电气化铁路关节式电分相的研究
张和平
摘要：本文针对电气化铁路两种较常应用的关节式电分相的特点、存在的问题和解决的方案进行研究。。
关键词：电气化、电分相、锚段关节
一、关节式电分相的结构特点
1.七跨锚段关节式电分相结构分析
七跨式绝缘锚断关节式电分相，它是由二个4跨绝缘锚段关节交叉组合而成，从头到尾共有七个跨距，故称七跨锚段关节式电分相。其原理是利用2个四跨绝缘锚段关节的空气绝缘间隙来达到电分相的目的。中性区正常情况下不带电（无机车通过时），但不允许接地，其对地仍按25kv电压等级要求绝缘。一般考虑在关节处行车方向远端设置一台手动隔离开关，以疏导中性区的故障机车。七跨锚段关节式电分相如图1、2所示。
图1七跨锚段关节式电分相结构图
图2七跨锚段关节式电分相直线平面图
当电力机车准备经过电分相时，机车主断路器打开，受电弓不降弓通过。电力
机车在电分相中性无电区范围内利用中性锚段来作工作支，使受电弓平稳的由一端正线锚段运行到另一端的正线锚段，该中性嵌入线从左侧的中1处变为工作支，到
右侧中2处开始抬升，变为非工作支，可保证约有100～150m长的中性区。机车乘
务人员须按照设置的“断”、“合”、电力机车禁“停”标志断、合机车主断路器（如图3、4所示）。
为了保证电力机车正常通过绝缘锚段关节式电分相绝缘器，原则上要求单台受电弓升弓运行，确需多台受电弓同时升弓时，对受电弓间距离应做限制。
图3下行方向行车标志的设置
图4上行方向行车标志的设置
2.八跨锚段关节式电分相结构分析
八跨锚段关节式电分相的结构如图5所示。图中Z表示直线区段；J表示绝缘
锚段关节；ZJ为支柱装配形式。
图5八跨锚段关节式电分相的平面图
不管是哪种型式，其结构都是利用2个绝缘锚段关节重合1跨或2跨，再增加
1个分相锚段组成，即：分相锚段与既有接触网的2个下锚支组成2个绝缘锚段关
节并重合2个锚段关节的1跨或2跨，在分相无电区工作范围内利用分相锚段作工
作支，而分相锚段与既有锚段间采用相间空气绝缘的装配形式，从而达到分相的目的。
八跨锚段关节式电分相由2个五跨绝缘锚段关节重合2跨组成，它比其他2种
多了分相中心柱，其余结构相同。
（1）线索关系
八跨锚段关节式电分相的分相锚段及2个正线锚段线索的关系（如图6所示）。
图6八跨锚段关节式电分相平面布置图
八跨锚段关节式电分相的中性无电区约35m；在整个锚段关节内2支接触悬挂
的水平间距均为500mm。2支接触悬挂间空气绝缘间隙应450mm；为满足接触线工作
坡度的变化率在正线关节转换区4‰的技术要求，也为了在中性无电区保持良好
的弓网关系，在关节区内加设了1个分相锚段，使分相关节有1段中性无电区，无
电区段分相锚段作工作支。在转换柱g，E间和A，b间，分相锚段接触线与正线的
接触线等高且比正线标准导高抬高约80mm，在进入过渡区前的转换柱b，g，a，h 处，分相锚段接触线做非工作支处理，采取逐段抬高方式，转换柱b，g处非工作支抬高150mm（若考虑200km时速，可抬高大于160mm），转换柱a～h处非工作支
抬高500mm。即：转换柱A～b，E～g跨非工作支抬高70mm，转换柱a～b、g～h跨
抬高350mm。使线索平滑抬高，便于关节悬挂调整，相邻的绝缘子串距分相中心（图
6中D）约为10.5m，D处抬高支距分相锚段接触线抬高500mm。
（2）中性无电区与机车取流的双弓间距关系
八跨及其他锚段关节式的中性无电区与电力机车双弓间的距离有关，（如图7 所示），八跨锚段关节式电分相中性无电区为35m，该距离应大于单机机车取流的
双弓间距，即当机车组2个受电弓之间有高压母线连接时，2个受电弓间的距离必
须小于35m。当机车组的2个受电弓无高压母线连接，2个受电弓间的距离，应小
于35m或者大于2绝缘转换柱h，a的绝缘子内侧间的距离（约250m），该距离以
及中性无电区的长度均与电分相结构和跨距大小有关。
图7八跨电分相中性无电区与机车受电弓位置关系示意图通过电分相时，高压母线连通的机车组之间的不同机车禁止同时升弓，机车断合标及禁止双弓标位置（如图8所示）。
中性区正常情况下不带电（无机车通过时），但不允许接地，其对地仍按25kV
电压等级要求绝缘。可考虑在关节处行车方向远端设置一台手动隔离开关，以疏导中性区的故障机车。
图8电分相处断合标与禁止双弓标位置示意图
二、关节式电分相在运营中存在问题的分析
由于锚段关节式电分相（以下简称关节式电分相）由2个绝缘锚段关节组成，消除了器件式电分相存在的硬点大的问题，在我国新建电气化铁路及提速改造中被普遍采用。
第一，由于绝缘锚段关节有三跨、四跨和五跨3种型式，锚段关节跨距长度不同，2个关节的衔接布置也有多种方式，关节式电分相存在四跨、五跨、七跨、八
跨、九跨、十跨、十二跨等多种型式，中性区距离也长短不一。这些关节式电分相
的共同特点是均由两个绝缘锚段关节和一段接触网中性区组成。由于关节式电分相由2处空气绝缘间隙实现电气绝缘，即使是2个电气隔离的受电弓（如多机牵引、电力机车附挂、牵引机车后挂有接触网检测车、多弓运行的电动车组等情况）在受电弓间距不满足限制条件时都有可能造成相间短路。实际运行中，这类故障已经多次发生。
第二，机车断电迟缓、送电太早或未断电通过分相时均能造成拉弧烧伤、烧断
承力索造成事故。
关节式电分相线索烧损原因分析：电力机车在通过七跨锚段关节式电分相时，如果出现机车司机疏忽、麻痹大意，断电不及时、忘记断电或送电太早等原因，均
可能造成受电弓拉弧烧伤电分相中性无电区内承力索、导线，严重者甚至烧断承力索。
关节式电分相线索烧损基本是由于中性段和带电导线间产生大电流电弧造成
的高温烧损。线索烧损部位大多集中在第一和第二起弧点跨内和交叉跨内，（如图9）。其主要原因有以下几点：
图9七跨关节式电分相平面示意图
1、电力机车在不断载情况下快速通过电分相时，因拉弧造成弧光相间短路烧损线索。
2、电力机车通过电分相时因过电压造成机车放电间隙击穿，短路电流在中性线和带电线间产生电弧烧损线索，这种故障发生的概率较大。
3、关节式电分相结构参数检调时，中心柱两侧线索及吊弦水平间距设置偏小，各支柱拉出值布置不合理，进行安装调整时通常比照四跨绝缘关节检调，水平间距一般控制在450mm左右，对各支柱拉出值的布置往往只关注于满足水平间隙要求，
而忽略了结构稳定。由于机车受电弓快速通过电分相时必将引起线索振动，吊弦在抬升力的作用下也会松弛鼓肚，这样线索整体摆动量加大，线索间、吊弦间、线索
与吊弦间水平距离缩小，极易造成弧光过电压并可能成为电弧长燃的维持通道，进而烧损线索、吊弦。
第三，理论和运行经验都表明，受空气动力的影响，机车在高速运动过程中降、升受电弓对接触网的安全运行非常不利，运行中应尽量避免。对于高速运行的电动车组，这个问题尤为突出。
三、针对关节式电分相存在问题的改进
1、为防止列车停在锚段关节式电分相中性无电区内，确保列车正常运行，在改造电分相时，电分相尽量设置在没有坡道或坡道较小的线路上，同时不能距原分相位置太远；必须设在坡道上时，要考虑电分相所处位置的线路坡度、列车速度和
惰性距离的关系；必要时在列车进入电分相的前方300m处，设置列车断电利用惯性通过电分相的最低速度标志。
2、电分相改造时要注意其位置与信号机的距离，不能设在信号机前方太近的地方。当电分相设在相当于车站的疏解区内时，尤其要注意。
3、为防止电力机车通过七跨锚段关节式电分相时烧伤、烧断电分相中性无电区内承力索，保证供电设备安全，在机车上设置自动断电装置；当电力机车运行至电分相标志牌“T断”牌所在里程时，机车自动断电通过电分相，通过电分相后，合上机车开关继续运行。
4、在改造七跨锚段关节式电分相时适当增大七跨锚段关节式电分相内接触网的结构高度，同时在电分相范围内的承力索上缠绕绝缘热缩带。
防止关节式电分相线索烧损应从以下几个方面采取防范措施：
1、根据电力机车运用区段的不同，合理修正车顶放电间隙的距离。
2、完善机车监控仪的功能。将机车主断路器操作开关分合位置信号接入监控仪进行监控，这可有效地减少司乘人员因不断载过分相造成接触网跳闸及关节分相线索烧损故障的发生。
3、优化关节式电分相各部结构及参数的检调。对于多次发生上述故障的电分相，必须认真检查各部支柱拉出值布置是否合理，定位器的状态如何。起弧跨和交
叉跨应避免重合，若改动困难，可采取在交叉点处承力索（一侧）上加装绝缘护套，
防止烧损承力索。吊弦布置应尽量采取不对应布置，即相互间错位并有一定的间隔距离，减少燃弧通道。
4、重视关节式电分相绝缘距离的检调。从现场运行看，有2个环节是至关重
要的：一是中心柱线索与相邻水平腕臂、定位管、定位器的最小距离（即绝缘距离）应保证500mm，不能达到的可临时采取在腕臂、定位管上加装绝缘护套来满足绝缘
要求；二是相邻线索的水平距离必须保证在500mm以上，这样可以防止机车通过电
分相时引起线索、吊弦摆动缩短彼此绝缘距离，为燃弧提供通道，造成息弧困难。
5、加强“2个坡度”的检调，即导线坡度和定位器坡度的调整。关节处导线坡
度应不大于1‰且应以连续坡度设置为宜，相邻点高度差应控制在20～40mm。定位
器坡度的调整也是关节式电分相检调的重点之一，定位器坡度偏小极易形成硬点。
6、使用可调式绝缘吊弦。由于关节式电分相不具备越区供电的能力，只需考
虑机车掉坑后的应急供电，一般电流在500A以下，因此可以将载流整体吊弦更换
为绝缘吊弦，减少燃弧通道。为保证电气回路的畅通和电分相末端电压，可在电分
相进、出口处分别加装一组横向电连接。
综上所述，造成关节式电分相线索烧损的主要原因是机车不断载过电分相和过电压致使机车放电间隙击穿造成的电弧烧损。对于前者，应加快关节式电分相配套设施的建设，即地面感应式机车自动断载装置的安装使用；对于后者，由于过电压
发生的概率较大，随机性较强，且目前还缺乏对过电压的有效抑制手段，因此必须从关节式电分相的结构优化和参数检调入手。只有多种措施并用，才能有效防范线索烧损故障的发生，提高关节式电分相的安全运行性能。
无刷电机工作及控制原理(图解） 左手定则，这个就是电机转动受力分析得基础，简单说就就是磁场中得载流导体,会受到力得作用。 让磁感线穿过手掌正面，手指方向为电流方向,大拇指方向为产生磁力得方向,我相信喜欢玩模型得人都还有一定物理基础得哈哈.
让磁感线穿过掌心，大拇指方向为运动方向，手指方向为产生得电动势方向。为什么要讲感生电动势呢?不知道大家有没有类似得经历，把电机得三相线合在一起,用手去转动电机会发现阻力非常大，这就就是因为在转动电机过程中产生了感生电动势，从而产生电流，磁场中电流流过导体又会产生与转动方向相反得力，大家就会感觉转动有很大得阻力。不信可以试试. 三相线分开,电机可以轻松转动 三相线合并，电机转动阻力非常大 右手螺旋定则，用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指得那一端就就是通电螺旋管得N极。
状态1 当两头得线圈通上电流时，根据右手螺旋定则,会产生方向指向右得外加磁感应强度B(如粗箭头方向所示），而中间得转子会尽量使自己内部得磁感线方向与外磁感线方向保持一致，以形成一个最短闭合磁力线回路，这样内转子就会按顺时针方向旋转了。 当转子磁场方向与外部磁场方向垂直时，转子所受得转动力矩最大.注意这里说得就是“力矩”最大,而不就是“力”最大。诚然,在转子磁场与外部磁场方向一致时，转子所受磁力最大，但此时转子呈水平状态，力臂为0，当然也就不会转动了。补充一句,力矩就是力与力臂得乘积。其中一个为零,乘积就为零了. 当转子转到水平位置时,虽然不再受到转动力矩得作用，但由于惯性原因,还会继续顺时针转动，这时若改变两头螺线管得电流方向,如下图所示,转子就会继续顺时针向前转动, 状态2 如此不断改变两头螺线管得电流方向,内转子就会不停转起来了。改变电流方向得这一动作，就叫做换相。补充一句：何时换相只与转子得位置有关,而与其她任何量无直接关系。 第二部分：三相二极内转子电机 一般来说,定子得三相绕组有星形联结方式与三角联结方式，而“三相星形联结得二二导通方式”最为常用，这里就用该模型来做个简单分析。
电气化铁路接触网关节式电分相的研究 摘要：本文针对电气化铁路两种较常应用的关节式电分相的特点、存在的问题和解决的方案进行研究。。 关键词：电气化、电分相、锚段关节 一、关节式电分相的结构特点 1.七跨锚段关节式电分相结构分析 七跨式绝缘锚断关节式电分相，它是由二个4跨绝缘锚段关节交叉组合而成，从头到尾共有七个跨距，故称七跨锚段关节式电分相。其原理是利用2个四跨绝缘锚段关节的空气绝缘间隙来达到电分相的目的。中性区正常情况下不带电（无机车通过时），但不允许接地，其对地仍按25kv电压等级要求绝缘。一般考虑在关节处行车方向远端设置一台手动隔离开关，以疏导中性区的故障机车。七跨锚段关节式电分相如图1、2所示。 图1 七跨锚段关节式电分相结构图 图2 七跨锚段关节式电分相直线平面图 当电力机车准备经过电分相时，机车主断路器打开，受电弓不降弓通过。电力机车在电分相中性无电区范围内利用中性锚段来作工作支，使受电弓平稳的由一端正线锚段运行到另一端的正线锚段，该中性嵌入线从左侧的中1处变为工作支，到右侧中2处开始抬升，变为非工作支，可保证约有100～150m长的中性区。机车乘
务人员须按照设置的“断”、“合”、电力机车禁“停”标志断、合机车主断路器（如图3、4所示）。 为了保证电力机车正常通过绝缘锚段关节式电分相绝缘器，原则上要求单台受电弓升弓运行，确需多台受电弓同时升弓时，对受电弓间距离应做限制。 图3 下行方向行车标志的设置 图 4 上行方向行车标志的设置 2.八跨锚段关节式电分相结构分析 八跨锚段关节式电分相的结构如图5所示。图中Z表示直线区段；J表示绝缘锚段关节；ZJ为支柱装配形式。 图 5 八跨锚段关节式电分相的平面图不管是哪种型式，其结构都是利用2个绝缘锚段关节重合1跨或2跨，再增加1个分相锚段组成，即：分相锚段与既有接触网的2个下锚支组成2个绝缘锚段关
无位置传感器直流无刷电机原理 位置传感器的直流无刷电机的换向主要靠位置传感器检测转子的位置，确 定功率开关器件的导通顺序来实现的，由于安装位置传感器增大了电机的体积， 同时安装位置传感器的位置精度要求比较高，带来组装的难度。 研究过程中发现，利用电子线路替代位置传感器检测电机在运行过程中产 生的反电动势来确定电机转子的位置，实现换向。从而出现了无位置传感器的 直流无刷电机，其原理框图如图3．1所示。 武汉理工大学硕士学位论文 图2-1无位置传感器无刷直流电机原理图 无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)具有无换向火花、无无线电干扰、寿 命长、运行可靠、维护简便等特点，而且不必为一般无刷直流电机所必须的位 置传感器带来的对电机体积、成本、制造工艺的较高要求和抗干扰性差问题而 担忧，因此应用前景广阔。 由图2-1无刷直流电动机的运行原理图可知，当电机在运行
过程中，总有 一相绕组没有导通，此时可以在该相绕组的端口检测到该绕组产生反电动势， 该反电动势60度的电角度是连续的，由于电机的规格，制造工艺的差别，导致 相同电角度的反电动势值是不同，如要通过检测反电动势的数值来确定转子的 位置难度极大。因此必须找到该反电动势与转子位置的关系，才能确定转子的 位置。 由于BLDCM的气隙磁场、反电势、以及电流波型是非正弦的，因此采用 直交轴坐标变化不是很有效的分析方法。通常直接利用电机本身的相变量来建 立数学模型。假设三相绕组完全对称，磁路不饱和，不计涡流和磁滞损耗，忽 略齿槽相应，则三相绕组的电压平衡方程则可以表示为：根据电压方程得电机的等效电路图，如图2．2所示：
2．3．2反电势法电机控制的原理 无刷直流电机中，受定子绕组产生的合成磁场的作用，转子沿着一定的方 向转动。电机定子上放有电枢绕组，因此，转子一旦旋转，就会在空间形成导 体切割磁力线的情况，根据电磁感应定律可知，导体切割磁力线会在导体中产 生感应电热。所以，在转子旋转的时候就会在定子绕组中产生感应电势，即运 动电势，一般称为反电动势或反电势哺1。· 对于稀土永磁无刷直流电机，其气隙磁场波形可以为方波，也可以是梯形 波或正弦波，与永磁体形状、电机磁路结构和磁钢充磁等有关，由此把无刷直 流电机分为方波电机和正弦波电机。对于径向充磁结构，稀土永磁体直接面对 均匀气隙，由于稀土永磁体的取向性好，所以可以方便的获得具有较好方波形 状的气隙磁场，对于方波气隙磁场的电机，当定子绕组采用集中整距绕组，即 每极每槽数q=l时，定子绕组中感应的电势为梯形波，如图加
接触网工程课程设计 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 201 年月日 1 基本题目 1.1题目 电分相式锚段关节设计：对各类锚段关节进行分析比较，确定应用锚段关节实现电分相的条件，对电分相式锚段关节进行设计，在传统的器件式电分相方面上的改进。 1.2 题目分析 不同牵引变电所的供电，由于交流电相位不同，必须进行分相绝缘，称为电分相。电分相类型和材质的不同对机车受电弓取流的稳定性、受电弓的质量、列车最高速度和牵引变电所继电保护等都有影响。当今电气化铁路不断提速，对行车安全要求很高，因此选用好的电分相对列车行车安全、稳定非常重要。为适应高速铁路的弓网受流，根据设计规定时速200 km以上接触网的电分相均采用带中性段的绝缘锚段关节式电分相。电分相锚段关节在设计上都必须满足以下几个最基本要求：保证受电弓的平滑过渡；每
个断口（空气绝缘间隙）必须能满足相间绝缘要求；断口间距应与机车受电弓间距满足一定的配合关系，即有2个断口电分相锚段关节（含3个断口除外）的间距≠重联或大编组动车组允许同时升起的2个受电弓间的距离，防止2个受电弓同时将2个断口短接造成相间短路；设置位置符合线路坡度及距信号机距离要求。本文分析了传统器件式电分相与应用锚段关节实现电分相的特点以及使用电分相式锚段关节改进器件式电分相的方式。 2题目论述 2.1 概述 目前我国电气化铁路电力机车和动车都采用单相供电，为平衡电力系统各相负荷，牵引供电一般实行三相电源相序轮换供电，即电气化铁道牵引变电所向接触网供电的馈线是不同相的，保证铁路牵引供电网实现相与相之间电气隔离，在不同相供电臂的接触网对接处设置了绝缘结构，称电分相。我国高速铁路电分相一般设置在牵引变电所出口处及供电臂末端、铁路局分界处，主要由接触网部分、车载装置、地面信号装置等组成。 我国早期电气化铁路采用结构复杂的接触网八跨、六跨、五跨等双绝缘锚段关节组成的电分相（简称关节式电分相）。在20世纪80～90年代电气化工程改造中普遍采用绝缘材料制作的结构简单的器件式电分相。随着铁路不断提速，为了尽量减少接触网上硬点，保护机车受电弓和接触线，减少弓网事故率，满足列车受流要求，到20世纪末我国电气化铁路提速改造中又普遍采用由两个绝缘锚段关节组成的关节式电分相。目前我国和大多数国家的高速电气化铁路电分相均采用这种形式，这类电分相能克服器件式电分相在列车高速行驶时存在的硬点问题。可以预见，它也必将成为我国高速电气化铁路的首选型式。 2.2 电气化铁路接触网电分相的分类 接触网换相供电时每隔20～30km就设一个电分相，电气化铁路电分相从结构划分有器件式和关节式两大类。 (1)器件式电分相 器件式电分相是利用电分相绝缘器串接在一起而形成一种在电气上分开、在机械上不分段的电分相结构。常用器件式电分相构造图如图1所示，其是由三组分相绝缘元件串接在接触线中而构成的分相设备，绝缘元件为环氧树脂玻璃布层压板，每个绝缘元件长度为1.8m，宽度为25mm，高度为60mm，在底部开有斜沟槽。也有用四组绝缘元件串联组成分相器的，增加一组绝缘元件是为了增加可靠性，同时增加中性区的有效长度，以适应高速及新型电力机车运行的需要。
一、接触网七跨分相示意图 无电区区锚2 区锚1 无电锚接触网七跨锚关节电分相供电示意图 救援 分段绝缘子抬高500 中心柱，两支水平距离 500，导高相同。中心柱，两支水平距离500，导高相同。 工支拉出值控制在-300～+300 ，非支拉出值根据工支拉出值进行相应的调整，但必须保证两悬挂距离不小于
二、关节式分相 （一）技术标准 1.3.1转换柱处两悬挂的垂直距离、水平距离 设计值：450mm；接触线分段绝缘子的下裙边高于工作支接触线250mm以上。 安全值：设计值+50mm。 限界值：同安全值。 1.3.2中心柱处两悬挂的垂直距离、水平距离 ①垂直距离 标准值：等高（设计值）。 安全值：20mm（设计值+50mm）。 限界值：20mm（设计值+50mm）。 注: 括号外为接触线的值，括号内为承力索的值。 ②水平距离：同转换柱（即设计值：450mm；安全值：设计值+50mm；限界值：同安全值）。 ③中心柱处接触线等高点接触线高度不应低于相邻吊弦点，允许高于相邻吊弦点0～10mm。 1.3.3电力机车通过时，为避免受电弓通过接触线工作支对过渡线在短时间内充放电，必须调整过渡处的接触线，使其参数符合运行要求，即：中心柱至转换柱跨距长度的1/3内两接触线等高，允许误差20mm，（等高点在中心柱两侧1/3跨距处，等高处的长度为2m以上）。 1.3.7下锚处非工作支接触线导高为H+500mm（H为工作支接触线导高），下锚非工作支接触线平缓抬高。
1.3.10锚段关节式电分相中性区长度符合设计要求，地面传感器的纵向距离应符合设计要求（见附录4），允许误差±1m。 （二）准备工作 1. 人员：车梯作业不少于11人，作业车作业不少于7人（不含司机）。 2. 工具：绝缘车梯（作业车）、绝缘滑轮组（或紧线器）、扭力扳手、扭铁板、木榔头、测量工具、安全工具、防护工具等。 3. 材料：吊弦线夹、定位线夹、定位环、锚支定位卡子、Φ3.5不 锈钢丝、黄油等。 （三）检修步骤 1. 检调转换柱处两接触悬挂间的水平距离和垂直距离。 2. 检查锚支、工作支及定位管偏转是否灵活（在极限温度时不能卡滞）,电分段锚支分段绝缘子串至锚支悬挂固定（定位）点间的距离是否符合要求。 3. 检查两锚段工作支接触线过渡（四跨为中心柱、三跨为跨中）处两支接触线距轨面高度值（H x+20），且是否相等,间隙是否符合要求，等高处过渡点长度是否符合要求。 4. 检查电分段锚段关节两接触悬挂间的绝缘间隙是否符合要求。 （四）处理方法 1. 电分段锚支分段绝缘子串至锚支悬挂固定（定位）点间的距 离小于规定：
分段、分相绝缘装置 一、供电与分段 接触网是一种特殊形式的供电线路，为了保证供电的可靠性和灵活性，并缩小停电事故发生的范围，要进行电气分段。被分段的接触网在电气方面是独立的，并用隔离开关连接。其分类有横向分段与纵向分段之分。如图2—5—1所示。 图2-5-1 电气分段示意图 1.横向分段 横向分段是用于接触网复线上下行股道间、车站、车场各股道间等等线路之间的电分段。由分段绝缘器和隔离开关、悬式绝缘子（用于软横跨）来实现的。横向分段一般是采用分段绝缘器进行分段的；站场和区间应有单独的供电线路；复线区段，区间每条正线应有单独的供电回路。 根据检修规程要求： （1）复线和多线路区段，正线间总是分开的； （2）在大站上，每个车场都需单独分段； （3）装卸线和装备线也均应进行分段； 2.纵向分段 纵向分段是用于沿线路方向接触网之间的电分段，如沿线路方向各供电臂之间的电分段；一般是由绝缘锚段关节实现的。 二、分段绝缘装置 分段绝缘器一般是安装在各车站装卸线、机车装备线、电力机车库线、专用线等处。在正常情况下，机车受电弓带电滑行通过，当某一侧接触网发生故障或因检修需要停电时，可打开分段绝缘器处的隔离开关，将该部分接触网断电，使其他部分接触网仍能正常供电，从而提高了接触网运行的可靠性和灵活性。
目前我国常用到的分段绝缘器有高铝陶瓷分段绝缘器和菱形分段绝缘器。它们在结构上既保证机车受电弓平滑通过，又能满足供电分段的要求。自我国六次铁路大提速后，由于高铝陶瓷分段绝缘器的缺点很多，现在逐步减少使用了，用得最广泛的是菱形分段绝缘器。乐昌接触网工区也普遍在使用。 滑道式菱形分段绝缘器的结构如图2—5—1所示。 受电弓通过分段绝缘器时，受电弓滑板与导流板和绝缘件同时接触。分段绝缘器绝缘件采用玻璃纤维树脂绝缘棒，是高强度的引拨棒，具有较高的机械强度、绝缘强度和耐磨性。导流板用磷青钢制成，具有较好的导电性和耐磨住。防闪络角隙为保护桥绝缘子而设，其角隙为220mm ，角隙件材质为不锈钢。整个分区绝缘器的泄漏距离1200mm 。用于钢铝接触线上时，总长度3058mm ，用于铜接触线上时，因接头线夹不同，总长度为2812mm 。滑道式菱形分段绝缘器具有结构简单、质量轻、便于安装维护、防污性能好的特点，可适应160KM/h 的行车速度，应用十分广泛。 三、电分相及分相绝缘装置 在单相交流牵引供电系统中，电力机车是由单相电供电的，为了平衡电力系统的U 、V 、W 各相负荷，一般要实行U 、V 相轮流供电，所以U 、V 相之间要进行分开称为电分相。电分相通常是由分相绝缘器实现的。在变电所出口处及两牵引变电所之间（供电臂末端）必须设电分相装置。分相绝缘装置根据其实现方法可分为分相绝缘器和锚段关节式电分相。 电分相装置包括分相绝缘装置和相应的线路标志构成。如图2—5—2所示。 图2-5-1 滑道式菱形分段绝缘器 1—接头线夹；2—18裙硅橡胶桥绝缘子；3—绝缘滑板；4—导流滑板；5—A 型引弧棒；6—B 型引弧棒
一种适应于高速电气化 铁路的接触网电分相 一、前言 随着列车速度的大幅度提高，器件式电分相对电力机车受电弓冲击大(俗称硬点)成为困扰我国电气化铁路提速改造的主要问题之一。由于锚段关节式电分相（以下简称关节式电分相）由两个绝缘锚段关节组成，消除了器件式电分相存在的硬点大问题，在我国新建电气化铁路及提速改造中被普遍采用。广深、武广、哈大、京秦、宁西线等铁路电气化改造、京广、陇海线铁路第五次大提速改造均采用了关节式电分相。正在建设中的胶济、郑徐、浙赣线以及计划建设中的京沪、武广、郑-西高速客运专线也计划采用关节式电分相。目前，世界大多数国家的高速电气化铁路电分相也均采用该种型式。 本文根据目前关节式电分相存在问题及意大利罗马-那不勒斯（Rome-Naples）高速电气化铁路采用的电分相设计原理，提出一种新型的三个绝缘锚段关节双中性段关节式电分相型式，可较好解决关节式电分相对电力机车受电弓多弓运行条件的限制，建议尽快在我国新建电气化铁路和提速改造中采用，实现接触网电分相改造的跨越式发展。 二、目前采用的关节式电分相存在的主要问题 1、由于绝缘锚段关节有三跨、四跨和五跨三种型式，锚段关节跨距长度不同，两个关节的衔接布置也有多种方式，关节式电分相存在四跨、五跨、七跨、八跨、九跨、十跨、十二跨等多种型式，中性
区距离也长短不一。这些关节式电分相的共同特点是均由两个绝缘锚段关节和一段接触网中性区组成。由于关节式电分相由两处空气绝缘间隙实现电气绝缘，即使是两个电气隔离的受电弓（如多机牵引、电力机车附挂、牵引机车后挂有接触网检测车、多弓运行的电动车组等情况）在受电弓间距不满足限制条件时都有可能造成相间短路（限制条件如表一所示）。实际运行中，这类故障已经多次发生。 表一我国部分电气化铁路关节式电分相限制多弓运行条件 为此，铁道部《第五次大面积提速调图有关规章制度标准暂行规定》的通知（铁运[2004]26号）中规定重联机车运行至锚段关节式电分相时必须单弓运行通过，这样就对重联机车或电动车组的机车乘务员提出了更高要求。在运行至关节式电分相时，乘务员不但要进行机车主断路器断、合电操作，还要降下其它受电弓。这样，在高速运行时机车乘务员就需频繁进行上述操作（如运行速度为160km/h时，8-10分钟需进行一次上述操作），无疑会增加乘务员的劳动强度。一旦遗忘或操作不及时就会造成接触网相间短路，烧断接触线或承力索，造成较大的供电事故，中断运输。
接触网工程课程设计 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 201 年月日
1 基本题目 1.1题目 电分相式锚段关节设计：对各类锚段关节进行分析比较，确定应用锚段关节实现电分相的条件，对电分相式锚段关节进行设计，在传统的器件式电分相方面上的改进。 1.2 题目分析 电分相是为了满足接触网不同相供电而在两相交接处设立的分相隔离装置，电分相类型和材质的不同对机车受电弓取流的稳定性、受电弓的质量、列车最高速度和牵引变电所继电保护等都有影响。当今电气化铁路不断提速，对行车安全要求很高，因此选用好电分相才对列车行车安全、稳定非常重要。为适应高速铁路的弓网受流，2005年国内颁布的《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》中规定：时速200 km以上接触网的电分相均采用带中性段的绝缘锚段关节式电分相。电分相锚段关节在设计上都必须满足以下几个最基本要求：保证受电弓的平滑过渡；每个断口（空气绝缘间隙）必须能满足相间绝缘要求；断口间距应与机车受电弓间距满足一定的配合关系，即有2个断口电分相锚段关节（含3个断口除外）的间距≠重联或大编组动车组允许同时升起的2个受电弓间的距离，防止2个受电弓同时将2个断口短接造成相间短路；设置位置符合线路坡度及距信号机距离要求。本文分析了传统器件式电分相与应用锚段关节实现电分相的特点以及使用电分相式锚段关节改进器件式电分相的方式。 2题目论述 2.1 概述 目前我国电气化铁路电力机车和动车都采用单相供电，为平衡电力系统各相负荷，牵引供电一般实行三相电源相序轮换供电，即电气化铁道牵引变电所向接触网供电的馈线是不同相的，保证铁路牵引供电网实现相与相之间电气隔离，在不同相供电臂的接触网对接处设置了绝缘结构，称电分相。我国高速铁路电分相一般设置在牵引变电所出口处及供电臂末端、铁路局分界处，主要由接触网部分、车载装置、地面信号装置等组成。 我国早期电气化铁路采用结构复杂的接触网八跨、六跨、五跨等双绝缘锚段关节组成的电分相（简称关节式电分相）。在20世纪80～90年代电气化工程改造中普遍采用绝缘材料制作的结构简单的器件式电分相。随着铁路不断提速，为了尽量减少接触网上硬点，保护机车受电弓和接触线，减少弓网事故率，满足列车受流要求，到20世纪末
无刷电机工作及控制原理(图解) 左手定则，这个是电机转动受力分析的基础，简单说就是磁场中的载流导体，会受到力的作用。 让磁感线穿过手掌正面，手指方向为电流方向，大拇指方向为产生磁力的方向，我相信喜欢玩模型的人都还有一定物理基础的哈哈。
让磁感线穿过掌心，大拇指方向为运动方向，手指方向为产生的电动势方向。为什么要讲感生电动势呢?不知道大家有没有类似的经历，把电机的三相线合在一起，用手去转动电机会发现阻力非常大，这就是因为在转动电机过程中产生了感生电动势，从而产生电流，磁场中电流流过导体又会产生和转动方向相反的力，大家就会感觉转动有很大的阻力。不信可以试试。 三相线分开，电机可以轻松转动 三相线合并，电机转动阻力非常大 右手螺旋定则，用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端就是通电螺旋管的N极。
状态1 当两头的线圈通上电流时，根据右手螺旋定则，会产生方向指向右的外加磁感应强度B(如粗箭头方向所示)，而中间的转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致，以形成一个最短闭合磁力线回路，这样内转子就会按顺时针方向旋转了。 当转子磁场方向与外部磁场方向垂直时，转子所受的转动力矩最大。注意这里说的是“力矩”最大，而不是“力”最大。诚然，在转子磁场与外部磁场方向一致时，转子所受磁力最大，但此时转子呈水平状态，力臂为0，当然也就不会转动了。补充一句，力矩是力与力臂的乘积。其中一个为零，乘积就为零了。 当转子转到水平位置时，虽然不再受到转动力矩的作用，但由于惯性原因，还会继续顺时针转动，这时若改变两头螺线管的电流方向，如下图所示，转子就会继续顺时针向前转动，
图文讲解无刷直流电机的工作原理 导读：无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。它的应用非常广泛，在很多机电一体化设备上都有它的身影。 什么是无刷电机？ 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。中小容量的无刷直流电动机的永磁体，现在多采用高磁能级的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。
无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。 无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。 位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。 采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。 采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。 采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。 看看这个工程师怎么说？
关于规范接触网关节式电分相设计的建议 一、前言 分相绝缘装置(简称电分相，下同)是25Kv50HZ电气化铁路实现相与相之间电气隔离必不缺少的设备。我国早期电气化铁路采用的电分相为结构复杂的接触网八跨、六跨、五跨等双绝缘锚段关节组成的气隙绝缘结构（简称关节式电分相，下同）。后来，引进和研制了绝缘材料制作的器件式电分相。这类电分相结构简单，在速度不太高的情况（140km/h以下）下能基本满足弓网关系要求，大大减少了施工和维修难度，在20世纪80-90年代电气化工程改造中被普遍采用。器件式电分相有一个极大优点，其中性区很短，特别适合在重载、大坡度区段使用。 近年来随着列车速度的大幅度提高，器件式电分相的硬点大成为困扰电气化铁路提速改造的主要问题之一。由于关节式电分相由两个绝缘锚段关节组成，消除了器件式电分相存在的硬点大问题，在20世纪末我国电气化铁路提速改造中又被普遍采用。目前，世界大多数国家的高速电气化铁路电分相也均采用该种型式。可以预见，它也必将成为我国高速电气化铁路的首选型式。 众所周知，器件式电分相依靠绝缘杆件实现相间绝缘，有电气连接的两个受电弓跨接在电分相两端才能造成相间短路，电气化区段的有关人员通常也认为只要单台电力机车禁止双弓、断电，就能安全通过电分相。但是，运营中发现，对关节式电分相，即使是两个电气隔离的受电弓（如多机牵引、电力机车附挂、牵引机车后挂有接触网检测车等情况）在一定的条件下仍可以造成相间短路（如图1所示）。据调查，这类故障在京广、哈大等线已采用
关节式电分相的电气化线路已经发生多次，而我国电气化铁路有关设计和管理人员对该问题还未引起足够的重视。本文就关节式电分相存在的问题进行分析，对电分相的设计及运行管理提出建议，供参考。 二、目前采用的关节式电分相存在的主要问题 关节式电分相由两个绝缘锚段关节和一段接触网中性区组成。由于绝缘锚段关节有三跨、四跨和五跨三种形式，跨距长度不同，两个关节的衔接布置也有多种方式，造成目前存在四跨、五跨、七跨、八跨、九跨、十跨、十二跨等多种型式，中性区距离也长短不一（参见图2—图7）。在运行中存在如下弊端： 1、由于关节式电分相由两处空气绝缘间隙实现电气绝缘，电力机车及所连挂的车辆多弓运行时，任何两个受电弓间距必须限制。否则，就可能造成两个受电弓滑板同时搭接在两个空气间隙引起接触网相间短路。关节式电分相的空间结构没有相对统一的标准，会给电力机车的运行和运输 组织增加难度。 2、由于我国《电力牵引供电设计规范》目前对关节式电分相没有统一的
电动飞机的动力，主要是指2个元件： 第一就是电机(Motor)，也称马达。 第二就是控制电机转速的调速器(Speed Controller)，很久之前早期的调速器是使用舵机控制可调电阻拨片来实现，此类称为机械调速器，现已退出历史舞台，仅能在一些复刻车架包装盒或者说明书上看到其照片。现在我们说调速器，都是指电子调速器，简称电调，英文Electronic Speed Controller，缩写ESC 按大类来分，可分为有刷动力和无刷动力。即有刷电调搭配有刷电机，以 及无刷电调搭配无刷电机。 有刷电机与无刷电机 车模用的电机，全部都是内转子电机，也就是电机外壳是固定的，靠里面 圆形转子转动。外转子的这里不予讨论，想要了解外转子与内转子的，可以自 行百度了解。 有刷电机：早期的电机，是将磁铁固定在电机外壳或者底座，成为定子。 然后将线圈绕组，成为转子，模型车用有刷电机常见都是3组绕线，下图就是 典型的有刷电机构造。
通过图片可见有刷电机最基本的组成部分除了定子，转子，还有碳刷，有 刷电机因此也叫碳刷电机，或者有碳刷电机。碳刷通过与绕组上的铜头接触， 让电机得以转动。但是由于由于高速转动时，会带来碳刷的磨损，因此有刷电 机需要在碳刷用完之后，更换碳刷。而铜头也会磨损，因此在有碳刷时代的竞 赛电机，除了更换碳刷，还需要打磨铜头，让铜头保持光滑。更换碳刷后还需 要磨合，让碳刷与铜头的接触面积最大化，以实现最大电流来提高电机的转速/ 扭矩。 无刷电机：既然有刷有以上的弊端，于是无刷便应运而生。 无刷是把线圈绕在定子上，然后把磁铁做成转子，转动的是磁铁，而不是 线圈，因此就没有了碳刷这个消耗品。 既然线圈固定了，那么如何让线圈产生变化的磁场呢?这就是为什么无刷需 要3根线的原因了。利用无刷电调，给线圈组对应地供电以产生相应的磁场， 就可以实现不停地驱动磁铁转子保持转动。 下图就是无刷电机的最基本原理，动画图十分简单易懂，就是我们现在主 流的2极电机的驱动原理。 总结：无论有刷电机还是无数电机，基本原理都是通过线圈产生磁场，然 后搭配永磁铁来驱动转子转动。有刷是把永磁铁做成定子，线圈做成转子。而 无刷则是把线圈做成定子，永磁铁做成圆形的转子。 电机使用小提示：玩家面向马达输出轴，马达以逆时针转动时，车架是前 进方向，则是标准的车架设计。如果某些车架使用非标设计，那么就会变成马 达逆时针转动时，车子反而后退。当然也有可能是一些轴车玩家安装过程出错，将差速的左右装反了，也会出现反向的错误。 有刷电调与无刷电调 有刷电调，说完有刷电机，自然要提及到有刷电调，有刷电调就是用来控 制有刷电机转速的设备了。
电调原理 内转子无刷电机换相原理： 三个绕组通过中心的连接点以“Y ”型的方式被联结在一起。整个电机就引出三根线A,B,C 。当它们之间两两通电时，有6种情况，分别是AB,AC,BC,BA,CA,CB 。 在图(a)中，AB 相通电，中间的转子（图中未画出）会尽量往绿色箭头方向对齐，当转子到达图(a)中绿色箭头位置时，外线圈换相，改成AC 相通电，这时转子会继续运动，并尽量往图(b)中的绿色箭头处对齐，当转子到达图(b)中箭头位置时，外线圈再次换相，改成BC 相通电，再往后以此类推。当外线圈完成6次换相后，内转子正好旋转一周（即360度）。 图a ：AB 相通电图(b)AC 相通电图(c)BC 相通电图(d)BA 相通电 图(e)CA 相通电图(f)CB 相通电 外转子无刷电机换相原理： 不管外转子还是内转子电机，都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB 的顺序进行通电换相。当然，如果你想让电机反转的话，可以按倒过来的次序通电：）。要说明一下的是，由于每根引出线同时接入两个绕组，所以电流是分两路走的。 在AB 相通电期间，只要一直监测电机的C 引线的电压，一旦发现它低于6V ，就说明转子已转过30°到达了t0和t1中间的位置，只要再等30°就可以换相了。检测到了C 相的过零点，那还要等转子转过30°才可以换相，转这剩下的30°究竟要花多少时间？（说明：一种比较简单的做法是近似认为转子转速在这0°~60°的小范围区间内基本是恒定的：从AB 相开始通电到检测出C 相过零的前半段时间，基本等于后半段的时间。所以只要记录下前半段的时间间隔T1，等过零事件出现后再等待相同的时间，就可以换相了！）。 图(a)AB 相通电图(b)转过60度图(a)AC 相通电图(b)转过60度
电气化铁路关节式电分相得研究 张与平 摘要:本文针对电气化铁路两种较常应用得关节式电分相得特点、存在得问题与解决得方案进行研究。。 关键词:电气化、电分相、锚段关节 一、关节式电分相得结构特点 1、七跨锚段关节式电分相结构分析 七跨式绝缘锚断关节式电分相,它就是由二个4跨绝缘锚段关节交叉组合而成,从头到尾共有七个跨距,故称七跨锚段关节式电分相。其原理就是利用2个四跨绝缘锚段关节得空气绝缘间隙来达到电分相得目得。中性区正常情况下不带电(无机车通过时),但不允许接地,其对地仍按25kv电压等级要求绝缘。一般考虑在关节处行车方向远端设置一台手动隔离开关,以疏导中性区得故障机车。七跨锚段关节式电分相如图1、2所示。 图1 七跨锚段关节式电分相结构图 图2 七跨锚段关节式电分相直线平面图 当电力机车准备经过电分相时,机车主断路器打开,受电弓不降弓通过。电力机车在电分相中性无电区范围内利用中性锚段来作工作支,使受电弓平稳得由一端正线锚段运行到另一端得正线锚段,该中性嵌入线从左侧得中1处变为工作支,到右侧
中2处开始抬升,变为非工作支,可保证约有100～150m长得中性区。机车乘务人员须按照设置得“断”、“合”、电力机车禁“停”标志断、合机车主断路器(如图3、4所示)。 为了保证电力机车正常通过绝缘锚段关节式电分相绝缘器,原则上要求单台受电弓升弓运行,确需多台受电弓同时升弓时,对受电弓间距离应做限制。 图3 下行方向行车标志得设置 图 4 上行方向行车标志得设置 2、八跨锚段关节式电分相结构分析 八跨锚段关节式电分相得结构如图5所示。图中Z表示直线区段;J表示绝缘锚段关节;ZJ为支柱装配形式。 图 5 八跨锚段关节式电分相得平面图不管就是哪种型式,其结构都就是利用2个绝缘锚段关节重合1跨或2跨,再增
电动自行车作为一种环保的交通工具已得到了广泛使用。直流无刷电机及控制器是电动自行车中的关键部件，其性能决定了整个系统的电能转换效率。控制器根据霍尔传感器输出信号，驱动3相全桥电路，实现对直流无刷电机的控制，因此霍尔信号的准确性及换相的实时性会直接影响电机的性能。在现有电动自行车控制器方案中，霍尔传感器信号的采集均采用软件扫描形式进行，换相操作也通过软件处理，换相误差大，实时性差，尤其对中高速电机更为明显。而英飞凌公司的XC866/846可以支持硬件霍尔信号采集、换相操作，且无需额外电路即可实现同步整流控制，单片机利用率高，电机控制性能好。 直流无刷电机控制 传统的直流无刷电机采用梯形波驱动方式，系统结构框图如图1a所示，MCU根据三个霍尔传感器信号调制PWM输出，PWM驱动波形如图1b所示。由于在这种控制方式下，电机端电压波形为梯形波，因此也称为梯形波控制。从图1中可以看出，PWM输出存在6种状态，对于每种状态，逆变桥的6个功率管中仅有2个工作，例如，当状态等于5时，CC60和COUT62对应通道开通。 图1：直流无刷电机控制拓扑结构及PWM驱动信号波形。 在PWM开通和关断期间，逆变桥内的电流如图2所示(以状态5为例)。当PWM开通时，电流经过M1，经过电机及M6返回电源。当PWM关闭时，续流电流经由D2(M2中的寄生二极管)、电机相线和M6返回电源。由于二极管D2的导通压降为0.6～1V左右，因此续流电流在这个二极管上会产生较大的损耗，当电机负载大、续流电流大的时候，损耗问题更加严重，将影响逆变器效率。
图2：简单梯形波控制中的电流示意图。 为减少续流电流在寄生二极管上产生的损耗，在一些应用中使用MOSFET作为逆变元件。由于MOFSET具有导通阻抗低、电流可以双向流动的特点，在M1关断，进入续流阶段时，开通M 2，使续流电流流经M2，由于MOSFET的导通阻抗极低，损耗很小，例如当续流电流为10A，MOSFET导通电阻10mΩ，二极管D2压降0.7v时，若续流电流流经D2时产生损耗为7W，而流经MOSFET时产生损耗仅为1W，因此使用这种控制方式可以减少损耗，提高逆变器的效率，在续流电流大的情况下效果更加明显。这种控制方式亦称为同步整流，电流示意图如图3a。由于MOSFET的上、下管需要交替开通，为避免直通的危险，需要添加死区时间。采用同步整流控制时，6路PWM的驱动波形如图3b所示。 图3：同步整流控制中的PWM驱动及电流示意图。 CCU6E霍尔传感器模式 捕获/比较单元6(CCU6E)是英飞凌的8/16位单片机中包含的专用电机驱动单元，内部结构如图4所示。CCU6E包含两个专用16位定时器(T12，T13)，可以产生各种PWM调制信号，支持交流电机、直流无刷电机、开关磁阻电机等多种电机控制，结构框图如图4所示。CCU6E还提供支持块交换和多相电机控制的多通道模式，并集成专用霍尔传感器模式，可在使用极少CPU 资源的前提下实现直流无刷电机的控制。
航模电调制作及程序 完工效果图QQ:99246665 电路原理图
PCB布局 C语言程序 /*############################################################################ + 无刷电机控制器 + A TMEGA8 At 8MHz + (c) 01.2007 Holger Buss + 只作私人用途
+ 准确性没有保证 + 未经我同意不得商业使用 + 该代码使用BL_Ctrl 1.0版已经开发的硬件 /############################################################################*/ #include "main.h" unsigned int PWM = 0; unsigned int Strom = 0; //ca. in 0,1A//电流 unsigned char Strom_max = 0; //最大电流 unsigned char Mittelstrom = 0; //平均电流 unsigned int Drehzahl = 0; // in 100UPM 60 = 6000 //转速 unsigned int KommutierDelay = 10; //换向延时 unsigned int I2C_Timeout = 0; unsigned char SIO_Timeout = 0; unsigned int SollDrehzahl = 0; //额定转速，计算转速 unsigned int IstDrehzahl = 0; //实际转速 unsigned int DrehZahlTabelle[256];//vorberechnete Werte zur Drehzahlerfassung //转速表unsigned char ZeitFuerBerechnungen = 1; //计算所用时间 unsigned char MotorAnwerfen = 0; //电机启动，（加速 unsigned char MotorGestoppt = 1; //电机停止 unsigned char MaxPWM = MAX_PWM; unsigned int CntKommutierungen = 0; //换向计数 unsigned int SIO_Drehzahl = 0; //串口速度 unsigned char ZeitZumAdWandeln = 1; //到AD转换的时间 //############################################################################ // void SetPWM(void) //############################################################################ { unsigned char tmp_pwm; tmp_pwm = PWM; if(tmp_pwm > MaxPWM) // 电流限制 { tmp_pwm = MaxPWM; PORTC |= ROT; //红色LED亮 } if(Strom > MAX_STROM) // 电流限制 { OCR1A = 0; OCR1B = 0; OCR2 = 0; PORTC |= ROT; //红色LED亮 Strom--;
一个无刷电调电路图！德国一个爱好者源创的，国外和国内一些朋友已做出来了，而且他们开发了多个版本软件，可以免费下载．版上已有朋友给出了连接．我再给一边把，可以自己去那里下源码． http://home.versanet.de/~b-konze/blmc_bko/blmc.htm 原理图 版图上面
元器件列表 Nr Name Wert Gehäuse Bemerkungen 1 C1 100n 805 2 C 3 100n 805 3 R36 100R 805 4 R38 100R 805 5 R40 100R 805 6 R02 10k 805 7 R04 10k 805 8 R06 10k 805 9 R08 10k 805
10 R11 10k 805 11 R18 10k 805 12 R19 10k 805 13 R24 10k 805 14 R25 10k 805 15 R29 10k 805 16 R31 10k 805 17 C2 10µ SMD-B 18 R05 20k 805 19 R20 20k 805 20 R21 20k 805 21 R22 20k 805 22 R26 20k 805 23 R27 20k 805 24 R30 20k 805 25 R03 2k2 805 26 R07 2k2 805 27 R09 2k2 805 28 R10 2k2 805 29 R12 2k2 805 30 R13 2k2 805 31 R14 2k2 805 32 R15 2k2 805 33 R16 2k2 805 34 R01 47k 805 35 R17 47k 805 36 R23 47k 805 37 R28 47k 805 38 R35 47k 805 39 R37 47k 805 40 R39 47k 805 41 C4 47µ extern 16V, low ESR, extern an die Pads der Stromversorgung zu löten 42 R32 680R 805 43 R33 680R 805 44 R34 680R 805 45 Q1 8MHz QARTZ-SMD Keramikresonator m. integr. Kondensatoren (Farnell) 46 IC2 AT90S2313-SO20 SO20 47 D1 BAS85 SOD80 Wahlweise Si-Diode (LL4841 o.ä.) 48 T1 BC847C SOT-23 49 T2 BC847C SOT-23 50 T3 BC847C SOT-23 51 X4 K1X1 1X01 Nur Lötpads zum Anschluss der Kabel bzw. des Programmier- oder Diagnoseadapters 52 X5 K1X1 1X01
无刷电机的驱动工作原理 1．三相驱动桥 下图为无刷电机的三相全桥驱动电路，使用六个N沟道的MOSFET 管(Q1～Q6)做功率输出元件，工作时输出电流可达数十安。为便于描述，该电路有以下默认约定：Q1/Q2/Q3称做驱动桥的“上臂”， Q4/Q5/Q6称做“下臂”。 图中R1/R2/R3为Q1/Q2/Q3的上拉电阻，连接到二极管和电容 组成的倍压整流电路(原理请自行分析)，为上臂驱动管提供两倍于电 源电压(2×11V)的上拉电平，使上臂MOSFET在工作时有足够高的VGS 压差，降低MOSFET大电流输出时的导通内阻，详细数据可参考MOS 管DataSheet。 上臂MOS管的G极分别由Q7/Q8/Q9驱动，在工作时只起到导 通换相的作用。下臂MOS由MCU的PWM输出口直接驱动，注意所 选用的MCU管脚要有推挽输出特性。
驱动桥全部选用N沟道MOSFET的好处： 大电流N沟道MOS可供选择的型号众多，货源充足便于购买，使用的MOSFET类型减少，间接降低采购元件的难度。 在图1中，上臂MOS管经过Q7/Q8/Q9驱动，逻辑电平和下臂MOS 刚好相反，这样的好处是，MCU上电时I/O默认为1，上臂MOS不会导通。只有下臂MOS导通，因此不会有电流经过驱动桥，消除了潜在电路隐患。 C8是整个电调的电源滤波电容，使用中一定要接上，否则无刷电机的反电动势叠加在电源上不能被滤除，由倍压电路整流后的电压高达30V左右，己接近MOSFET的VGS上限，可能会损坏MOSFET。 2．反电动势波形 上图所示为无刷电机运转中的理想反电动势波形，红线标出来的
是反电动势的过零点。两个虚线间是60度电气角度，不要理解成电机的机械角度。常用航模电机属于无刷三相六拍电机，每个电周期有六个状态。星形接法中(Y形)在每一时刻电机的通电线圈只有两相，另一相线圈悬空，悬空的线圈会产生反电动势，反电动势来源于电机磁体旋转而造成本线圈切割磁力线和另两相线圈通电时的互感。由于电机转动的瞬时角速度呈梯形波动，产生的反电动势也相应的呈梯形变化。但这些不是重要的，我们需要的只是准确的检测出过零点，为换相做准备。看上图中的第一个电周期过零点数目，三个线圈在时间轴上共出现6次过零点，和电周期的节拍数目相同。我们所要做的是，只要检测到过零点，就需要给电机换相了。 3．过零检测电路 用比较器检测过零点的基本电路接法，电机的相线(A/B/C)接比较