電機(jī)學(xué) 第8章課件

34138-08A主編BJ6.TIF第8章8.1單相串激電動(dòng)機(jī)

8.2永磁電動(dòng)機(jī)

8.3正弦波永磁無刷電動(dòng)機(jī)

8.4矩形波永磁無刷電動(dòng)機(jī)

8.5開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)1.工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)由于交變磁場將在實(shí)心的主極鐵心和定子磁軛等部件內(nèi)產(chǎn)生較大的鐵心損耗，使電機(jī)的溫升升高、效率下降;為減少鐵耗，交流串激電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子鐵心都用硅鋼片疊壓制成。

(2)換向元件中除電抗電動(dòng)勢er和“切割”交軸磁場所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢ek兩者之外，還將出現(xiàn)由于主極磁場的交變所感生的變壓器電動(dòng)勢et，使交流串激電機(jī)的換向比直流運(yùn)行時(shí)更為困難。

(3)交流運(yùn)行時(shí)，由于激磁繞組和電樞繞組有一定的電抗，使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)受到影響。圖8-1單相串激電動(dòng)機(jī)的

接線圖2.單相串激電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩3.單相串激電動(dòng)機(jī)的電壓方程和相量圖JJ0803.TIF圖8-3交流串激電動(dòng)機(jī)的相量圖圖8-4電流-轉(zhuǎn)速特性圖8-6機(jī)械特性n=f()5.單相串激電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用場合圖8-7功率因數(shù)和效率特性cosφ，η=f()8.2永磁電動(dòng)機(jī)1.永磁直流電動(dòng)機(jī)

2.永磁同步電動(dòng)機(jī)

3.永磁無刷電動(dòng)機(jī)2.永磁同步電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī)的分析方法、基本方程和運(yùn)行特性與普通同步電動(dòng)機(jī)相似，具體分析時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)根據(jù)轉(zhuǎn)子永磁體的裝置方式，確定它是隱極式還是凸極式。

(2)永磁電機(jī)的主磁通Φ0是無法調(diào)節(jié)的。

(3)由于有永磁體，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率曲線有其特點(diǎn)。圖8-9永磁同步電動(dòng)機(jī)示意圖圖8-10永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上

的起動(dòng)繞組圖8-12采用磁滯起動(dòng)時(shí)永磁同步圖8-13采用磁滯材料的轉(zhuǎn)子置于3.永磁無刷電動(dòng)機(jī)圖8-14永磁體在轉(zhuǎn)子表面的裝置方式

a)凸出式b)嵌入式1.電壓方程圖8-15正弦波永磁無刷電動(dòng)機(jī)的相量圖(>)2.電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩圖8-16調(diào)頻運(yùn)行時(shí)正弦波永磁3.調(diào)速運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行范圍圖8-17轉(zhuǎn)折點(diǎn)B處電動(dòng)機(jī)的8.4矩形波永磁無刷電動(dòng)機(jī)1.定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢

2.定子電流和定子磁動(dòng)勢

3.電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率的表達(dá)式

4.電壓方程

5.機(jī)械特性

6.矩形波和正弦波永磁無刷電動(dòng)機(jī)的比較1.定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(1)永磁體的極弧為120°，氣隙磁場呈矩形波分布。

(2)定子繞組為三相Y接整距集中繞組。

(3)由于計(jì)算氣隙(包括實(shí)際氣隙和永磁體的厚度)較大，故電樞反應(yīng)很小，可以忽略不計(jì)。圖8-18定子相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢

a)定子的三相整距集中繞組b)ωt=0時(shí)永磁體的氣隙磁場c)相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢圖8-19定子三相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢和電流2.定子電流和定子磁動(dòng)勢(1)定·子·繞·組·所·產(chǎn)·生·的·合·成·磁·動(dòng)·勢·Fa是一個(gè)躍進(jìn)式的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢·。

(2)雖然定子磁動(dòng)勢Fa向前推進(jìn)的瞬時(shí)速度是變化的，但是Fa的平均轉(zhuǎn)速仍與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同，即為同步轉(zhuǎn)速。

(3)由于永磁體所產(chǎn)生的氣隙矩形波磁場與定子兩組載流相帶的寬度相·等·，且定·子·磁·動(dòng)·勢·的·平·均·轉(zhuǎn)·速·與·轉(zhuǎn)·子·轉(zhuǎn)·速·相·等·，故作用在轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)·矩·為·恒·定·轉(zhuǎn)·矩·。圖8-20ωt=30°和90°時(shí)，定子各相帶中的電流和轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩

a)ωt=30°時(shí)，=+I,=-I,=0,為驅(qū)動(dòng)性質(zhì)

b)ωt=90°時(shí)，=+I,=0,=-I,為驅(qū)動(dòng)性質(zhì)圖8-21矩形波永磁無刷電動(dòng)機(jī)、變頻電源和控制系統(tǒng)表8-1逆變器中各開關(guān)器件的導(dǎo)通次序和定子三相繞組內(nèi)電流的流向ωt30°~90°

導(dǎo)通器件

和相帶VT1（A）

VT6(Y)VT1（A）

VT2(Z)VT3（B）

VT2(Z)VT3（B）

VT4(X)VT5（C）

VT4(X)VT5（C）

VT6(Y)定子繞組內(nèi)

的電流流向

3.電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率的表達(dá)式4.電壓方程5.機(jī)械特性圖8-22矩形波永磁無刷電機(jī)

的機(jī)械特性6.矩形波和正弦波永磁無刷電動(dòng)機(jī)的比較

矩形波永磁無刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過調(diào)節(jié)直流端的電壓來控制的，故控制系統(tǒng)比較簡單，價(jià)格比較便宜；但由于換相所引起的轉(zhuǎn)矩脈振，使轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能稍差，調(diào)速范圍亦較窄，故多用于對(duì)運(yùn)行性能不是要求很高的場合。8.5開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.工作原理

3.簡化分析

4.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的優(yōu)、缺點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖8-236/4型開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖

a)定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)b)轉(zhuǎn)子凸極處于對(duì)齊位置c)和處于非對(duì)齊位置2.工作原理圖8-24開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的工作原理

a)繞組1導(dǎo)通時(shí)，轉(zhuǎn)子凸極、上的磁阻轉(zhuǎn)矩

b)繞組1關(guān)斷前，轉(zhuǎn)子凸極、達(dá)到對(duì)齊位置

c)繞組2導(dǎo)通時(shí)，轉(zhuǎn)子凸極、上的磁阻轉(zhuǎn)矩3.簡化分析(1)忽略磁飽和，認(rèn)為磁路是線性的。

(2)轉(zhuǎn)子極弧br比定子極弧bs略大，如圖8-23所示。圖8-251相的自感、自感對(duì)的導(dǎo)數(shù)和磁阻轉(zhuǎn)矩

a)()b)c)電流為理想的矩形脈沖時(shí),1相電流所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩圖8-26三相的合成磁阻轉(zhuǎn)矩

a)自感、和隨的變化b)理想的三相矩形波電流

c)三相合成轉(zhuǎn)矩圖8-27定子繞組單相電路圖圖8-28高速和低速運(yùn)行時(shí)定子電流的波形

a)高速時(shí)——角度控制方式b)低速時(shí)——斬波控制方式4.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的優(yōu)、缺點(diǎn)

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的主