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最新品类流体电机的原理探讨
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-09-29

  磁场转速(Rotational Speed)为nS=60Tr/min,用角速度表示为S=2T电弧度/秒(1)或S=360T电角度/秒(2)在求导体中的感应电势时,显然可以看成磁场不动而转子(rotor)以朝相反的方向旋转。变频电动机是变频器驱动的电动机的统称。随着变频调速技术的快速发展,各种高压变频器不断出现, 在电厂厂用电等方面发挥着巨大的节 能作用。电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩。微型电动机是一种体积、容量较小,输出功率一般在数百瓦以下,用途、性能及环境条件要求特殊的一类电动机。根据电磁定律(dìng lǜ)知道,导体切割磁感应线所产生感应电势的值为E=Blv(3)或E=Blvsin(4)式中,v导体运动的速度(m/s);B磁感应强度(T);l导体的长度(m);磁感应强度与l所成的夹角。
  感应电势E的方向按右手定则判断。又知线速度v为v=r(5)式中,r导体所在位置(position )至旋转中心的距离(即转子半径)。
  将式(1)及式(5)代入式(3)或式(4),得一根导体的反电动势为E=2rBlT(6)或E=2rBlsinT(7)1.3电磁转矩如1.2分析,在鼠笼转子导体中会产生短路(电流(Electron flow)不经用电器、直接连电源两极)电流,且与磁场有相对运动,于是依据左手定则,转子导线受到的电磁力为F=BlI(8)或F=BlIsin(9)式中,B磁感应强度(T);I转子导体短路电流(A);l转子导体有限长度(m),磁感应强度B的方向和电流I的方向的夹角。
  由它产生的电磁转矩是以旋转轴为中心,方向为顺时针,其大小由下式表示T=rBlIZ(10)或T=rBlIZsin(11)式中,T转矩(Nm);r导体所在位置至旋转中心的距离(即转子半径);Z鼠笼转子导体总数。
  由以上分析可以知道,鼠笼转子在电磁转矩的作用下以低于磁场转速的速度旋转,如果引入转差率s,则有s=ns-nns(12)式中,n转子转速,于是转子转速大小可用下式表示n=60T(1-s)(13)其旋转方向与定子磁场旋转方向一致。通过改变输入直流电压(voltage)或改变功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)开关导通频率就可以改变转子的转速。
  控制回路用户买到电机后,希翼通过简单的主电路(Electric circuit)就可以投入运行(Windows)。但如果没有控制电流轮流(take turns)输入的装置,对于用户来说则是一件不愉快的事。因此,控制电流轮流输入的装置(也可称为强制磁场旋转装置)应该成为该电机不可或缺的部分。众所周知,直流永磁无刷电机现在已被广泛应用(application),其控制电路通过适当改变就可控制鼠笼式直流无刷电机,使其在定子绕组中产生旋转磁场。其控制回路框图如所示;功率开关导通信号如所示。
  产生PWM波形有多种方法,这里简单地先容采用Intel企业(Company)87C196MC单片机实现对上述电机的控制。Intel企业推出的87C196MC单片机是专门为调速设计的一种16位单片机,由一个核心、一个三相波形发生器、一个事件处理(processing)器阵列、两个定时器和一个脉冲宽度调制单元PWM等组成。片内波形发生器WFG是87C196MC的特点之一,大大简化产生PWM的控制App和外部硬件,非常适合控制上述电机。87C196MC单片机的输出WG1、WG1、WG2、WG2、WG3、WG3分别通过功率驱动(Driver)电路与中的V1、V4、V3、V6、V5、V2相连。其系统(system)App框图如所示。
  系统App框控制系统仿真及结果由于鼠笼式直流无刷电机是一种新型电机,为了进行仿真研究(research),给出该系统的控制模型(model),虚线框内的分别为鼠笼式直流无刷电机的定子线圈(winding)和转子线圈。K1,K2,K3为理想开关,当K1接到上端即电源正极时K1=1;当K1接到下端即电源负极时K1=0.上述规则也同样适应K2、K3开关。基于此,并按照可以得出该系统的稳态电压平衡方程式(equation)为(K1-K2)Ud=Eab+2RIa(14)(K2-K3)Ud=Ebc+2RIb(15)(K3-K1)Ud=Eca+2RIc(16)式中,Ud工作电压;Ea
  B、Eb
  C、Eca感应电势,由式(5)或式(6)给出;R为一相定子电阻;I
  A、I
  B、Ic定子电流。
  系统控制模型基于Matlab/SimulinkApp,依据上述工作原理(Maxim)及式(14)(16)编写s函数并和Matlab/SimulinkApp模块库的相关元件一起完成控制系统的仿真。给出了鼠笼式直流电机控制系统采用PI调节(adjust)器在阶跃给定下的转速波形。可以看出其具有很好的调速特性(characteristic])。
  结语该文对鼠笼式无刷直流电机工作原理和控制方法作了初步的探讨,并基于Matlab/SimulinkApp进行了仿真研究。
  由此可以看出其具有以下特点:(1)具有直流电机优良的调速性能(xìng néng);(2)具有三相鼠笼感应电机结构(Structure)简单、维护(Maintain)方便、单位容量体积(volume)小的特点;(3)可以向大功率(High-power)高电压电机发展,突破了无刷永磁直流电机功率做不大的局限;(4)不需要转子位置检测(jiǎn cè)器;(5)转矩在某些情况下可能有脉动;(6)其仍然不完善,需进一步的研究。
  
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