一開關磁阻調速電機組成
開關磁阻調速電機(Switched Reluctance Drive :SRD)由兩部分組成:電動機及控制器。電動機內安裝有位置傳感器,控制器由功率電路和控制電路等單元組成。
開關磁組電機組成框圖
二開關磁阻調速電機的特點
01效率高節能效果好
在所有的調速和功率范圍內,開關磁阻調速電機整體效率比交流異步電動機變頻調速系統至少高3% 以上,在低速工作的狀態下其效率能夠提高10% 以上;與齒輪電機減速、二級皮帶輪減速、電磁調速等系統相比,開關磁阻調速電機節電效果更明顯。
02起動轉矩大,適合于重載起動或負載變化頻繁的設備
開關磁阻調速電機控制器從電源側吸收較少的電流,在電動機側可得到較大的起動轉矩,起動轉矩達額定轉矩的200% 時、起動電流僅為額定電流的10% ,比之交流電動機的300% 電流獲得100% 的轉矩的性能,優勢非常明顯,特別適合于那些需要重載起動和負載變化明顯并且頻繁的場合。
03調速范圍廣
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。
04系統調控性能好
適合于頻繁啟動,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
05起動電流小 。起動電流小,避免了對電網的沖擊
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。
06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。
07缺相與過負載時仍可工作
出現電源缺相、電動機或控制器任一相出現故障時,開關磁阻調速電機輸出功率減小,但仍然可以運行當系統超過額定負載120% 以上時,轉速只會下降,而不會燒毀電動機和控制器。
三開關磁阻調速電機的應用
01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,額定電壓為270V,發動機功率為104.4kW,開關磁阻電機與渦輪發動機軸直接連接,起動運行時,電機可以從零升速至26000r/min,8000r/min以下時為13.56Nm的恒轉矩區,8000r/min~26000r/min時為12.68kW的恒功率區;發電運行時,電機速度變化范圍為27000~46850r/min,允許過速至52000r/min,額定功率為30kW時系統效率約為80%。實踐表明開關磁阻調速電動機在航空航天等惡劣環境中具有較高的應用價值。
02開關磁阻調速電機在煤礦中的應用
開關磁阻電機因其起動力矩大、起動電流小、可以頻繁重載起動,特別適用于礦井輸送機電牽引采煤機、中小型絞車等,電機及控制器結構均較簡單,易于制成全封閉、防爆型, 特別適用于煤礦的惡劣的環境,還可通過改變控制軟件,適用于不同工況。
03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。這為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。
04開關磁阻調速電機在家電行業中的應用
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。這里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。
05開關磁阻調速電機在電動車、船驅動控制系統中的應用
開關磁阻調速電機高效、節能、調速范圍寬、啟、制動特性卓越,顯然是電動車驅動與控制系統的理想動力。國外已將SRD在電瓶車、鏟車、無軌電車、電動轎車、城市輕軌列車等方面進行廣泛應用,其優勢已經明顯凸現出來,國內這方面的研究開發也已取得了顯著的成效。將開關磁阻調速電動機應用于水域的船只驅動上,可以避免機油、汽油、柴油對水域的污染,還可以大大減少噪聲污染,這同樣是一個很有前途的應用領域。
四開關磁阻調速電機目前存在的缺點
01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。
02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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