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车辆、航海、航空、航天运载电力系统基本原理和电机模型

时间:2023-10-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:典型三相6/4极开关磁阻电机如图11-8所示。当转子磁极和定子磁极正好一致时,磁路磁阻最小,定子线圈电感最大;反之当转子磁极和定子磁极正好错开时,磁路磁阻最大,定子线圈电感最小。图11-9为定子自感随转子位置变化曲线。一般来讲,定子磁极稍窄,以便绕组容易嵌放。图11-8 6/4极开关磁阻电机剖面图图11-11为磁通—电流曲线。图11-9 理想电感分布图11-10 电动机模式下理想电感和转矩模型图11-11 磁通—电流特性曲线

车辆、航海、航空、航天运载电力系统基本原理和电机模型

开关磁阻电机简单、坚固、工作可靠。凸极式的定子铁心,嵌放集中式励磁绕组;转子凸极无绕组无永磁体。典型三相6/4极开关磁阻电机如图11-8所示。其中,定转子分别为6极和4极。定子线圈直接绕在定子磁极上,空间上相对的磁极线圈相互串联,形成一相绕组。相对磁极下的磁路磁阻随着转子位置做周期变化。当转子磁极和定子磁极正好一致时,磁路磁阻最小,定子线圈电感最大;反之当转子磁极和定子磁极正好错开时,磁路磁阻最大,定子线圈电感最小。

图11-9为定子自感随转子位置变化曲线。曲线中,平坦部分是由定转子磁极宽度不一致引起的。这种设计通常是为了避免或减小退磁时的负转矩。一般来讲,定子磁极稍窄,以便绕组容易嵌放。如果电流流经定子绕组,该相的定子电感增加,随之产生正的脉冲转矩。当定转子磁极完全错开时,绕组电压为正,对应的电感最低,电流的增加率最大。在转子磁极和定子齿相对的区域(电感上升区),在电流斩波调节器的协助下电流通常可以维持恒定。在这个区域,电机产生切向力,试图拉动定转子磁极相对。当转子磁极和定子磁极相对时,相电流换向。在相对的区域,磁力试图通过拉动相对的磁极以减小气隙。此时定子受压应力,而转子受拉应力。如果电流减到零或者电感开始降低就可避免负转矩。随着转子位置的变化同步控制定子电流的导通与关断就可维持转子旋转。理想的电流、电感和转矩如图11-10所示。

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图11-8 6/4极开关磁阻电机剖面图

图11-11为磁通—电流曲线。其中ωf为磁场储能,978-7-111-32495-9-Chapter11-20.jpg为磁共能。

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任意转子位置的每相转矩:

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因为转矩正比于电流的二次方,所以电流的正负不影响转矩。转矩只与电感曲线的斜率有关。斜率为正时电机处于电动机状态,斜率为负时电机处于发电机状态。这意味着一台电机即可作电动机又可作发电机运行。

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图11-9 理想电感分布

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图11-10 电动机模式下理想电感和转矩模型

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图11-11 磁通—电流特性曲线

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