向器電機。感應電機應用廣,在不致引起誤解或混淆的情況下,一般可稱感應電機為異步電機。
普通異步電機的定子繞組接交流電網(wǎng),轉子繞組不需與其他電源連接。因此,它具有結構簡單,制造、使用和維護方便,運行可靠以及質量較小,成本較低等優(yōu)點。異步電機有較高的運行效率和較好的工作特性,從空載到滿載范圍內接近恒速運行,能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械的傳動要求。異步電機還便于派生成各種防護型式,以適應不同環(huán)境條件的需要。異步電機運行時,必須從電網(wǎng)吸取無功勵磁功率,使電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞。因此,對驅動球磨機、壓縮機等大功率、低轉速的機械設備,常采用同
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步電機。由于異步電機的轉速與其旋轉磁場轉速有一定的轉差關系,其調速性能較差(交流換向器電動機除外)。對要求較寬廣和平滑調速范圍的交通運輸機械、軋機、大型機床、印染及造紙機械等,采用直流電機較經(jīng)濟、方便。但隨著大功率電子器件及交流調速系統(tǒng)的發(fā)展,適用于寬調速的異步電機的調速性能及經(jīng)濟性已可與直流電機的相媲美。