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开关磁阻调速电机特点及其应用

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一、开关磁阻调速电机组成

  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。

开关磁组电机组成框图

  开关磁组电机组成框图

二、开关磁阻调速电机的特点

01效率高节能效果好

  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。

02起动转矩大,适合于重载起动或负载变化频繁的设备

  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。

03调速范围广开关磁阻调速电机

  开关磁阻调速电机可以在低速下长期运行。由于其效率高,在低速下的温升程度比额定工况时还要低,解决了变频调速低速运行下电动机发热问题。此外,开关磁阻电机最高转速不会像交流电动机那样受极数的限制,可以灵活地设定最高转速。

04系统调控性能好

  适合于频繁启动,频繁正、反转可频繁正、反转,频繁起动、停止,系统调控性能好,四象限控制灵活

05起动电流小 。起动电流小,避免了对电网的冲击

  开关磁阻调速电机具有软起动特性,没有普通交流电动机起动电流大于额定电流5~7倍的现象。

06功率因数高,不需要加装无功补偿装置

  普通交流电动机空载时的功率因数在0.2~0.4之问,满载在0.8~0.9之间,而开关磁阻电动机调速系统在空载和满载下的功率因数均大于0.95。

07缺相与过负载时仍可工作

  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、开关磁阻调速电机的应用

01开关磁阻调速电机在航空航天应用方面

  航空燃气涡轮发动机用30kW开关磁阻起动/发电机系统,额定电压为270V,发动机功率为104.4kW,开关磁阻电机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。

02开关磁阻调速电机在煤矿中的应用

  开关磁阻电机因其起动力矩大、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。

03开关磁阻调速电机在数控机床主轴直驱系统中的应用

  利用开关磁阻调速电动机恒转矩特性好、动态响应特性好的优点,将其应用于数控机床主轴直驱系统,取得了成功。这为我国普及型小型数控机床的主轴驱动提供了一种性价比很高的新动力。

04开关磁阻调速电机在家电行业中的应用

  空调、冰箱、洗衣机等家电发展的总趋势是采用具有现代调速系统的电动机来取代不调速的电动机。这里最具资格的当数无刷直流电动机调速系统和开关磁阻调速电动机系统。而在性价比上开关磁阻调速电动机系统还占有一定的优势。

05开关磁阻调速电机在电动车、船驱动控制系统中的应用

  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、开关磁阻调速电机目前存在的缺点

01振动及噪声

  开关磁阻调速电机工作在脉冲供电方式中,瞬时转矩脉动大,转速很低时,步进状态明显;高速重载时,振动和噪声大,减小振动和噪声是重要的研究课题。据了解有些科研人员正在从电磁参数设计和调速方法以及电机结构几方面进行研究,加以改进、解决。

02位置检测器

  位置检测器使得结构简单的开关磁阻调速电机变得逊色,降低了运转的可靠性,因此探索实用的无位置检测器的检测方案是十分引人注目的。目前国内外研究较多的是用定子绕组的瞬态电感信息来实现无位置检测器方案,但距实际应用还待进一步深入研究开发。

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本主题由 maidoudou 于2016-06-02 重新编辑

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