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电励磁双凸极电机

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1 市场前景

电励磁双凸极高速电机是在成熟产品开关磁阻电机和永磁双凸极电机基础上研制开发的产品。该电机具备了开关磁阻电机和永磁双凸极电机的优点,用电励磁代替电机永磁结构,使电机结构和制造工艺都非常简单,可靠性高、成本低,特别适用于高速运行。因电机转子上无铸铝和嵌线,定子上有集中绕组,容易冷却,效率高,调速性能好。

电机是一种实现电能的装置,它在国民经济的各个领域和人们的日常生活中发挥着不可替代的作用。

目前,直流调速电机和高压电机在工业中占有很大比重,但因直流调速电机有电刷,机械换向会

产生火花,不能用于易燃易爆和环境恶劣的场所;变频电机调速范围较小。而电励磁双凸极高速电机完全可解决上述各种问题,能够取代直流电机和变频电机。因此,它具有很好的市场前景。

我国电机行业的发展趋势是:产品向多用途、多品种和多适应性方向发展;机电一体化电机发展空间较大;高效节能电机将成为开发重点;可靠性高、寿命长、噪音低、重量轻和外形美观的电机被市场看好。国际上对电机的需求呈增长趋势。

电励磁双凸极高速电机就是一种新型节能高效产品,它由于独特的定、转子结构使稳定性增加、效率增加、成本降低,能满足市场的需求。

浅谈电励磁双凸极电机

袁留明

(江苏航天动力机电有限公司,江苏 靖江 214523)

摘要:

电励磁双凸极高速电机是一种新型节能高效产品,它具备高稳定性、高效率、低成本等优点,能满足市场的需求。江苏航天动力机电有限公司研制的双凸极高速电机系统是一种新型调速驱动系统,除以上优点外,还实现了系统调速智能化、调速范围广等特点,在各个领域都能广泛应用。文章对电励磁双凸极电机市场前景进行了介绍,并对江苏航天动力机电有限公司研制的双凸极高速电机系统的市场竞争力进行分析,希望对相关专业读者起到借鉴作用。

关键词:

电励磁双凸极电机;调速驱动系统;开关磁阻电机;永磁双凸极电机;市场前景;市场竞争中图分类号:

TM302 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)30-0093-022012年第30期(总第237期)NO.30.2012

(CumulativetyNO.237)

4 锅炉抢修需紧急冷却可采取锅炉换水的

方法以降低汽包壁温差

在事故抢修时,可采取换水的方法加快冷却速度。即在保持汽包高水位的情况下,尽量保持给水温度在100℃以上,并在向锅炉上水的同时,适当依次开启锅炉定排放水,利用适当的换水量,使锅炉不断得到冷却。

对于自然循环锅炉来说,汽包是锅炉内加热、

蒸发、过热这三个过程的连接枢纽。在实际操作中,只要加强调整,精心维护,控制好锅炉启动初期的升温升压、锅炉停炉后的降温降压及防水过程,就一定能将汽包壁温差控制在规定范围内,从而延长汽包的使用寿命。

作者简介:刘涛(1981-),男,陕西韩城人,大唐韩城第二发电有限责任公司助工,研究方向:发电厂热能动力。

(责任编辑:周 琼)

电机的励磁方式

旋转电机中产生磁场的方式。现代电机大都以电磁感应为基础,在电机中都需要有磁场。这个磁场可以由永久磁铁产生,也可以利用电磁铁在线圈中通电流来产生。电机中专门为产生磁场而设置的线圈组称为励磁绕组。由于受永磁材料性能的限制,利用永久磁铁建立的磁场比较弱,它主要用于小容量电机。但是随着新型永磁材料的出现,特别是高磁能积的稀土材料如稀土钴、钕铁硼的出现,容量达百千瓦级的永磁电机已开始研制。 一般的电机多采用电流励磁。励磁的方式分为他励和自励两大类。 他励由独立的电源为电机励磁绕组提供所需的励磁电流。例如用独立的直流电源为直流发电机的励磁绕组供电;由交流电源对异步电机的电枢绕组供电产生旋转磁场等等。前者为直流励磁,后者为交流励磁。同步电机按电网的情况,可以是转子的励磁绕组直流励磁,也可以定子上由电网提供交流励磁,一般以直流励磁为主。如直流励磁不足,则从电网输入滞后的无功电流对电机补充励磁;如直流励磁过强,则电机就向电网输出滞后的无功电流,使电机内部磁场削弱。采用直流励磁时,励磁回路中只有电阻引起的电压降,所需励磁电压较低,励磁电源的容量较小。采用交流励磁时,由于励磁线圈有很大的电感电抗,所需励磁电压要高得多,励磁电源的容量也大得多。 他励式励磁电源,原来常用直流励磁机。随着电力电子技术的发展,已较多地采用交流励磁机经半导体整流后对励磁绕组供电的方式励磁。励磁调节可以通过调节交流励磁机的励磁电流来实现;也可以在交流励磁机输出电压基本保持不变的情况下,利用可控整流调节。后者调节比较快速,还可以方便地利用可控整流桥的逆变工作状态达到快速灭磁和减磁,从而取消常用的灭磁开关。前一种方式,整流元件为二极管,如把它和交流励磁机电枢绕组、同步电机励磁绕组一起都装在转子上,则励磁电流就可以直接由交流励磁机经整流桥输入励磁绕组,不再需要集电环和电刷,可构成无刷励磁系统,为电机的运行、维护带来很多方便。当然整流元件、快速熔断器等器件在运行中均处于高速旋转状态,要承受相当大的离心力,

直流电机各种励磁

并励直流电动机【有硬的机械特性】、转速随负载变化小、磁通为一常值,转矩随电枢电流成正比变化,相同情况下,【起动转矩比串励电动机小】,【适用于转速要求稳定,而对起动转矩无特别要求的负载】。 串励直流电动机【有软的机械特性】、转速随负载变化较大、负载轻转速快、负载重转速慢、 转矩近似与电枢电流的平方成正比变化,【起动转矩比并励电动机大】,【适用于要求起动转矩特别大,而对转速的稳定无要求的运输拖动机械】。 汽车上采用串励直流电动机,它具有以下特点。 ①启动转矩大。串励式直流电动机的电磁转矩在磁路未饱和时与电枢电流的平方成正比。在启动瞬间,由于启动机的阻力矩很大,启动机处于完全制动的情况下,转速为0,因电枢反应引起的反电动势也为0,此时电枢电流达到最大值,产生最大转矩,从而使发动机易于启动。 ②轻载转速高,重载转速低。 还有一个优点就是采购成本低.当然缺点也有,比如噪音大,转速小,有刷电 机还要定期更换碳刷 直流电机按照励磁种类可以分为:串励,并励,复励和他励。串励只是直流电机其中的一种励磁方式而已。他的结构就是励磁回路和电枢回路相串联,励磁电流和电枢电流相同。 定义 定义输出或输入为直流电能的旋转电机,称为直流电机,它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机,将机械能转换为电能。 直流电机的结构 由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到,直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子,定子的主要作用是产生磁场,由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子,其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势,是直流电机进行能量转换的枢纽,所以通常又称为电枢,由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。 1. 定子 (1)主磁极 主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成。铁心一般用0.5mm~1.5mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成,分为极身和极靴两部分,上面套励磁绕组的部分称为极身,下面扩宽的部分称为极靴,极靴宽于极身,既可以调整气隙中磁场的分布,又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成,套在主磁极铁心上。整个主磁极用螺钉固定在机座上, 1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极

新型轴向磁通双凸极永磁发电机的设计与分析

第48卷 2015年 第6期6月 MICROMOTORS Vol.48.No.6 Jun.2015 新型轴向磁通双凸极永磁发电机的设计与分析 彭 鹏,张广明,梅 磊,王德明 (南京工业大学自动化与电气工程学院,南京211816) 摘 要:提出了一种新型结构轴向磁通的双凸极电机。通过磁路法和有限元法实现发电机参数设计,给出定转子尺寸,永磁体大小,绕组数等参数。利用有限元方法对提出的新型电机进行了静态分析,得到空载情况下,不同转子位置时的磁场分布,磁链等特性。仿真结果证明所设计的新型电机同时具有双凸极和轴向磁通电机的特性,与理论分析一致,具有实用性。 关键词:双凸极永磁;轴向磁通;有限元分析 中图分类号:TM352 文献标志码:A 文章编号:1001-6848(2015)06-0028-04 DesignandAnalysisofaNovelAxialFluxPermanentMagnet GeneratorWithDoublySalientStructure PENGPeng,ZHANGGuangming,MEILei,WANGDeming (SchoolofAutomationandElectricalEngineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing211816,China)Abstract:Anewtypeofaxialfluxpermanentmagnetgeneratorwithdoublysalientstructurewasproposed.Bymeansofmagneticcircuitmethodandfiniteelementmethod,parametersofthenewgeneratorwereobtained,includingsizeofstators,rotorsandmagnet,numbersofwindings,etc.ThenewlyproposedgeneratorwasanalyzedbyFEM.Fielddistributions,linkageandothercharacteristicswithdifferentrotorpositionsinno-loadoperationswereachieved.Thesimulationtestifiesthat,inaccordwiththeoreticalanalysis,thenewlydesignedgeneratorwithcharacteristicsofbothdoublysalientmotorsandaxialfluxmotorsispractical.Keywords:doublysalientpermanentmagnet;axialflux;finiteelementanalysis 收稿日期:20140910 基金项目:国家自然科学基金项目(51277092,51307080)作者简介:彭 鹏(1990),硕士,研究方向为电机设计与分析。 张广明(1965),博士,教授,研究方向为智能控制理论及应用、机电系统综合控制。 梅 磊( 1979),博士,研究方向为飞轮储能技术的研究,电机起动/发电技术、磁悬浮轴承技术。王德明( 1956),博士,教授,研究方向为电磁与能量转换,机电工程。0 引 言 双凸极永磁电机(DoublySalientPermanentMag-netMotor)[1-2] 由美国的T.ALipo教授率先进行研究, 其结构与开关磁阻电机类似,具有结构简单、效率高、功率密度高、转矩/ 电流比大等特点。双凸极永磁电机的永磁体位于定子上,消除了不可逆去磁,转子上无绕组,机械稳定性高。 随后,东南大学程明教授[3-7] 提出设计了8/6结 构和12/ 8结构双凸极电机,对定子双馈电双凸极电机进行电磁分析。文献[8]对双凸极变速电机建立了变结构等效磁路模型,并与有限元分析进行了对比。磁通切换型双凸极电机由HoangE教授提出,文献[ 9]对其进行了静态特性的研究。山东大学李光友教授对磁通反向双凸极电机进行了设计和分 析[10-11] 。南京航空航天大学严仰光教授对永磁式和 混合励磁式双凸极电机的设计和控制进行了大量 研究[12-16]。 此前提出的双凸极电机的气隙磁场方向均为径向,其散热性能不佳,为了充分利用双凸极电机定位力矩小,效率高以及轴向磁通电机散热好,结构扁平的特点,本文将双凸极电机与轴向磁通电机的结构进行了融合,提出设计一种盘式结构的双凸极永磁发电机并应用于小型分布式风力发电系统。该设计考虑了极尖磁饱和,边缘效应以及永磁磁通与电枢反应的交互作用。电机漏磁也作为参数设计的重要参考。文章利用所计算的发电机参数进行实体建模,利用有限元分析,给出仿真结果,从而初步

电励磁双凸极电机的建模与仿真方法研究毕业论文

电励磁双凸极电机的建模与仿真方法研究 目录 摘要 (3) Abstract (4) 第一章绪 论………………………………………………………………………… (5) 1.1电励磁双凸极电机的发 展 (5) 1.2飞机发电系统的发 展 (6) 1.3课题研究的目的和内 容 (6) 第二章电励磁双凸极电机 (7) 2.1 电励磁双凸极电机的结 构 (7) 2.2 电励磁双凸极发电机的数学模 型 (7) 2.3 发电运行工作原 理 (8) 第三章电磁场有限元分析简介 (11)

3.1 电磁场基本理论 (11) 3.1.1 麦克斯韦方程 (11) 3.1.2 一般形式的电磁场微分方程 (12) 3.1.3 电磁场中常见的边界条件 (13) 3.2 电磁场求解的有限元法 (14) 3.2.1 一维有限元法 (14) 3.2.2 电磁场解后处理 (16) 第四章电励磁双凸极电机模型的建立 (17) 4.1 建模工具的探讨 (17) 4.2 电机模型的建立 (17) 4.2.1 定转子模型 (17) 4.2.2 绕组模型 (18) 4.2.3 电机材料的分配 (19) 4.2.4 励磁电流方向和大小的判定 (19) 4.2.5 相绕组电流方向和大小的判

定 (20) 4.2.6 给定边界条件 (21) 4.2.7 其它条件的设定 (22) 第五章电励磁双凸极电机的静态特性 (23) 5.1 双凸极电机的空载磁链与电势 (24) 5.2 空载特性 (25) 5.3 负载特性 (27) 第六章总结与展望 (28) 致谢 (29) 参考文献 (30) 附录 (31)

发电机励磁原理及构造

发电机原理及构造——发电机的励磁系统 众所周知,同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中,其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电,由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用,在电刷上获得了直流电,再通过另一套电刷,滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子,励磁绕组去励磁,因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器,显然可以用一组硅二节管取代,而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动,则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统,介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 左图为常用的电抗移相相复励励磁系统线路图。由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加,经过桥式整流器ZL整流,供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流,进行电流补偿,由线形电抗器DK 移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 左图为三次谐波原理图,对一般发电机来源,我们需要的是工频正弦波,称为基波,比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大,在谐波发电机定子槽中,安放有主绕组和谐波励磁绕组(s1、s2),而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来,经过ZL桥式整流器整流,送到主发电机转子绕组LE中进行励磁。 三、可控硅直接励磁原理 由左图可以看出,可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量,经整流后送入励磁绕组去的励磁方式,它是由自动电压调节器(A VR),控制可控硅的导通角来调节励磁电流大小而维持发电机端电压的稳定。 四、无刷励磁原理 无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、利莱等无刷发电机。它是利用交流励磁机,其定子上的剩磁或永久磁铁(带永磁机)建立电压,该交流电压经旋转整流起整流后,送入主发电机的励磁绕组,使发电机建压。自动电压调节器(A VR)能根据输出电压的微小偏差迅速地减小或增加励磁电流,维持发电机的所设定电压近似不变。 中小型三相同步发电机的技术发展概况 一.概述 中小型同步发电机是中小型电机的主要产品之一,广泛应用于小型水电站、船舶电站、移动电站、固定电站、应急备用电站、正弦波试验电源、变频电源、计算机电源及新能源――风力发电、地热发电、潮汐发电、余热发电等。它对边(疆)老(区)贫(穷)地区实现电气化,提高该地区经济发展水平和人民的生活水平有着重要的作用,中小型发电机在船舶、现代电气化火车内燃机车等运输设备中也是一个关键设备。移动电站对国防设施、工程建设、海上石油平台、陆上电驱动石油钻机、野外勘探等也是不可缺少的关键装备之一。应急备用电站在突发事件中的防灾、救护保障人民的生命和财产的安全有着不可替代的作用。开发绿色能源、可再生能源、减少大气二氧化碳的含量,小水电、风力发电、地热发电和余热发电是重要的组成部分。 我国小型同步发电机的第一代产品是1956年电工局在上海组织的统一设计并于1957年完成的TSN、TSWN系列农用水轮发电机。第二代产品是在进行了大量试验研究和调查研究的基础上于1965年开始的T2系列小型三相同步发电机统一设计,该水平达到六十年代国际先进水平,为B级绝缘的有刷三相同步发电机。在这段时间还开发了ST系列有刷单相同

发电机励磁方式有哪几种

发电机励磁方式有哪几种有何特点? 发电机的励磁有五种方式:他励方式、自励方式、混合式励磁、转子绕组双轴励磁及定子绕组励磁方式。 (1)他励方式。这种励磁方式,发电机的励磁不是同步发电机本身供给,而是由其他电源供给。根据电源形式的不同,通常有如下几种: 1)同轴直流励磁机供电的励磁方式。这是小容量发电机普遍使用的一种励磁方式,其优点是励磁可靠,调节方便,但换向器和电刷设备的维护量大。 2)不同轴直流励磁机供电的励磁方式,如采用单独供电的感应电机拖动或经减速齿轮与发电机大轴连接的低速直流发电机,当转速在1000r/min以下时,可应用在大容量的机组上,但结构复杂,应用不多。对水轮发电机,因转速低,故直流发电机的换向不是主要问题,但在过低转速下,容量太大的直流发电机也存在着结构上困难。 3)同轴交流励磁机-静止整流器供电的励磁方式(可控或不可控)。这是交流发电机和整流装置的组合,适用在较大容量的发电机上。 4)同轴交流励磁机-旋转整流器供电供电的励磁方式。无刷励磁系统主要由同轴交流励磁机与主轴一起旋转的硅整流装置组成。同轴交流励磁机的三相交流绕组装在转子上,而直流励磁绕组则装在定子上,这样励磁机发出的交流经旋转硅整流装置整流后,通入主发电机的励磁绕组,不需要换向器、电刷和滑环等设备。它解决了大容量机组励磁系统中大电流滑动接触的滑环制造和维护的问题,结构简单、维护方便、因而可靠性高。但也存在一些问题: 装在高速旋转大轴上的硅整流元件和附属设备在运行中承受很大的离心力,因而存在机械强度上的问题。 发电机励磁回路的监测问题。 快速灭磁问题。 整流元件的保护问题,当励磁回路元件故障时,无法使用备用励磁机。 5)不同轴交流励磁机供电的励磁方式。如采用经齿轮减速器与发电机轴连接的静止可控整流。 6)单独供电的硅整流励磁方式(可控或不可控)。 (2)自励方式。这种励磁方式,发电机的励磁由同步发电机本身发出的交流经整流后供给。一般有如下两种: 1)自励静止半导体供电的励磁方式。将同步发电机本身发出的工频电压降压隔离后,经晶闸管整流桥供给发电机励磁绕组。这种励磁方式在发电机启动时,需借助外部直流电源供给少量励磁,使发电机建起少量电压,而后再自励到额定电压,因此需要起励设备。在外部短路时,因电压下降,为保证发电机有较大的励磁,需另设电

发电机无刷励磁的结构特点 工作方式 工作原理

2.无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理。 2.1结构:由主磁机、永磁副励磁机、旋转整流盘、空气冷却器、硅整流器、AVR等组成。 主励:三相、200Hz、2760KVA、417V、2820A、cos∮0. 9、 8极 副励:三相、400Hz、90KVA、250V、208A、cos∮0.95、 16极 f=pn/60 旋转整流装置:全波不可控硅整流有熔断器及过电压保 护,直流输出:2450KW 500V 4900N 副励磁机为旋转磁极式,发出的电流送到主励磁机的定子作为主励磁机的励磁电流,由于主励磁机为旋转 电枢式,电枢发出的电流通过转轴中孔送到旋转整流盘, 经整流后送至转子线圈从而达到对发电机励磁。 2.2 发电机励磁电流的调节过程 △由副励磁机——可控硅——AVR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流— —送至旋转整流盘——转子绕组 △静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源,通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调的 直流电源到交流励磁机的磁场绕组。

通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流,从而达到调节发电机励磁电流的目的。 当DAVR故障时,由厂用电经工频手动励磁调节装置整流 后提供。发电机励磁。 工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供,交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中 的可控硅全控桥整流后提供,励磁电流的大小由自励磁调 节装置进行自动或手动调节,以满足发电机运行工况的要 求。 2.3 无刷励磁系统特点 2.3.1 励磁机与发电机同轴,电源独立,不受电力系统干扰 2.3.2 没有滑环和电刷,根除了碳粉污染,噪音低,维护简单2.3.3 具备高起始、响应持久、能有效地提高电力系统稳定性2.3.4 选扎整流盘设计合理、电流和电压余量大,运行可靠 2.3.5 采用双重数字AVR、功能齐全、故障追忆功能强 无刷励磁系统原理框图 整流盘及电路 整流盘采用双盘结构,一个正极盘,另一个负极盘。 整流盘与转轴间绝缘可靠、固定合理,能承受各种短路力矩的冲击而不产生位移。 电路接线是:励磁机电枢八个Y支路中心点通过短

直流电动机的励磁方式

直流电动机的励磁方式 直流电动机定子磁极的产生有两种,一种是用永久磁铁,另一种是给定子励磁绕组通入直流电。按励磁绕组与电枢绕组连接方式的不同可分为他励和自励两种。 他励指励磁与电枢回路在电气上相独立,自励则两者有直接的电气联系。自励多应用于小功率电机,而他励方式则多应用于中、大功率电机。自励的励磁方式又包括:并励、串励、复励等,其中复励又有积复励和差复励之分。直流电机的励磁方式如图所示: 图中,Ia为电枢电流,If为励磁电流。 图(a)为他励方式。励磁绕组与电枢绕组无联接关系,用外加电流进行励磁。 他励直流电机的励磁电流在运行中不能太小,易超速运行 图(b1)为并励方式。励磁绕组与电枢绕组共用同一直流电源,并且励磁绕组与电枢绕组呈并联关系。在性能上讲,他励与并励电机性能接近,具有较硬的机械特性,转速随负载变化小,磁通为一常值,转

矩随电枢电流成正比变化。但起动转矩小于串励电机。 他励与并励电机具有较硬的机械特性,转速随负载变化小,调速范围广,适用于转速要求稳定,而对起动转矩无特别要求的负载。如轧机、金属切削机床、纺织印染和印刷机械等。 并励直流电机的励磁绕组在运行中不能断开,否则易发生飞车。 图(b2)为串励方式。励磁线圈与电枢线圈相串联并共用电源,励磁电流即为电枢电流。串励直流电机具有软的机械特性,转速随负载的轻重变化较大,转矩近乎与电枢电流的平方成正比。起动转矩较他励、并励直流电机大 串励电机适用于要求起动转矩特别大,而对转速的稳定无要求的负载。主要用于起重及交通运输机械上。 串励电机不允许空载运行,易发生飞车。 图(b3a)、(b3b)为复励方式。复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组,一为与电枢并联的并励绕组,一为与电枢串联的串励绕组。若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若相反,称为差复励。复励直流电机具有并励和串励电机的“折中或复合”特点,其特性介于并励和复励电机之间。 复励直流电机适用于起动转矩较大,转速变化不大的负载,如冶金辅助机械、空气压缩机等。

双凸极永磁电机的控制方案研究

双凸极永磁电机的控制方案研究 发表时间:2010-05-10T16:21:41.310Z 来源:《计算机光盘软件与应用》2010年第4期供稿作者:盛浩琪[导读] 双凸极永磁电机的主要特点是结构简单,适合于自动化制造。 盛浩琪 (宁波公运车辆检测有限公司,浙江宁波 315000)摘要:双凸极永磁电机的主要特点是结构简单,适合于自动化制造。与双凸极永磁电机设计有关,得到使定位转矩为零的充分条件。鉴于位置传感器的不精确和一种现存的无位置传感器方案的移相困难,提出了一种新的无位置传感器方案。仿真验证了新方案的精确性。实际可行性由一单片机系统初步证实。 关键词:双凸极;永磁电机;无位置传感器 中图分类号:TM3 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2010) 04-0000-01 Doubly Salient Permanent Magnet Motor Control Scheme Sheng Haoqi (Ningbo Public Transport Vehicle Detection Co., Ltd.,Ningbo 315000,China) Abstract:The main characteristics of Doubly Salient Permanent Magnet Motor is simple structure,suitable for automated manufacturing.And the doubly salient permanent magnet motor design is related to positioning are sufficient conditions for zero torque.Given the imprecise position sensor and a non-existing program phase shift position sensor problems,a new Unposition sensor scheme.Simulation results show the accuracy of the new program Practical feasibility and initial confirmed by a microcomputer system. Keywords: Doubly Salient;Permanent magnet motor;Unposition sensor 双凸极永磁电机采用高性能永磁体激磁,工作在双极性状态下,其能量转化率和绕组利用率较传统变磁阻电机要高,因此它具有较高的转矩密度,与相同功率等级的传统变磁阻电机相比,其体积较小。由于高性能永磁体的采用,双凸极永磁电机设计时绕组匝数与相同功率等级的变磁阻电机相比要少,加之采用集中绕组和体积的减小,绕阻端部长度亦较小,故此电机铜耗较传统变磁阻电机要小。在小功率应用范围内,由于铜耗在总损耗中占较大分量,与传统变磁阻电机相比较,双凸极永磁电机在效率上的改进尤为明显。如果控制的设计能使用一个精确的模型,那么利用线性反馈技术和预先计算好的最优的转矩分配函数,就能导致最优的动态性能。然而,使用精确模型意味着复杂的在线计算,或者是巨大的用来查询的表格,这些暂时都难以实现;而实际上模型的不精确性是不可避免的,从而不可避免的使性能变坏;还有实际的测量的不精确。然而可以采用一种完全不同的思路,即使用一个简化的模型,而其中的参数被自适应的实时的调整。总之,改善双凸极电机的动态性能的控制方法正在不断完善。 一、位置传感器方案 “两相导通”策略下,控制器的主要任务是根据当前的转子位置决定哪个两相组合导通。事实上,导通原则只是间接地依赖于转子位置,而直接地依赖于反电势。换句话说,即:“总是选择线反电势较大的两相导通”。 由于反电势难以获知,而它与转子位置有固定的联系,因此改由检测转子位置来决定触发信号。如果反电势与转子位置的关系已知,那么,这样的传感器装置(比如槽形光耦配合遮光盘)不难设计。此时,控制器的作用就像一个简单的译码器,它接收3路位置传感器信号,而产生6路逆变桥控制信号。 二、无位置传感器方案 (一)位置传感器的缺点 使用位置传感器无疑是最简单的,同时也是可靠的。更为重要的是,它不存在起动困难。其缺点是控制器与电机的连线过多、传感器增加了系统的硬件成本、不能灵活地调整控制策略,以及在大极对数下对传感器的安装精度要求过高。为解决这个问题,可以通过无位置传感器方案来解决。 (二)一种经典的无位置传感器方案 这一方案的原理是:检测关断相反电势的过零点;在过零点之后,电机再转过30度电角,即换流时刻。通过检测三相端电位即可检测关断相反电势的过零点。 任何平顶宽度达到或超过120度电角的反电势都能够保证,在某相成为关断相期间,另外两相的反电势的幅值始终相等。事实上,对反电势的要求无需如此苛刻。确切地说,只需在关断相反电势的过零点位置,导通两相的反电势具有相等的幅值即可。换句话说,在关断相反电势过零点位置的两边,中心点电位可以偏离导通两相端电位的中点。这样并不会引起检测过零点位置的误差。把这一要求称为对反电势的最小约束[1]。可以证明,反电势波形的峰(谷)若左右对称如正弦波、等腰梯形波,即可满足上述要求。当然,中心点电位的偏离不能太大,那样的话,将产生多余的伪过零点。如果反电势满足最小约束,则在此过零点位置,同样满足两相的电感相等,因为此时两相绕组处于相同的磁路环境。因此,与反电势的情况相同,即使在其它位置“电感相等”的条件不能满足,也不会影响过零点判断的精度。可见,过零点的判断几乎不依赖于电机参数;换句话说,过零点判断在理论上几乎没有误差。这是这一方案最(或许也是唯一)迷人的地方。

表贴式双凸极永磁电机优化设计与电磁性能分析-殷佳宁

表贴式双凸极永磁电机优化设计与电磁性能分析 [殷佳宁] [江苏大学电气信息工程学院,212013] [ 摘要] 虽然双凸极永磁(double-salient permanent-magnet,DSPM)电机具有高效率高功率密度的优点,但是其永磁体漏磁严重,从而导致永磁体利用率偏低。在稀土资源价格日益上涨、剩余量 逐渐减少的情况下,如何提高电机永磁体利用率显得尤为重要。为了提高电机永磁体利用率, 本文提出了一种新型12槽10极表贴式双凸极永磁(Surface-mounted double-salient permanent-magnet,SM-DSPM)电机,并对此电机结构进行优化设计。在确定电机结构尺寸 的基础上,通过有限元分析软件对电机的磁通密度、气隙磁密、空载反电势以及输出转矩进行 了分析,并与传统的12槽8极DSPM电机进行比较。对比结果表明,12槽10极SM-DSPM 电机拥有更高正弦度的反电势和更小的转矩脉动,并且SM-DSPM电机永磁体用量更少,拥 有永磁体利用率更高的优点。可以预见,该电机在工业制造、电动汽车等领域有着很好的应用 前景。 [ 关键词]双凸极电机,永磁电机,表贴式,永磁体利用率 Optimal Design and Electromagnetic Performance Analysis of Surface-mounted Double-salient Permanent magnet Motor [Yin Jianing ] [School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University, 212013] [ Abstract ] Double-salient permanent-magnet (DSPM) motor has the advantages of high efficiency, high power density, but its permanent magnet flux leakage is serious, which results in the low utilization of permanent magnet. As the rare earth resources dwindle, it is significant to improve the utilization of the permanent magnet in the motor. In order to improve the utilization of the permanent magnet, a new 12-slot 10-pole Surface-mounted double-salient permanent-magnet (SM-DSPM) motor is proposed in this paper. In the paper, the structure design of the motor is optimized. After determining the structure size of the motor, electromagnetic performance such as magnetic flux density, air-gap flux density, back EMF, and the output torque were analyzed based on the finite element analysis software. And it is compared with the traditional 12-slot 8-pole DSPM motor. According to the comparative results, it is shown that the SM-DSPM motor has a higher-sinusoidal back EMF, less usage

发电机的励磁控制原理-精品资料

发电机的励磁系统 同步发电机为了实现能量的转换,需要有一个直流磁场,而产生这个磁场的直流电流,称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式,凡是从其它电源获得励磁电流的发电机,称为他励发电机,从发电机本身获得励磁电源的,则称为自励发电机。 一、发电机获得励磁电流的方式: 1、直流发电机供电的励磁方式:这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机,这种专用的直流发电机称为直流励磁机,励磁机一般与发电机同轴,发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这种励磁方式具有励磁电流独立,工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点,是过去几十年间发电机主要励磁方式,具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢,维护工作量大,故在10MW 以上的机组中很少采用。 2、交流励磁机供电的励磁方式,现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发电机大轴上,它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁,此时,发电机的励磁方式属他励磁方式,又由于采用静止的整流装置,故又称为他励静止励磁,交流副励磁机提供励磁电流。交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。为了提高励磁调节速度,交流励磁机通常采用100——200HZ 的中频发电机,而交流副励磁机则采用400——500HZ的中频发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内,转子只有齿与槽而没有绕组,像个齿轮,因此,它没有电刷,滑环等转动接触部件,具有工作可靠、结构简单、维护方便等优点。 3、无励磁机的励磁方式:在励磁方式中不设置专门的励磁机,而从发电机本身取得励磁电源,经整流后再供给发电机本身励磁,称自励式静止励磁。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流,经整流后供给发电机励磁,这种励磁方式具有结简单,设备少,投资省和维护工作量少

直流电机工作原理、结构、励磁方式、额定值

直流电机的工作原理和结构 直流电机是本课程学习的最后一种机种,在前面讲述变压器、异步电机、同步电机的过程中,我们不断地采用了归纳、类比、找出异同点的讲授方法,是希望大家通过这样的学习,能逐步训练自己掌握一种善于不断归纳、总结;善于采用类比、比较、找出异同点的学习方法,这种分析问题、解决问题的方法不但对学习电机、对学习其他课程、甚至对将来参加工作都是十分有用的,这是一种良好的学习、工作、生活方法和习惯。在学习直流电机过程中,我们继续尝试采用这样的方法。 直流电机分直流发电机和直流电动机,其中:直流发电机是把机械能转变为直流电能、直流电动机是把直流电能转变为机械能。 与前面介绍过的各种电机比较,它们各有异同之处: 1.由于发电机都是把机械能转变为电能,因此机械转矩都是驱动转矩、电磁转矩都是制动转矩,因此直流发电机的转矩平衡方程式将与交流(同步)发电机相同,均为:T 1=T +T 0;所对应的功率平衡方程式也将相同:P 1=P M +P 0;其中:T 1= 119550P P n =Ω;T =9550M M P P n =Ω; T 0=009550p p n =Ω;n 是转子转速,对同步机n =n 1。相异的只是P M 的表达式有所不同。 同理,由于电动机都是把电能转变为机械能,因此电磁转矩都是驱动转矩、机械转矩都是制动转矩,因此直流电动机的转矩平衡方程式应与异步电动机、同步电动机相同,均为:T =T 2+T 0;其中:T 2=229550P P n =Ω;T 0=009550p p n =Ω;n 是转子转速;T =119550M M P P n =Ω,n 1是转子旋转磁场的转速,对直流机和同步机也是转子转速,相异的同样是三种机种的P M 表达式各有区别。 比如:已学过的异步机P M =''2 223r I s ;隐极同步机P M =3 U 1 I 1cos φ=3;而直流电动 机的将为:P M =E a I a 。 2.由于无论任何旋转机种,电磁转矩都是电磁力乘以半径,电磁力就是载流导体在磁场

蓄电池车辆用直流电动机的原理及应用

蓄电池车辆用直流电动机的原理及应用 随着国民经济的飞速发展和科学技术的进步,以及对环境保护意识的提高,为顺应与时俱进的时代潮流,我们开发的以蓄电池为动力源的搬运车、牵引车和提升车所使用的直流辅助电动机及直流牵引电动机就应运而生了。现在就该类电动机作一工作原理和应用介绍。一.适用范围。 适用于主牵引蓄电池供电的电动工业车辆用的直流电动机(牵引电动机和辅助电动机)二.使用环境条件。 1.海拔不超过1200M。 2.周围空气最高温度为40℃,最低温度为-25℃. 3.相对湿度直到100%,在电机表面形成凝露。 三.励磁、冷却方式和防护等级。 1.电动机的励磁方式 串励并励复励 他励 电动机根据用途应是串励,并励,复励和他励共4种类型中的任一种。 2.电动机的冷却方式 自然冷却(IC00) 自通风冷却(IC01) 3.外壳防护等级 不低于 四.定额 1.定额分类 定额分:连续定额、60min、30min、15min和5min。连续定额适用于自通风冷却的电动机。

电动机也可采用周期工作定额,规定定额的目的是为了能在验证台上试验电机的性能,作为产品设计,制造及验收的依据,同时作为评价电机对规定工作状态的适用性及不同电机之间进行比较的基础。 2.额定电压 电动机在额定运行时其引出线端间的电压称为额定电压。由铅酸蓄电池供电时与蓄电池标称电压相应的额定电压规定,如表: 蓄电池标称电压(V) 24 48 72(80) 96 电动机额定电压(V)22 45 67(75) 90 四.技术要求 1.电动机的最高和最低工作电压 电动机的最高和最低工作电压分别为串联的蓄电池元件总的标称电压的1.1倍和0.75倍,在这电压下电动机应能可靠地工作。 2.电动机的最大电流 电动机的最大电流为电机在使用中最大容许的电流,其容许时间为1min(双转向电机为每向0.5min)。最大电流对额定电流的比值如表2: 电动机类别串励复励他励、并励 牵引电动机 3.0 2.7 2.5 辅助电动机 2.0 1.8 1.5 3.牵引电动机的最大转矩 在最大励磁牵引电动机电枢电流达到最大值时,其最大转矩对额定转矩的比值,按励磁方式应不小于表3的规定。 串励复励他励和并励 4.5 4.0 3.5 4.电动机的最高工作转速 驱动车上设备的电动机正常运行条件下,电压为最高而励磁和负载为该电压下能够产生的最低值所能达到的最高转速,应可靠地运行。 5.电动机的超速 每台电动机在热态下承受1.2倍最高工作转速时2min的超速。电机各部件无损伤和变形。6.温升的限值 a.绕组和换向器 电动机在规定的工况下进行试验,按其绝缘等级应符合表4的规定。 电机的部分测量方法 绝缘耐压等级 B F H 电枢绕组电阻法120 140 160 定子绕组电阻法130 155 180 换向器电温度计法120 120 120 b.滚动轴承的容许温度 其容许温度(环境温度不超过40℃时)为95℃ 7.换向火花 电动机在额定工况和最高工作电压及额定电流时,其换向火花等级不超过3/2。在承受最大工作电流时其换向火花不超过2级。 8. 交流耐压 每台电动机应能承受交流耐电压实验,而绝缘不被击穿,其数值应符合表5的规定值。 蓄电池标称电压 Un(V) 实验电压 V <48 500 48≤Un≤110 1000

电励磁双凸极电机

93 1 市场前景 电励磁双凸极高速电机是在成熟产品开关磁阻电机和永磁双凸极电机基础上研制开发的产品。该电机具备了开关磁阻电机和永磁双凸极电机的优点,用电励磁代替电机永磁结构,使电机结构和制造工艺都非常简单,可靠性高、成本低,特别适用于高速运行。因电机转子上无铸铝和嵌线,定子上有集中绕组,容易冷却,效率高,调速性能好。 电机是一种实现电能的装置,它在国民经济的各个领域和人们的日常生活中发挥着不可替代的作用。 目前,直流调速电机和高压电机在工业中占有很大比重,但因直流调速电机有电刷,机械换向会 产生火花,不能用于易燃易爆和环境恶劣的场所;变频电机调速范围较小。而电励磁双凸极高速电机完全可解决上述各种问题,能够取代直流电机和变频电机。因此,它具有很好的市场前景。 我国电机行业的发展趋势是:产品向多用途、多品种和多适应性方向发展;机电一体化电机发展空间较大;高效节能电机将成为开发重点;可靠性高、寿命长、噪音低、重量轻和外形美观的电机被市场看好。国际上对电机的需求呈增长趋势。 电励磁双凸极高速电机就是一种新型节能高效产品,它由于独特的定、转子结构使稳定性增加、效率增加、成本降低,能满足市场的需求。 浅谈电励磁双凸极电机 袁留明 (江苏航天动力机电有限公司,江苏 靖江 214523) 摘要: 电励磁双凸极高速电机是一种新型节能高效产品,它具备高稳定性、高效率、低成本等优点,能满足市场的需求。江苏航天动力机电有限公司研制的双凸极高速电机系统是一种新型调速驱动系统,除以上优点外,还实现了系统调速智能化、调速范围广等特点,在各个领域都能广泛应用。文章对电励磁双凸极电机市场前景进行了介绍,并对江苏航天动力机电有限公司研制的双凸极高速电机系统的市场竞争力进行分析,希望对相关专业读者起到借鉴作用。 关键词: 电励磁双凸极电机;调速驱动系统;开关磁阻电机;永磁双凸极电机;市场前景;市场竞争中图分类号: TM302 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)30-0093-022012年第30期(总第237期)NO.30.2012 (CumulativetyNO.237) 4 锅炉抢修需紧急冷却可采取锅炉换水的 方法以降低汽包壁温差 在事故抢修时,可采取换水的方法加快冷却速度。即在保持汽包高水位的情况下,尽量保持给水温度在100℃以上,并在向锅炉上水的同时,适当依次开启锅炉定排放水,利用适当的换水量,使锅炉不断得到冷却。 对于自然循环锅炉来说,汽包是锅炉内加热、 蒸发、过热这三个过程的连接枢纽。在实际操作中,只要加强调整,精心维护,控制好锅炉启动初期的升温升压、锅炉停炉后的降温降压及防水过程,就一定能将汽包壁温差控制在规定范围内,从而延长汽包的使用寿命。 作者简介:刘涛(1981-),男,陕西韩城人,大唐韩城第二发电有限责任公司助工,研究方向:发电厂热能动力。 (责任编辑:周 琼)

直流电动机工作原理

7.2.2 直流电动机工作原理与结构 图7-4 直流电动机模型 图7-4是一个最简单的直流电动机模型。在一对静止的磁极N和S之间,装设一个可以绕Z-Z'轴而转动的圆柱形铁芯,在它上面装有矩形的线圈abcd。这个转动的部分通常叫做电枢。线圈的两端a和d分别接到叫做换向片的两个半圆形铜环1和2上。换向片1和2之间是彼此绝缘的,它们和电枢装在同一根轴上,可随电枢一起转动。A和B是两个固定不动的碳质电刷,它们和换向片之间是滑动接触的。来自直流电源的电流就是通过电刷和换向片流到电枢的线圈里。

图7-5 换向器在直流电机中的作用 当电刷A和B分别与直流电源的正极和负极接通时,电流从电刷A流入,而从电刷B流出。这时线圈中的电流方向是从a流向b,再从c流向d。我们知道,载流导体在磁场中要受到电磁力,其方向由左手定则来决定。当电枢在图7-5(a)所示的位置时,线圈ab边的电流从a流向b,用表示,cd边的电流从c流向d,用⊙表示。根据左手定则可以判断出,ab边受力的方向是从右向左,而cd边受力的方向是从左向右。这样,在电枢上就产生了反时针方向的转矩,因此电枢就将沿着反时针方向转动起来。 当电枢转到使线圈的ab边从N极下面进入S极,而cd边从S极下面进入N极时,与线圈a端联接的换向片1跟电刷B接触,而与线圈d端联接的换向片2跟电刷A接触,如图7-5(b)所示。这样,线圈内的电流方向变为从d流向c,再从b流向a,从而保持在N极下面的导体中的电流方向不变。因此转矩的方向也不改变,电枢仍然按照原来的反时针方向继续旋转。由此可以看出,换向片和电刷在直流电机中起着改换电枢线圈中电流方向的作用。

发电机励磁方式及自并励励磁系统

发电机励磁方式及自并励励磁系统发电机静止励磁绻统特点及存在问题的探讨刘志宏湖南华润电力麤碱湟有限公司湖南资兴415000 杨红湖南省电力勘测设计院湖南长溙410007 郭景斌湖南省电力试验研究所湖南长溙410007 摘要自并激静止励磁绻统近年来在国内大型湽轮发电机组中得到越来越广滛的应用。简要说明了该励磁绻统的构成、性能特点和设计选型,分析探讨了采用该绻统后存在的试验、践滢和过电压等问题和影响。关键词自并激励磁绻统践滢过电压 0 引言随着发电机容量的不断增大,对励磁绻统的要湂越来越高。传统的直流励磁机励磁因大电流下的火花问题无滕使用,三机励磁绻统则因绻统复杂、机组轴绻稳定性等问题而受到越来越多的限制;自并激静止励磁绻统以其接线简单、可靠性高、工程造价低、踃节响应速度快、灭磁效果好的特点而得到越来越广滛的应用。特别是随着电子技术的不断发幕和大容量可控硅制造渴平的逐步成熟,大型湽轮发电机采用自并激励磁方式已成为一种趋势。国外某些公司甚至把这种方式列为大型机组的定型励磁方式。自上世纪90年代后期以来,新建国产300MW机组已几乎全部采用自并激静止励磁绻统。我省渴电厂应用较广,如马迹塘、东湟、五强溪、凌津滩等;而火电最先在益阳电厂2×300MW机组上采用,在建的麤碱湟、株洲、耒阳等电厂300MW机组也全部采用这种励磁绻统。1 自并激静止励磁绻统的特点自并激静止励磁绻统由励磁变压器、可控硅功率整流装置、自动励磁踃节装置、发电机灭磁及过电压保护装置、起励设备及励磁操作设备等部分组成。其原理如图1所示。自并激静止励磁方式与旧的励磁方式相比,具有以下几方面的特点:1.1 绻统简单,可靠性高对直流励磁机和三机励磁绻统来说,旋转部分发生的事故在以往励磁绻统事故中占相当大的比例,如直流励磁机产生火花、交流励磁机线圈松动和振动等,而且旋转部分的运行和维护工作量很大。而自并激静止励磁绻统由于取消了旋转部件,溡有了换向器、轴承、转子等,

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