無刷交流瑯石式激發(fā)電樞磁動勢分析

無刷交流瑯石式激發(fā)電樞磁動勢分析

1勵磁機電樞磁動勢分析無刷交流勵磁機（以下簡稱勵磁機）的功能是為電機提供勵磁電流，并通過旋轉(zhuǎn)整流器連接到旋轉(zhuǎn)環(huán)。由于旋轉(zhuǎn)整流器中二極管的影響,勵磁機電樞繞組只有兩相導(dǎo)通。因此,勵磁機電樞磁場同普通發(fā)電機將有很大區(qū)別。本文將對勵磁機電樞磁動勢作出分析。此分析對無刷交流勵磁機設(shè)計、勵磁電流測量及旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測有較大的現(xiàn)實意義。為方便分析,假定:(1)不考慮二極管換相時間;(2)假定勵磁機磁極旋轉(zhuǎn),電樞靜止;(3)勵磁機電樞繞組只有兩相導(dǎo)通,以導(dǎo)通的兩相繞組電流最大時刻作為時間零點。電流每次換相,時間零點變化,如下圖所示,每個計時區(qū)間均為-30°<ωt≤30°;(4)空間相位以A相繞組的軸線處作為空間坐標的原點,并以順著A→B→C相繞組的方向作為空間角度θs(以電角度計)的正方向,且不隨二極管換相而改變。2cost式假設(shè)正負橋臂均正常導(dǎo)通,輸出電壓為線電壓,幅值為ULM,電樞電流為:i?=ULΜ|2Ζm+Ζr|cosωt式中:Zm——每相電樞繞組阻抗;Zr——發(fā)電機勵磁繞組阻抗。單相繞組基波磁動勢表達式為:f?1=4πΝkw12pi?cosθs代入電流公式,有:f?1=4πΝkw12pULΜ|2Ζm+Ζr|cosωtcosθs令F?1=4πΝkw12pULΜ|2Ζm+Ζr|則有:f?1=F?1cosωtcosθs3在旋轉(zhuǎn)整流器的正常導(dǎo)通過程中，三相基波合成磁勢3.1演化三f1cos,(1)正橋臂A相導(dǎo)通,負橋臂B相導(dǎo)通此時勵磁機C相截止,A相與B相導(dǎo)通,且A相繞組與B相繞組串聯(lián),電流大小相等,以電流流出為正,則B相電流滯后A相180°電角度。三相基波合成磁動勢為:f1(θs,t)=fA1+fB1+fC1其中:fA1=F?1cosθscosωtfB1=F?1cos(θs-120°)cos(ωt-180°)fC1=0代入上式,可得:f1(θs?t)=√3F?1cos(θs+30°)cosωt由上式可得,在-30°<ωt≤30°范圍內(nèi),三相繞組基波合成磁動勢為一脈振磁動勢,幅值為單相基波磁動勢幅值的√3倍,軸線在θs=-30°處。(2)正橋臂A相導(dǎo)通,負橋臂C相導(dǎo)通fA1=F?1cosθscosωtfB1=0fC1=F?1cos(θs-240°)cos(ωt-180°)代入,可得:f1(θs?t)=3F?1cos(θs-30°)cosωt在-30°<ωt≤30°范圍內(nèi),三相繞組基波合成磁動勢軸線在θs=30°處,二極管換相瞬間沿空間角度正方向旋轉(zhuǎn)60°電角度,其幅值為單相幅值的3倍。(3)正橋臂B相導(dǎo)通,負橋臂C相導(dǎo)通fA1=0fB1=F?1cos(θs-120°)cosωtfC1=F?1cos(θs-240°)cos(ωt-180°)代入,可得:f1(θs?t)=3F?1cos(θs-90°)cosωt在-30°<ωt≤30°范圍內(nèi),三相繞組基波合成磁動勢軸線在θs=90°處,二極管換相瞬間沿空間角度正方向旋轉(zhuǎn)60°電角度,其幅值為單相幅值的3倍。(4)對于另外3種狀態(tài),經(jīng)分析推導(dǎo),均有類似關(guān)系成立,即每個狀態(tài)的脈振磁動勢軸線依次沿空間電角度正方向旋轉(zhuǎn)60°電角度,三相基波合成磁動勢幅值為單相基波磁動勢幅值的3倍。3.2正橋臂c相導(dǎo)通t(1)正橋臂A相導(dǎo)通,負橋臂B相導(dǎo)通ωt=0時,iA=I?m,iB=-I?m,iC=0此時A相基波磁動勢達到正的最大值,B相基波磁動勢達到負的最大值,C相磁動勢為零,其基波合成磁動勢如下圖所示:且在-30°<ωt≤30°范圍內(nèi),總有iC=0,iA=-iB成立,因此三相基波合成磁動勢方向不變,幅值作正弦變化,為一脈振磁勢,幅值為單相基波磁動勢幅值的3倍。(2)正橋臂A相導(dǎo)通,負橋臂C相導(dǎo)通ωt=0時,iA=I?m,iB=0,iC=-I?m此時A相基波磁動勢達到正的最大值,C相基波磁動勢達到負的最大值,B相磁動勢為零,其基波合成磁動勢如下圖所示。同樣,在此區(qū)間內(nèi),三相基波合成磁動勢為脈振磁動勢,方向沿圓周旋轉(zhuǎn)60°電角度,幅值為單相基波磁動勢幅值的3倍。(3)正橋臂B相導(dǎo)通,負橋臂C相導(dǎo)通ωt=0時,iA=0,iB=I?m,iC=-I?m此時A相磁動勢為零,B相基波磁動勢達到正的最大值,C相基波磁動勢達到負的最大值,其基波合成磁動勢如下圖所示:同樣,在此區(qū)間內(nèi),三相基波合成磁動勢為脈振磁動勢,方向沿圓周旋轉(zhuǎn)60°電角度,幅值為單相基波磁動勢幅值的3倍。(4)對于另外3種狀態(tài),均有以上類似關(guān)系成立,即在每個區(qū)間內(nèi),三相合成基波磁動勢均為脈振磁動勢,且在每個換相瞬間,其方向沿圓周旋轉(zhuǎn)60°電角度,其幅值為單相基波磁動勢幅值的3倍。4低血壓的電樞磁場是低負荷磁波合成的聯(lián)合攻擊旋轉(zhuǎn)整流器改變了電樞繞組的電流,使某相繞組在某時間段內(nèi)強制關(guān)斷,進而改變了勵磁機的電樞磁場。由上面分析可以得出:(1