無刷直流電動機的運行特性

1、無刷直流電動機的運行特性2009年10月14日                        無刷直流電動機的運行特性    為簡單起見，以表面式永磁體轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的兩相導(dǎo)通三相星形六狀態(tài)的無刷直流電動機為例進行分析，并進行如下假定：    (1)氣隙磁密在空間呈梯形波(或近似方波)分布。  

2、 （2）三相繞組對稱，其對應(yīng)的電路單元也完全一致。    （3）忽略電樞齒槽效應(yīng)、電樞反應(yīng)和換向過程等的影響。    對于表面式永磁體轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)見圖6 2(a)或圖68(a)轉(zhuǎn)子各方向磁路的磁阻基本上不隨轉(zhuǎn)子位置的變化而變化，所以定子相繞組的自感L和互感M均為常數(shù)。這樣，定字三相繞組的電壓平衡方程為 式中：p為微分算子，pddi  ua  ub uc 為定子相繞組電壓；ia ib ic 為定子相繞組電流；ea  eb  ec 為定子相繞組感應(yīng)電動勢。 

3、60;  當(dāng)三相繞組為Y連接且沒有中線時，有 根據(jù)式(6 5)，可以得到如圖69所示的無刷直流電動機的等效電路。    無刷直流電動機氣隙磁密的波形如圖6 10(a)所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度為恒值時定子每相繞組感應(yīng)電動勢的波形應(yīng)該與氣隙磁密波形一致，為簡化分析可將它近似為梯形波，如圖6 10(b)所示。為了減小轉(zhuǎn)矩脈動，感應(yīng)電動勢波形的平頂寬度應(yīng)大于120。電角度，通常就把各相繞組的感應(yīng)電動勢看成是平頂寬度為120。電角度的梯形波，并且各相感應(yīng)電動    單根導(dǎo)體在氣隙磁場中的感應(yīng)電動勢為式中：la為電樞導(dǎo)體的有效長度

4、；為導(dǎo)體的線速度，。一等茅一等手；D為電樞內(nèi)徑；p為電機極對數(shù)；為極距    設(shè)電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)為N，每相繞組的感應(yīng)電動勢為 梯形波氣隙磁密的每極磁通為    式中：“ai為計算極弧系數(shù)。    計算極弧系數(shù)a是為了便于磁路的計算而引入的系數(shù)定義為計算極弧寬度與極距的比值(或氣隙磁密平均值與最大值的比值)。    比較式(66)與式(6 8)，可得   把式(6 9)代人式(67)，可得    從直流端

5、看，任何時刻兩相導(dǎo)通三相星形六狀態(tài)的無刷直流電動機的感應(yīng)電動勢E都是兩相繞組感應(yīng)電動勢的串聯(lián)所以有  式中：ce為電動勢系數(shù)，     2電樞電流    不考慮開關(guān)器件動作的過渡過程，并忽略電樞繞組的電感，無刷直流電動機的電壓平衡方程式可以簡化為式中：U為直流電源電壓；U，為開關(guān)器件的管壓降；J。為每相電樞繞組電流；R。為每相電樞繞組電阻。由式（6-12）得    3電磁轉(zhuǎn)矩    無刷直流電動機的電磁功率為  根據(jù)電動機電磁

6、功率與電磁轉(zhuǎn)矩的基本關(guān)系，無刷直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩為    4電機轉(zhuǎn)速    由式(6-11、式(6-12)，可得無刷直流電動機的轉(zhuǎn)速為    在理想空載情況下，電機轉(zhuǎn)速為       由以上推導(dǎo)過程可以看出無刷直流電動機的基本公式與普通直流電動機是相似的，因此可以預(yù)計無刷盲流申動機具有和普通直流電動機一樣優(yōu)良的運行特性。三、運行特性1機械特性    由式(6-16)和式(6-15)，可以得到無刷直流電動機的機械特性

7、方程，即       相應(yīng)的特性曲線如圖6 11所示。可見，無刷直流電動機的機械特性為一直線，隨著直流電源電壓的增加，機械特性向上平移，而直線斜率保持不變。    需要注意的是，開關(guān)器件的管壓降U不是恒定不變的。當(dāng)轉(zhuǎn)矩較大、轉(zhuǎn)速較低時，流過電樞繞組和開關(guān)器件的電流很大，這時管壓降U會增大，使實際加在電樞繞組上的電壓減小。因而圖61 1所示的無刷直流電動機的機械特性曲線會偏離直線，稍微向下彎曲。    2調(diào)節(jié)特性    根據(jù)式(618)并利用Te=TL的關(guān)系，可以得到無刷直流電動機的調(diào)節(jié)特眭方程，即        相應(yīng)的無刷直流電動機的調(diào)節(jié)特性曲線如圖6-12所示?？梢?，無刷直流電動機的調(diào)節(jié)特性也為一直線。隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的增加，機械特性向右平移而直線斜率a保持不變。  需要注意的是在負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL為零的時候，電動機的