開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展動向
詹瓊?cè)A（華中理工大學(xué)）
【摘 要】根據(jù)國外有關(guān)資料，介紹開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)近年的發(fā)展動向和應(yīng)用概況。與變頻異步電機驅(qū)動系統(tǒng)和直流電機調(diào)速系統(tǒng)相比，開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用前景。
【敘 詞】磁阻電動機開關(guān)／驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用動向
1引言
開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)(srd)近年有較大的發(fā)展。本文根據(jù)文獻(xiàn)[l]及其他有關(guān)資料對srd的****動向作一個綜合介紹。
我曾經(jīng)介紹過（見文獻(xiàn)[2]）srd系統(tǒng)是一種新型無刷驅(qū)動系統(tǒng)。它主要由3部分組成：帶有位置檢測的電動機、功率變換器和控制器。
sr電動機由普通電工鋼片疊翩的凸極定子和安裝有某種位置檢測器的凸極轉(zhuǎn)子組成。從磁拉力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩角度看．sr電動機可以看成大步距角的步進(jìn)電動機。從利用位置檢測器反饋信號控制定子繞組中電流換相的角度看．sr電動機與無刷直流電動機相似。但是實質(zhì)上它們不盡相同，sr電動機有它自己的特點：
a．srd是閉環(huán)控制，繞組中的電流是單極性的。
b．每相繞組的電路是獨立的。
c．srd的特勝和可控性可以等效于直流電動機驅(qū)動系統(tǒng)。
srd系統(tǒng)的突出優(yōu)點在于：高單位體積輸出；在很寬的轉(zhuǎn)矩／速度范圍內(nèi)的高效率；高的起動轉(zhuǎn)矩和究廣的調(diào)速范圍；快速的動態(tài)響應(yīng)；堅實的結(jié)構(gòu)，簡單可靠的功率開關(guān)線路；可編程運行；較好的熱特性以及制造成本低。
2功率和速度范圍及應(yīng)用領(lǐng)域
目前，sr電動機應(yīng)用場合和銷售市場有：家用電器（如食物處理器）、通用工業(yè)、伺服與調(diào)速系統(tǒng)、牽引電機、高速電機（如紡紗機和離心機）以及汽車輔助設(shè)備等。轉(zhuǎn)矩范圍為0. 01～10anm，功率范圍是從10w（在10000r/min時）到5mw(在50r/min時)。速度達(dá)100000r/min。
ge公司的航空發(fā)電機轉(zhuǎn)速48000r/nun．brothor公司擁有的特殊紡織機轉(zhuǎn)速可高達(dá)100000r/min。
實際上，多數(shù)srd驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速范圍為1500～1800r/min。它適合于目前采用50hz或60hz供電的有源逆變器型感應(yīng)電動機系統(tǒng)的用戶。轉(zhuǎn)速在750～3000r/min范圍的srd系統(tǒng)適合于傳統(tǒng)直流電機系統(tǒng)的用戶。這說明srd系統(tǒng)中多數(shù)仍作為需要4象限運行的一般用途的驅(qū)動系統(tǒng)。
另外，srd系統(tǒng)還有其它的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，用于需要較長起動時間(30nun)的大型離心機，用于高速場合的高轉(zhuǎn)速sr電動機，工業(yè)用速度調(diào)節(jié)器，它可以在取消變速箱情況下，使傳動比達(dá)到20:1．同時獲得接近于伺服系統(tǒng)隧能的整體效益。還可用于12v的汽車輔助設(shè)備中，它顯示出超出永磁電機的大功率和高效率的優(yōu)勢，并避免了發(fā)電機高速時的的換相延遲和功率控制時的錯誤鎖定。
3 srd系統(tǒng)的性能與應(yīng)用
3.1通用型sr電機的特性
圖1是一臺通用型sr電動機的典型特性，它是一臺中心高132mm的tef-c電機的測試結(jié)果�？梢钥闯�，sr電機在所有轉(zhuǎn)速下，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩都高于感應(yīng)電機；它不需額外冷卻條件，在很大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持滿載轉(zhuǎn)矩；在所有轉(zhuǎn)速下，都有足夠的過載轉(zhuǎn)矩以及在堵轉(zhuǎn)和低速時具有很大的備用轉(zhuǎn)矩；很容易得到高達(dá)4:1或5:1的恒功率區(qū)；在很多情況下，由于低速性能的差別使得sr電機可以比感應(yīng)電機小一到兩個機座號。
該電機是英國在1988年后設(shè)計制造的第2代產(chǎn)品，功率從原來7. 5kw(1500r/min)提高到10kw (1500r/min)的sr電動機。從圖中可看出srd系統(tǒng)可在較寬廣的運行區(qū)域內(nèi)獲得高效率。這一重要特性在圖2中表示的更加清楚。該圖示出了同一臺被試電機在全部運行區(qū)域的等效率曲線。結(jié)果清楚表明，在轉(zhuǎn)速偏離額定值百分之三十的范圍內(nèi)，任何轉(zhuǎn)矩值下的效率仍可維持在百分之七十五。高的能量利用與短的回饋時間使sr電機有很寬廣的應(yīng)用場合，其中包括風(fēng)機、泵、壓縮機傳動（這些傳動占全部工業(yè)用電量的一半）。圖3示出在同樣的風(fēng)機型負(fù)載下，第1代、第2代sr電機與逆變器型標(biāo)準(zhǔn)的感應(yīng)電動杌、帶逆變器的高效型感應(yīng)電動機及渦流耦合器的速度效率特性的比較。系統(tǒng)額定功率為22kw。這種高效率 |
