电机知识整理
- 格式:doc
- 大小:101.00 KB
- 文档页数:12
电机维修知识点总结一、电机的基本知识1. 电机的分类:电机按照使用电源不同,可以分为交流电机和直流电机。
根据结构不同,又可以分为异步电机和同步电机。
根据用途不同,可以分为发电机和驱动电机等。
2. 电机的结构:电机主要由定子和转子两部分组成。
定子是包含绕组和铁芯的部件,绕组是导电线圈,在磁场作用下产生电磁力。
转子是用来旋转的部件,有平行于主轴的旋转轴。
同时,电机还包括了机壳、端盖、轴承、风扇等部件。
3. 电机的工作原理:电机工作时,定子的绕组通电,产生磁场,而转子通过电磁力与磁场互相作用,从而产生机械运动。
这就是电机的工作原理。
二、电机维修知识点1. 电机的故障诊断:(1)电机不工作:可能是电源供电故障、电机绕组断路或短路、机械传动部件故障等。
(2)电机发热过高:可能是绕组短路、轴承磨损、电机风扇不良等。
(3)电机输出力矩不足:可能是电源电压不稳、机械传动系统故障、电机绕组故障等。
(4)电机噪声大:可能是轴承磨损、定子和转子之间摩擦不良等。
2. 电机的维修方法:(1)维修前检查:查看电机是否有明显故障迹象,比如发热、异味、异常声响等。
(2)拆卸电机:拆掉机壳和端盖,将定子和转子取出,检查绕组、铁芯、轴承等部件。
(3)清洗和修复:清洗电机内外表面,修复绕组断路或短路,更换磨损的轴承、密封圈等。
(4)组装电机:将修复好的部件重新组装,注意安装顺序和紧固力矩。
(5)试运行:按照检修标准,进行电机的试运行,检查各项指标是否正常。
3. 电机的维护方法:(1)定期检查:检查电机的外观和性能变化,及时发现潜在故障。
(2)清洁保养:保持电机内外清洁,避免灰尘、水汽等对电机的影响。
(3)加注润滑油:定期添加适量润滑油,确保轴承等部件的润滑良好。
(4)温度控制:对于高功率电机,应采取相应的散热措施,以减少发热对电机的影响。
三、电机的安全操作1. 电机运行安全:操作人员应了解电机的性能和工作原理,按照操作规程正确操作,未经授权人员不得擅自拆卸、维修电机。
电机基础知识一、电机定义电机:也称电动机(俗称马达),是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。
它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。
二、电机的分类三、电机的其他部分基础知识●什么叫绕组?答:电枢绕组是直流电机的核心部分,是铜质漆包线绕制的线圈。
当电枢绕组在电机的磁场中旋转都会产生电动势。
●什么叫磁场?答:在永磁体或电流周围所发生的力场及凡是磁力所能达到的空间或磁力作用的范围。
●什么叫磁场强度?答:定义载有 1 安培电流的无限长导线在距离导线 1/2 米远处的磁场强度为 1A/m (安培 / 米,国际单位制 SI );在 CGS 单位制(厘米 - 克 - 秒)中,为纪念奥斯特对电磁学的贡献,定义载有 1 安培电流的无限长导线在距离导线 0.2 厘米远处的磁场强度为 10e (奥斯特), 10e=1/4.103/m ,磁场强度通常用 H 表示。
●什么叫安培定则?答:用右手握住导线,让伸直的大拇指的方向跟电流方向一致,那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
●什么叫磁通?答:磁通又叫磁通量:设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,磁场的磁感应强度为 B ,平面的面积为 S ,我们定义磁感应强度 B 与面积 S 的乘积,叫做穿过这个面的磁通量。
●什么是定子?答:有刷或无刷电机工作时不转的部分。
轮毂式有刷或无刷无齿电机的电机轴叫做定子,此种电机可以叫做内定子电机。
●什么是转子?答:有刷或无刷电机工作时转动的部分。
轮毂式有刷或无刷无齿电机的外壳叫做转子,此种电机可以叫外转子电机。
●什么叫碳刷?答:有刷电机里面顶在换向器表面,电机转动的时候,将电能通过换向器输送给线圈,由于其主要的成分是碳,称为碳刷,它是易磨损的。
应定期维护更换,并清理积碳。
●什么是刷握?答:在有刷电机里面盛装并保持碳刷位置的机械导槽。
●什么是换向器?答:有刷电机里面,具有相互绝缘的条状金属表面,随电机转子转动时,条状金属交替接触电刷的正负极,实现电机线圈电流方向的正负交替变化,完成有刷电机线圈的换相。
电机必备知识点总结大全一、电机的工作原理1. 电机的基本原理电机的基本原理是利用电磁力产生机械运动。
当通入电流时,导体在磁场中受到安培力的作用,产生受力运动。
2. 电机的工作过程电机的工作过程可以分为电磁感应和电磁力的作用两个阶段。
在电磁感应阶段,电流通过导体产生磁场,导体在磁场中受到电磁感应力。
在电磁力的作用阶段,导体受到的电磁感应力产生机械运动,从而实现电能到机械能的转化。
3. 电机的转矩和速度电机的转矩和速度是描述电机工作特性的重要参数。
转矩是电机输出的力矩,速度是电机的转动速度。
电机的转矩和速度对于电机的工作性能和运行效果具有重要影响。
二、电机的分类1. 按照工作原理分类电机可以根据工作原理分为直流电机和交流电机。
直流电机是利用直流电源供电的电机,其工作原理是利用直流电流在磁场中产生安培力。
交流电机是利用交流电源供电的电机,其工作原理是利用交变电流在磁场中产生安培力。
2. 按照结构分类电机可以根据结构形式分为异步电机和同步电机。
异步电机是指转子和定子的转速之间存在差异的电机,常见的有感应电机和异步电动机。
同步电机是指转子和定子的转速同步的电机,常见的有同步电机和步进电机。
3. 按照用途分类电机可以根据用途分为通用电机和专用电机。
通用电机是指适用于各种场合的电机,常见的有三相感应电机和直流电机。
专用电机是指特定场合使用的电机,如风机电机、卷扬电机等。
4. 按照工作特性分类电机可以根据工作特性分为恒速电机和调速电机。
恒速电机是在额定负载下保持稳定转速的电机,常见的有同步电机和异步电机。
调速电机是可以根据负载要求调整转速的电机,常见的有直流电机、无刷电机等。
三、电机的选型1. 选型原则在选型电机时,需要考虑电机的工作要求、环境条件、安装空间等因素。
选型原则包括性能匹配、可靠性、效率、功率因数、安全性等方面。
2. 选型步骤选型电机的步骤包括确定工作要求、了解电机性能参数、选择适合的电机类型和规格、进行性能对比、最终确定合适的电机型号。
电机基础必学知识点
1. 电机的工作原理:电机是一种将电能转换为机械能的设备。
其工作
基于法拉第电磁感应原理,通过电流在磁场中产生力矩,使得电机旋转。
2. 电机的分类:电机可以根据不同的工作原理和应用领域进行分类。
常见的电机类型包括直流电机、交流电机、步进电机、同步电机等。
3. 电机的结构:电机通常由定子和转子组成。
定子是固定在机架上的
部分,上面有绕组。
转子则是可以转动的部分,通常由永磁体或绕组
构成。
4. 电机的控制方法:电机的控制方法可以通过调节电流、电压或转子
位置来实现。
常见的控制方法包括PWM调速、矢量控制、闭环控制等。
5. 电机的性能参数:电机的性能参数包括额定功率、额定转速、额定
电流、效率等。
这些参数可以用于评估电机的工作能力和效率。
6. 电机的应用领域:电机广泛应用于各个领域,包括工业制造、交通
运输、家用电器等。
不同领域对电机的要求和应用方式也有所不同。
7. 电机的维护保养:电机的维护保养包括定期清洁、检查电机运行状态、及时更换磨损部件等。
良好的维护保养可以延长电机的使用寿命。
8. 电机的能效标准:为了提高能源利用效率,许多国家和地区都制定
了电机的能效标准。
根据能效等级,电机可以分为多个等级,如IE1、IE2、IE3等。
以上是电机基础必学的一些知识点,了解这些知识可以帮助你更好地理解电机的工作原理和应用。
电动机基本知识介绍1.电机基本概念介绍:1.1电机的基本运行条件:1.1.1电机的现场运行条件:1)除非另有约定或规定,电机应适合于下列现场运行条件,如有偏差则按1.1.2条件进行修正2)海拔:应不超过1000m3)最高环境温度:应不超过40℃4)最低环境温度:对于任何电机应不低于-15℃,但在下述电机不低于0℃:A)额定输出功率>3300KW(KVA)/1000r/min;B)额定输出功率<0.6KW(KVA) ;C)带换向器;D)带滑动轴承;E)以水作为冷却介质的。
5)对于水冷电机或空水冷却的电机:冷却水温在+5℃~+25℃,特殊情况下最高不超过33℃;1.1.2电气运行条件:1)电源:三相50Hz或60Hz交流电机的电压应符合GB156《标准电压》所规定的标称电压。
选用电机的额定电压时,应考虑配电系统与用电系统两者电压的差别。
对静止变流电源供电的交流电动机,电压、频率和波形的规定均不使用,额定电压应按协议规定。
2)电压和电流的波形和对称性:对用于由交流发电机供电,频率为固定的电源上的交流电动机,供电电压谐波压因数(HVF)应不超过以下0.02。
HVF=(ΣU2n/n)1/2U N——谐波电压的标么值N——谐波次数(5、7、11、13)。
三相交流电动机在三相电压系统的电压负序分量不超过正序分量的1%(长期运行),或不超过1.5%(不超过几分钟的短时运行)且零序分量不超过正序分量1%的条件下运行。
即使HVF和负序分量和零序分量的限值在电机额定负载运行时同时发生,也不应导致在电机中产生任何有害的温度。
建议其温升或温度允许超过本标准规定限值,但不能超过10K。
3)运行期间电压和频率的变化:对用于由交流发电机供电(无论是地区供电或经电网),且频率为固定的电源上的交流电机,电压和频率的综合变化分为A和B两个区电机应能在区域A内连续运行,并实现规定的基本功能(对电动机应能输出额定转距),但其性能不必与额定电压和频率时的性能完全符合,可能呈现某些差异,温升可较额定电压和频率时高。
关于电机44个基本知识点1 . 单相变压器空载时的电流与主磁通不同相位,存在一个相位角度差aFe,因为存在铁耗电流。
空载电流是尖顶波形,因为其中有较大的三次谐波。
2 . 直流电机电枢绕组中流动的也是交流电流。
但其励磁绕组中流的是直流电流。
直流电动机的励磁方式有他励、并励、串励、复励等。
3 . 直流电机的反电势表达式为E =CE F n;而电磁转矩表达式则为Tem =CTFI。
4 . 直流电机的并联支路数总是成对的。
而交流绕组的并联支路数则不一定。
5 . 在直流电机中,单叠绕组的元件是以一个叠在另外一个之上的方式,串联而成的。
无论是单波绕组、还是单叠绕组,换向片将所有元件串联在一起、构成了一个单一的闭合回路。
6 . 异步电机又称感应电机,因为异步电机的转子电流是通过电磁感应而产生的。
7 . 异步电动机降压起动时,起动转矩减小,起动转矩和绕组的起动电流的平方成正比地减小。
8 . 一次侧电压的幅值、频率不变时,变压器的铁心的饱和程度是基本不变的,励磁电抗也基本不变。
9 . 同步发电机的短路特性是一条直线,三相对称短路时磁路是不饱和的;三相对称稳态短路时,短路电路为纯去磁的直轴分量。
10 . 同步电机励磁绕组中的电流是直流电流,励磁方式主要有励磁发电机励磁、静止整流器励磁、旋转整流器励磁等。
11 . 三相合成磁动势中没有偶次谐波;对称三相绕组通对称三相电流,其合成磁动势中没有3的倍数磁谐波。
12 . 三相变压器一般都希望有某一侧是三角形连接或者有某一侧中点接地。
因为三相变压器的绕组联结都希望有三次谐波电流的通路。
13 . 对称三相绕组通对称三相电流时,其合成磁动势中的5次谐波是反转的;7次谐波是正转的。
电机必备知识点总结图电机是将电能转换成机械能的设备,广泛应用于各种机械设备和工业生产中。
掌握电机的基本知识对于工程师和技术人员来说是非常重要的。
本文将总结电机必备的知识点,包括电机的工作原理、分类、特性和应用。
一、电机的工作原理1. 电机的工作原理是利用电磁力的作用,将电能转换成机械能。
电机的基本原理是根据安培定律和洛仑兹力定律,当电流通过导体时,会在导体周围产生磁场,从而产生磁场力作用在导体上。
2. 根据电机的工作原理,可以将电机分为直流电机和交流电机。
直流电机是利用直流电流在磁场中产生力矩,实现电能转换成机械能;而交流电机则是通过交变电流在磁场中产生旋转磁场,从而实现电能转换成机械能。
3. 电机的工作原理还包括转子和定子之间的相互作用,通过磁场的变化产生磁场力,从而驱动转子旋转,实现功率输出。
二、电机的分类1. 按照不同的工作原理和结构,电机可以分为直流电机、交流电机和异步电机等。
直流电机分为直流直流电机和交流直流电机,直流电机主要用于需要可调速、大起动力矩和精密控制的场合;而交流电机又分为感应电机、同步电机和永磁同步电机等,广泛应用于家电、工业生产和交通运输等领域。
2. 按照不同的电源类型,电机还可以分为单相电机和三相电机。
单相电机主要用于家用电器和小功率设备;三相电机则主要用于工业生产和大功率设备。
3. 根据电机的用途和结构特点,还可以将电机按照功率、转速、结构形式、绝缘等级等进行分类。
三、电机的特性1. 电机的特性包括静态特性和动态特性。
静态特性是指电机在稳态运行状态下的特性,主要包括电机的电气特性和机械特性;动态特性是指电机在启动、加速、减速和停止等过程中的特性变化。
2. 电机的静态特性包括工作特性曲线、效率曲线、起动特性、定子电阻、定子漏抗、短路特性等;动态特性包括启动时间、加速时间、减速时间、转速波动、负载变化对电机的影响等。
3. 电机的特性还包括电磁特性、机械特性、热特性等。
电磁特性主要指电机的磁感应强度、励磁电流、磁路特性等;机械特性包括电机的转矩-转速特性曲线、机械效率、机械噪声等;热特性包括电机的温升、散热设计、绝缘等级等。
电机必备知识点总结一、电机的分类1. 按照电源供给方式分:直流电机和交流电机。
2. 按照工作原理分:感应电机、同步电机、步进电机等。
3. 按照使用场景分:家用电机、工业电机、特种电机等。
二、电机的基本原理1. 电机的磁场原理:电机是利用电流在磁场中产生力的原理来实现电能转换。
2. 电机的电磁感应原理:利用磁场的变化产生感应电流,并在导体中形成力矩来实现电能转换。
3. 电机的电动原理:通过外加电源使电机转子形成磁场,从而与定子的磁场相互作用来产生力矩,推动电动机转动。
三、电机的结构与工作特性1. 电机的结构:电机通常由定子、转子、端盖、轴承等构成,根据不同的类型和用途,结构会有所不同。
2. 电机的工作特性:电机在励磁条件下的速度、功率、效率等参数是电机性能的重要指标,也是电机设计和选型的依据。
四、电机的性能参数1. 额定功率:电机能持续输出的功率。
2. 额定转速:电机额定负载下的转速。
3. 额定电流:电机额定工作条件下的电流。
4. 额定效率:电机在额定条件下的能量转换效率。
五、电机的控制技术1. 电机的调速控制:通过改变电机的供电电压、频率和转子电流来改变电机的转速。
2. 电机的启动控制:通过电机的起动器和软启动器来实现电机的平稳启动。
3. 电机的制动控制:通过电机的电阻制动、电磁制动等来实现电机的快速停止。
六、电机的维护与保养1. 定期检查电机的绝缘电阻和接地性能,并进行维护和绝缘处理。
2. 保持电机通风良好,防止灰尘和异物对电机的影响。
3. 定期检查电机的轴承和润滑油脂,及时更换磨损的部件和润滑材料。
以上就是电机的基本知识点的总结,希望对你有所帮助。
如果你对电机的学习有兴趣,可以继续深入学习电机的原理、设计、应用等方面的知识。
电机知识点汇总电机是一种将电能转化为机械能的装置,广泛应用于工业、交通、家电等领域。
在本文中,我们将系统地介绍电机的一些基本知识点,帮助读者更好地理解和应用电机技术。
1.电机的基本原理电机的基本原理是通过电流在磁场中产生力矩,从而驱动电机转动。
根据不同的工作原理,电机可分为直流电机和交流电机两大类。
2.直流电机直流电机是最常见的一种电机类型,其核心部件为电枢和电磁场。
当通电时,电流通过电枢产生磁场,与电磁场相互作用形成力矩,使电机转动。
直流电机具有结构简单、控制方便等特点,广泛应用于家电、自动化设备等领域。
3.交流电机交流电机是利用交流电产生的旋转磁场驱动转子转动的电机。
常见的交流电机有异步电机和同步电机两种类型。
异步电机是最常见的一种交流电机,其工作原理是通过旋转磁场的相对速度差,产生感应电动势从而驱动转子转动。
同步电机则是通过与旋转磁场同步运动,实现精确控制和高效率。
4.电机的特性参数了解电机的特性参数对于正确选择和应用电机至关重要。
其中,最常见的特性参数包括额定功率、额定转速、额定电压、效率等。
额定功率是指电机能连续输出的功率,额定转速是指电机在额定电压下的转动速度,额定电压是电机正常工作的电压范围,效率则是指电机输出功率与输入功率之比。
5.电机的控制方法电机的控制方法多种多样,根据不同的应用场景和要求选择合适的控制方式非常重要。
常见的电机控制方法包括直流电机的PWM调速、交流电机的变频调速、步进电机的开环控制和闭环控制等。
PWM 调速是通过改变直流电机供电电压的占空比来实现速度控制,变频调速则是通过改变交流电机的供电频率来实现速度控制。
6.电机的应用领域电机广泛应用于各个领域,包括工业生产、交通运输、家庭电器等。
在工业生产中,电机用于驱动各种设备和机械装置,如风机、泵等;在交通运输中,电机被广泛应用于汽车、电动车、高铁等交通工具;在家庭电器中,电机驱动洗衣机、冰箱、空调等家电设备。
7.电机的维护保养正确的维护保养能够延长电机的使用寿命和提高工作效率。
电机实用知识点总结一、电机的基本工作原理电机是将电能转换为机械能的设备,其基本工作原理是依靠电磁感应定律。
当导体在磁场中运动时,会产生感应电动势,从而在导体两端产生电压,导致电流的产生。
而电流会受到磁力的作用而产生力矩,驱动电机的转动。
根据这一基本原理,电机可以分为直流电动机和交流电动机两大类。
1. 直流电动机直流电动机是利用直流电源供电的电机,其结构简单,运行可靠,调速性能好。
在直流电动机中,电流通过电枢产生磁场,而电枢则受到外界磁场的作用而产生力矩转动。
直流电动机可以进一步分为分别励、串联励和复合励三种类型,根据其励磁方式的不同而运行特性也各异。
2. 交流电动机交流电动机是利用交流电源供电的电机,其结构复杂,但能适应各种负载和工况,应用范围广。
在交流电动机中,电流的方向和大小会不断变化,导致电机的磁场也不断变化,从而产生旋转磁场,驱动电机的转动。
根据旋转磁场的产生方式,交流电动机又可分为感应电动机和同步电动机两大类。
二、电机的分类根据电机的工作原理不同,可以将电机分为直流电动机和交流电动机两大类。
而根据其结构和用途不同,则可以细分为以下几种类型:1. 直流电动机(1)永磁直流电动机:不需要外部励磁,结构简单,运行可靠。
(2)串联直流电动机:适用于大功率、启动扭矩大的场合。
(3)分别励直流电动机:适用于需要精确调速的场合。
2. 交流电动机(1)感应电动机:结构简单,适用于起动转矩要求不高的场合。
(2)同步电动机:运行稳定,适用于需要精确同步转速的场合。
(3)异步电动机:运行可靠,适用于大功率负载和变频调速的场合。
3. 特种电动机(1)步进电机:适用于需要精确定位和控制的场合。
(2)直线电动机:将旋转运动转换为直线运动,适用于需要直线驱动的场合。
三、电机的选型在选择电机时,需要考虑以下几个方面的因素:1. 功率和转速根据负载的功率和转速需求,选择相应的电机型号和规格。
一般来说,功率越大的负载需要的电机越大,而转速要求越高的负载需要的电机也越大。
直流电动机(DCM)⏹优点:直流电动机在电力驱动性能卓越,速度控制比较简单,控制技术成熟。
所以在早期的电动汽车上多采用直流电动机,特别是在公共运输汽车上。
⏹缺点:驱动系统体积大,效率与可靠性低,需经常维护,电机带有机械换向器(电刷)等原因,限制了电动机的过载能力和速度的进一步提高。
⏹现状:晶体管功率半导体的发展使交流感应电动机和永磁电动机已趋于成熟,在新研制的混合动力电动汽车上已经基本不用直流电动机。
感应电动机(IM)⏹优点:结构简单,可靠性高,对环境适应性好,成本和维护费用低,转速范围可达12000-15000r/min,效率较高,与直流电动机相比,体积可减小一半。
驱动技术也最成熟,是广泛运用的混合动力驱动电机。
⏹缺点:损耗高,需要对电机不断冷却,效率比永磁同步电机、开关磁阻电动机低,功率因素也比永磁无刷电动机低,对于高速度、大功率电机需要用大功率功率变化器,恒功率区域较小等等,这都对感应电机在混合动力电动汽车中的应用有很大的影响。
⏹现状:是应用最广、生产量最大的电动机,在市场上所有的中小型电机中约占75%。
⏹应用:●美国GM公司的EVI采用功率为102kW的IM;●菲亚特公司生产的T empra并联式混合动力电动汽车采用额定功率为21.5kW的IM;●Volvo生产的串联式混合动力电动汽车采用2台额定功率为65kW的IM;●一汽解放客车CA6110HEV也采用了IM。
无刷直流电动机(BDCM)⏹优点:功率密度大,转速和转矩密度高,易冷却;⏹缺点:采用方波驱动,存在一定程度的振动,控制精度不高;⏹现状:被应用于大量的电动汽车上;⏹应用:●清华大学研发的EV6580电动汽车采用BDCM;●深圳明华生产的复合电动中巴等采用BDCM。
永磁同步电机(PMSM)⏹优点:结构上与无刷直流电动机相似,但采用正弦波驱动,所以在具备BDCM优点的同时,还具有低噪声,体积小,功率密度大,转动惯量小,脉动转矩小,高控制精度的特点,特别适用于混合动力电动汽车电机驱动系统,以达到减小系统体积,改善汽车加速性能和行驶平稳度等目的;⏹缺点:暂无资料⏹现状:受到了全世界各大汽车生产厂家的重视,特别是日本在电动汽车用的PMSM及其控制方法上开展了很多研究,并取得了显著的成果。
⏹应用:●丰田Prius混联式混合动力电动汽车采用了额定功率为33kW 的PMSM;●日本Nissan公司生产的Altra EV使用了额定功率为62kW的PMSM;●Honda公司的混合动力电动汽车Insight采用了额定功率为10kW的PMSM。
开关磁阻电动机(SRM)⏹优点:结构简单牢固,没有换向器,转子上没有绕组和永磁体,只在定子上有集中绕组,维护修理容易,成本低,调速范围宽,转速可高达15000-20000r/min,控制灵活,并能故障运行;⏹缺点:运行时噪声、转矩纹波大,强非线性,功率变换器的结构复杂,过多的电流波动和电磁干扰噪声等严重的影响了它的运用,控制方法还不够成熟;⏹现状:作为一种新型的电动机越来越受到人们的注意,并被认为是混合动力电动汽车驱动电机中最有潜力的电机之一。
SRM本身可以运行于极宽的恒功率区,转矩-速度特性适合于电动汽车,而且在很广的范围内保持高效率,更加适合电动汽车动力性能要求。
SRM目前的电动汽车上应用还较少。
⏹应用:●霍顿汽车公司的ECOmmodore;●东风汽车的EQ6110HEV公交车;●二汽集团开发的EQ6690型电动汽车采用SRMD。
混合动力电机的工作区域汽车用电机传动系统的特性曲线如下图所示,这条特性曲线分为两个区域:⏹I区:恒转矩区,功率随转速的提高线性增加;⏹II区:恒功率区,转矩随着转速的提高呈双曲线衰减。
对于城市工况下和山区旅游用汽车,经常处于起动、停车,加速、减速的状态,转速小,但要求输出转矩的变化较大,需要克服惯性阻力,因此这种工况下的汽车绝大多数时间运行于恒转矩区中;对于行驶于高速公路上的汽车而言,汽车行驶比较平稳,车速高,没有特别大的加、减速情况,转矩消耗比较小,主要用来克服行驶阻力,大多数时间运行于恒功率区电机控制技术的发展变压变频(VVVF) 开环调速:早期交流调速采用的控制方式,基频以下采用恒压频比控制,低速时通过提升电压来获得大转矩,基频以上采用弱磁升速。
开环调速方式导致动态性能很差,另外在某些速度段的振荡也影响了稳态性能,由于实现简单,目前仍广泛应用于风机和泵类等对控制性能要求不高的场合。
滑差频率控制:在VVVF开环调速之后出现,是一种基于电机稳态模型的速度闭环控制方式,可以获得比较好的稳态性能,在早期的一些轧钢、电力机车上得到了比较广泛的应用。
基于电机稳态模型的,在动态过程中转矩和磁链的变化并没有得到很好的控制,因此动态性能比较差,不能满足现代高性能调速的要求。
变频调速:20世纪50年代中期,晶闸管的研究开创了电力电子发展的新时代,同时也使交流调速产生了一次飞跃,告别低效耗能的不能调速或串电阻、电磁离合器等调速方式;其中:1964年引入了在通信领域常用的脉宽调制(PWM)思想;1971年提出了交流电机磁场定向控制原理和定子电压坐标变换,在此基础上发展起来的矢量控制是交流调速史上的一次质的飞跃。
矢量控制通过引入坐标变换,实现了交流电机的磁链和转矩的解祸,这样可以在保持磁场定向的情况下模仿直流电机进行转矩控制,使交流电机的动态性能可以与直流电机相媲美。
矢量控制使交流调速步入了高性能的调速时代,但却引出了新的问题,比如控制对电机参数的依赖比较大,如果预先没有准确辨识电机参数,或电机在运行过程中发生了变化,将导致磁场定向不准,并影响到转矩输出的动、静态性能。
1985年提出了直接转矩控制(DTC)的方法采用空间矢量的分析方法,直接在定子坐标系下计算和控制交流电动机的转矩,采用定子磁场定向,借助于离散的两点式调节(Band-Band控制)产生PWM信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态性能。
它不需要对转矩和磁链进行解祸,因此没有复杂的坐标变换,没有通常的PWM信号发生器。
他的控制思想简单,控制手法直接,信号处理的物理概念明确。
直接转矩控制系统的转矩响应迅速,限制在一拍以内,且无超调,是一种具有高静动态性能的交流调速方法。
现代功率器件技术的发展是非常快速的。
上世纪80年代以来以GTO,BJT,MOSFET为代表的自关断器件得到了长足的发展,尤其是以IGBT, IGCT为代表的双极型复合器件的惊人发展,使得电力电子器件沿着大容量、高频、易驱动、低损耗和智能模块的方向推进。
伴随着器件的发展,高压大容量逆变器也日益高性能化。
以IGBT为例,耐压4500V和6500V的器件也开始商品化了。
微电子技术的发展也是惊人的,尤其是DSP技术,以TI, AD和Motorala为代表的DSP研发和生产公司已经使DSP的处理能力达到上百兆赫兹,这为复杂的高性能控制算法提供了坚实的基础。
矢量控制是一般应用永磁同步电机(PMSM)系统中采用的优良的控制方式。
为扩展电机速度范围,许多PMSM系统采用弱磁控制策略,或采用与之本质相同的相位超前控制策略。
目前高性能电动汽车用PMSM系统也采用矢量控制方式,采用弱磁控制策略扩展电动汽车的速度范围。
但采用上述一般的PMSM系统控制技术应用于电动汽车需要进一步解决一些特殊的技术难题,例如保证汽车快速起动的动力学性能:提高车载蓄电池的有效利用以延长汽车一次充电续行里程:系统可靠性和鲁棒性的保证等。
起动、加速等动力学性能的提高是加速电动汽车实用化的关键之一,直接转矩控制(DTC)与矢量控制相比具有更好的动态性能。
目前,感应电机驱动的电动汽车用DTC控制器已研制成功,但是永磁同步电机的直接转矩技术却还不是很成熟。
永磁同步电机直接转矩控制的发展现状直接转矩控制(DTC)是继矢量控制之后出现的一种新型交流调速技术,由德国的Depenbrock教授在1985年提出,控制对象是感应电机。
DTC问世以来得到了国内外学者们的强烈关注,并发表了大量关于研究感应电机的DTC方法的论文。
目前感应电机的直接转矩控制技术已经日趋成熟,在德国己经进入了实用阶段,主要应用于大功率列车的主传动系统中。
基于直接转矩控制的通用变频器--ABB公司研制的ACS600也已经出现,同时也出现了大量关于感应电机驱动的电动汽车用直接转矩控制的相关研究。
永磁同步电机(PMSM)的直接转矩控制与感应电机相比,技术相对滞后。
主要原因在于:由于转子结构的差异,Pu6`1M系统不能照搬感应电机的直接转矩控制理论,诸如零空间电压矢量对电机定子磁链与电机的输出转矩的作用等;PMSM系统从矢量控制到直接转矩控制的简化程度远没有感应电机相应的简化程度大,因此PMSM的直接转矩控制还没有受到足够的重视。
近年来,国外学者开始将直接转矩控制技术引入到PMSM中,英国、意大利、芬兰、美国、日本、澳大利亚、加拿大等国家的学者在PMSM的直接转矩控制方式下的系统实现、弱磁、磁链选择、无位置传感控制、降低转矩脉动、定子电阻辨识等方面都进行了初步研究。
总的来讲,这方面的研究不多,更不够深入,没有出现实用化的成果。
国内在该方向上的研究很少,目前仅有南京航空航天大学、浙江大学、天津大学等几家单位刚刚开始相关的研究。
直接转矩控制技术的诸多特点决定了其在混合电动汽车的电机传动系统中有着非常实用的价值,将直接转矩控制用于混合动力电动汽车将能全面提高电动汽车各项性能。
永磁同步电机的特点由于永磁材料的使用,使得永磁同步电动机有如下共同特点:电机电磁转矩纹波系数小,运行转速平稳,动态响应快速,过载能力强。
同步电动机比异步电动机对电压和负载转矩的扰动具有更强的承受能力。
异步电动机负载转矩发生变化时,要求电机的转差也跟随变化,即电机的转速发生相应的变化,但是系统转动部分的转动惯量阻碍电机转速的相应变化,从而降低了电机响应的频率。
永磁同步电动机的负载转矩发生变化时,仅需要电机的功角适当改变,而转速维持在原来的同步逮不变,转动部分的转动惯量不会影响电机转矩的快速响应。
永磁同步电动机的瞬间最大转矩可以达到额定转矩的三倍以上,使得永磁同步电机非常适合在负载转矩变化较大的工况下运行。
高功率因数、高效率。
永磁同步电动机与异步电动机相比,根本不需要无功励磁电流,以致能够得到比异步电动机高很多的功率因数,进而得到相对更小的定子电流和定子铜耗,并且永磁同步电机在稳态运行时没有转子铜耗,进而可以因总损耗降低而减小风扇容量甚至去掉风扇,从而减小甚至省去了相应的风摩损耗。
这样,它的效率比同规格的异步电动机可以提高2-8个百分点。
与电励磁同步电动机相比,永磁同步电动机省去了励磁功率,提高了效率,使得控制更为方便。
而且,永磁同步电动机在25%-120% 额定负载范围内均可以保持较高的功率因数和效率,使轻载运行时节能效果更为显著,在长期的使用中可以大幅度地节省电能。