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abb驱动器维护和直流无刷电机的工作原理和控制方法

2020-07-23 14:03分类:调速器维修 阅读:

 

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直流无刷电机的工作原理和控制方法

前言

因为直流无刷电机不仅具有交流电机结构简单,运行可靠无刷直流电机调速原理,维修方便等一系列优点,而且还具有运行效率高,无励磁损耗,直流调速性能好等优点. 发动机. 在国民经济各个领域的应用越来越受欢迎.

一个多世纪以来,电动机一直用作机电能量转换装置,其应用范围已遍及国民经济和人们日常生活的各个领域. 主要类型为同步电动机,异步电动机和直流电动机. 由于传统的直流电动机使用电刷进行机械换向,因此存在相对的机械摩擦,从而带来诸如噪音,火化,无线电干扰和寿命短等缺点,而且制造成本高且维护困难. 缺点极大地限制了其应用范围,导致当前大多数工农业生产中都使用三相异步电动机.

鉴于上述传统直流电动机的缺点,早在1930年代,一些人就开始开发使用电子换向代替电刷机械换向的无刷直流电动机. 经过数十年的努力,这一愿望终于在1960年代初得以实现. 自1970年代以来,随着电力电子行业的飞速发展,GTR,MOSFET,IGBT,IPM等许多高性能半导体功率器件陆续出现,高性能永磁材料的问世. ,所有这些都用于无刷直流电动机. 广泛的应用奠定了坚实的基础.

三相直流无刷电动机的基本组成

直流无刷永磁电动机主要由三部分组成: 电动机主体,位置传感器和电子开关电路. 定子绕组通常由多相(三相,四相,五相等)制成,转子根据一定数量的极对(2p = 2,4)由永磁钢制成,...). 图1显示了三相两极无刷直流电动机的结构,

图1三相两极无刷直流电动机的组成

三相定子绕组连接到电子开关电路中相应的电源开关设备,A,B和C相绕组连接到电源开关管V1,V2,V3. 位置传感器的跟踪转子连接到电机轴.

当定子绕组的一相通电时,电流与转子的永磁极所产生的磁场相互作用以产生转矩,从而驱动转子旋转,并且位置传感器转换转子的位置将磁铁转换成电信号,以控制电子开关电路,从而使定子绕组按一定顺序导通,并且定子相电流随转子位置的变化而按一定顺序变化. 由于电子开关电路的导通顺序与转子角同步,因此起着机械换向器换向的作用.

图2是三相无刷直流电动机半控桥电路的示意图. 这里,光电器件用作位置传感器,三个功率晶体管V1,V2和V3构成功率逻辑单元.

图2三相直流无刷电动机

三个光电器件VP1,VP2和VP3的安装位置彼此相差120度,并且它们均匀分布在电机的一端. 借助于安装在电机轴上的旋转遮光罩,来自光源的光一次照射在每个光电装置上,并根据是否用光电二极管照射了光电装置来判断转子磁极的位置. 光.

图3切换顺序和定子磁场旋转的示意图

图2中所示的转子位置对应于图3 a)中所示的位置. 因为此时广播和电视设备VP1被光照亮,所以功率晶体V1导通,电流流入绕组A-A'. 由作用在转子磁极上的绕组电流产生的转矩使转子磁极根据图3中的箭头方向旋转. 当转子磁极转到图3b)所示的位置时,直接安装在转子轴上的旋转遮光罩也会同步旋转,并屏蔽VP1,以便VP2被光照亮,从而使晶体管V1截止,并且晶体管V2导通. ,电流从绕组A-A'断开,流入绕组B-B',因此转子磁极继续沿箭头方向旋转. 当转子磁极转到图3 c)所示的位置时,此时旋转的遮光罩已经覆盖了VP2,使VP3受到光的照射,导致晶体管V2截止且晶体管V3导通,因此电流流入绕组C-C',然后驱动转子的磁极继续沿顺时针方向旋转并返回到图3 a)中所示的位置.

通过这种方式,随着位置传感器转子扇形体的旋转,在位置传感器VP1,VP2,VP3的控制下,定子绕组依次被馈入一相一相,从而实现每个绕组电流的换向. 相. 在换向过程中,由定子绕组在工作气隙中形成的旋转磁场是一个跳跃. 该旋转磁场在360度电角度范围内具有三个磁状态,每个磁状态持续120电度. 每个相的绕组电流与电动机转子磁场之间的关系如图3所示. 图3a)是第一状态,Fa是绕组A-A'通电后产生的磁通势. 显然,绕组电流与转子磁场之间的相互作用导致转子沿顺时针方向旋转;在120度电角之后,它进入第二种状态. 此时,绕组A'断电,而BB'跟随上电,也就是说,定子绕组产生的磁场已经旋转了120度,如图3b)所示,电动机定子在此过程中继续旋转. 顺时针方向;另一个120度电角度,它进入第三状态,然后将绕组B- B'断电,将CC'通电,并且定子绕组产生的磁场已旋转了120度电角,如图所示. 3 c);在电角度为120度后,它继续驱动转子沿顺时针方向旋转. 恢复到初始状态. 图4显示了每个相绕组的导通顺序的示意图.

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