【文章內(nèi)容簡介】 152220電動勢系數(shù)為 ??? ? ?????ieepWCnEK152轉(zhuǎn)矩系數(shù)為 aiTaeT IpWCITK??? ?? ?????4特種電機及其控制 50 15 無刷直流電動機的運行特性 機械特性 22 2 2 2S T a S Tee e e TU U r I U U rnTC C C C? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?機械特性曲線 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 為 ?? ?????rUUCICT TTstTst 22特種電機及其控制 51 調(diào)節(jié)特性 調(diào)節(jié)特性 調(diào)節(jié)特性的始動電壓和斜率分別為 TTe UCrTU 220 ?????? eCK1特種電機及其控制 52 工作特性 工作特性 : 實驗值 — ：設計值 120W樣機效率特性 特種電機及其控制 53 無刷直流電動機的轉(zhuǎn)矩脈動 轉(zhuǎn)矩脈動的定義及引起轉(zhuǎn)矩脈動的原因 轉(zhuǎn)矩脈動定義為 m a x m i n 100%rNTTTT???轉(zhuǎn)矩脈動的主要原因 (1)電磁因素引起的轉(zhuǎn)矩脈動 (2)換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動 ； (3)定子齒槽引起的轉(zhuǎn)矩脈動； (4)電樞反應的影響 ； (5)機械工藝引起的轉(zhuǎn)矩脈動 特種電機及其控制 54 換相與轉(zhuǎn)矩脈動 換相過程中電路方程 為 ????????????????????0)(0)(cbaSccMbbMccMaaMiiiUedtdiLedtdiLedtdiLedtdiLmcba Eeee ???dtdidtdidtdi b??? ac0??? cba iii由于 又 得 特種電機及其控制 55 ?????????????SmMaMmMaMUEdtdiLdtdiLEdtdiLdtdiL22022bb整理，得 bc232 ( )343a S mMSmMSmMdi U Edt Ldi U Edt Ldi U Edt L? ????????????????換向過程中各相電流變化公式： 特種電機及其控制 56 解上述微分方程組，并考慮各相電流的初值和終值為換相前后各相電流的穩(wěn)態(tài)值 ，得 c232343SmaMSmbMSmMUEi I tL(U E )itLUEiIL? ????????????? ? ???特種電機及其控制 57 (三種情況 ) 1） ia與 ib變化率相等，即 ia降為 0的同時 , ib達到穩(wěn)態(tài)值 I 令 ia(tf)=0，可得換相時間為 32MfSmLItUE??令 ib(tf)=I，可得換相時間為 32 ( )MfSmLItUE??所以： U=4E? 上式反應了在該換相條件下，外加電壓與電機繞組反電勢 (也即轉(zhuǎn)速 )之間的相應關系 特種電機及其控制 58 情況 1特點：換相電流同時達到穩(wěn)態(tài) 情況 1條件： U=4E? 換相電流變化曲線 特種電機及其控制 59 換相電流變化曲線 2） ia降為零時， ib還未 達到穩(wěn)態(tài)值 I 此時 所以 情況 2發(fā)生的條件 ： U4E? 令 ia(tf?)＝ 0，得 ia降為零的時間 tf? 32MfSmLItUE? ? ?特種電機及其控制 60 3） ib達到穩(wěn)態(tài)值 I時， ia還未降為零 換相電流變化曲線 發(fā)生條件： U4E? 特種電機及其控制 61 3. 不同換相過程中轉(zhuǎn)矩的脈動 換相過程中的電磁轉(zhuǎn)矩： 因 ia十 ib十 ic＝ 0，則有 : 換向期間電磁轉(zhuǎn)矩與非換向相繞組中的電流成正比 2 mecETi???24()3m S meME U ET I tL????1 ()e m a m b m cT E i E i E i? ? ??特種電機及其控制 62 對于情形 1： U＝ 4E?,T保持恒定 對于情形 2： U4E?,T減少 對于情形 3： U4E?,T增加 在非換相時，即每個導通狀態(tài)內(nèi)，電機的電磁轉(zhuǎn)矩為 當 U4E?時： 換向轉(zhuǎn)矩脈動為： 特種電機及其控制 63 當 U4E?時： 換向轉(zhuǎn)矩脈動為 : 結 論 換相轉(zhuǎn)矩脈動決定于繞組反電勢，也就是電機的轉(zhuǎn)速，而與電樞穩(wěn)態(tài)電流無關。 當轉(zhuǎn)速很低或堵轉(zhuǎn)時， E??0, Tr＝ 50％； 當轉(zhuǎn)速很高時， U＝ ?2E? ,Tr=50％； 當轉(zhuǎn)速滿足時， U＝ 4E? , Tr=0。 特種電機及其控制 64 17 無刷直流電動機轉(zhuǎn)子位置信號的檢測 轉(zhuǎn)子位置傳感器 ? 磁敏式位置傳感器 —— 霍爾元件 ? 電磁式位置信感器 —— 高頻線圈 ? 光電式位置信感器 ——光耦合器件 特種電機及其控制 65 置于磁場中的載流體，如果電流方向與磁場垂直，則在垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一附加的橫向電場，這個現(xiàn)象是霍普金斯大學研究生霍爾于 1879年發(fā)現(xiàn)的，后被稱為 霍爾效應 。 霍爾器件以霍爾效應為其工作基礎，是一種磁傳感器?？梢詸z測磁場及其變化，可在各種與磁場有關的場合中使用。 霍爾傳感器主要有兩大類，一類為 開關型器件 ，一類為 線性霍爾器件 。 特種電機及其控制 66 Hall IC 霍爾元件磁電轉(zhuǎn)換 Hall IC 霍爾元件功能方框圖 特種電機及其控制 67 Hall IC 安裝方式 第一種方式： 將霍爾元件粘貼于電機端蓋內(nèi)表面，靠近霍爾元件并與之有一小間隙處，安裝著與電機軸同軸的永磁體。 第二種方式： 直接將霍爾元件敷貼在定子電樞鐵心氣隙表面或繞組端部緊靠鐵心處，利用電機轉(zhuǎn)子上的稀土磁體主極作為傳感器的水滋體，根據(jù)霍爾元件的輸出信號即可判斷轉(zhuǎn)子磁極的位置，將信號放大處理后便可驅(qū)動逆變器工作。 特種電機及其控制 68 Hall IC 安裝示意圖 三個霍爾元件在空間依次相差 120o電角度 傳感器磁極與轉(zhuǎn)子磁極同軸旋轉(zhuǎn)、極數(shù)相等、極性相對應 特種電機及其控制 69 電磁式位置傳感器 的定子由磁芯、高頻激磁繞組和輸出繞組組成，轉(zhuǎn)子由扇形磁芯和非導磁襯套組成 定、轉(zhuǎn)子磁芯均由高頻導磁材料 (如軟磁鐵氧體 )制成。 電機運行時，輸入繞組中通以高頻激磁電流，當轉(zhuǎn)子扇形磁芯處在輸出繞組下面時，輸入和輸出繞組通過定、轉(zhuǎn)子磁芯耦臺，輸出繞組中則感應出高頻信號，經(jīng)濾波整形和邏輯處理后，即可控制逆變器開關管。 特種電機及其控制 70 優(yōu)點 1： 電磁式傳感器具有較高的強度，可經(jīng)受較大的振動沖擊，故多用于航空航天領域。 優(yōu)點 2： 電磁式位置傳感器輸出信號較大，一般不需要經(jīng)過放大便可直接驅(qū)動開關管，但因輸出電壓是交流，必須先整流。 缺點： 傳感器過于笨重復雜，因而大大限制了其在普通條件下的應用。 特種電機及其控制 71 (a) 光電傳感器電路原理圖 (b) 4極電機所用的遮光盤 對于 兩相導通星形三相六狀態(tài) 無刷直流電動機，三個光電開關在空間依次相差 120?電角度，光電開關與電樞繞組的相對位置以及遮光盤與轉(zhuǎn)子磁極的相對位置類似于霍爾位置傳感器。 光電式位置傳感器 是由裝在電機轉(zhuǎn)子上的遮光盤和固定不動的光電開關組成的，其原理如圖 (a)所示。遮光盤上開有 180176。 電角度的扇形開口，扇形開口的數(shù)目等于無刷直流電動機轉(zhuǎn)子磁極的極對數(shù)， 4極電機所用遮光盤如圖 (b)所示；光電開關通常采用將發(fā)光二極管和光敏三極管封裝在一起的光斷續(xù)器。 特種電機及其控制 72 常用的無位置傳感器位置檢測方法 反電動勢檢測法 續(xù)流二極管工作狀態(tài)檢測法 定子三次諧波檢測法 瞬時電壓方程法 特種電機及其控制 73 利用反電動勢檢測轉(zhuǎn)子位置 1. 用端電壓法檢測反電動勢過零點 ib r LM ec