常州江蘇大學(xué)工程技術(shù)研究院
Changzhou Engineering and Technology Institute of Jiangsu University
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開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)系統(tǒng)(簡稱SRD)是一種新型的機(jī)電一體化無級調(diào)速電機(jī)系統(tǒng),由電機(jī)本體和控制器兩部分組成。它兼有交流調(diào)速系統(tǒng)電機(jī)簡單堅(jiān)固、無刷、無整流子和直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速性能好的優(yōu)點(diǎn)。開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景,可以在各行各業(yè)應(yīng)用,如電動車傳動節(jié)能型風(fēng)機(jī)和水泵的變速傳動、節(jié)能裝備、礦山設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電機(jī)及新能源發(fā)電、飛行器、航天器、船舶、機(jī)器人驅(qū)動、數(shù)控機(jī)床、電動工具、電動輪椅、智能家居、醫(yī)療器械、電動農(nóng)具、家用電器電機(jī)變速傳動、吸塵泵、離心干燥機(jī)等高速電氣傳動,具有良好的應(yīng)用前景。
開關(guān)磁阻調(diào)速電動機(jī)系統(tǒng)因其電機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用、制造成本低、維護(hù)方便,系統(tǒng)調(diào)控性能好,四象限控制靈活,運(yùn)行效率高;轉(zhuǎn)子是疊片結(jié)構(gòu),無線圈繞組和永磁材料,對高溫、高轉(zhuǎn)速等惡劣環(huán)境適應(yīng)強(qiáng),具有高可靠性、高功率密度等特點(diǎn);相間磁場耦合弱,相繞組獨(dú)立供電,容錯性強(qiáng),所以,自問世以來便引起國際電氣工程界的廣泛關(guān)注。其電機(jī)不用永磁材料,不受稀土資源的制約。其電機(jī)定子采用集中式繞組,線圈嵌裝容易、牢固。熱耗大部分集中于定子,電機(jī)易于冷卻。這些特點(diǎn)使得SRD系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。
一、主要技術(shù)特點(diǎn)
開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)由開關(guān)磁阻電機(jī)和控制器兩部分組成。同傳統(tǒng)的直流及交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)比較,具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、電機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、制造成本低。電機(jī)結(jié)構(gòu)比直流電機(jī)、同步電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)都堅(jiān)固,轉(zhuǎn)子無刷、無繞組、無永久磁體,可免維護(hù)。電機(jī)成本比直流電機(jī)、同步電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)都低,控制器的成本比變頻控制器的成本低10%~15%。
2、效率高。不僅在額定輸出狀態(tài)下有比其它電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)高的效率,而且在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)也能保持高效率運(yùn)行。
幾種調(diào)速電動機(jī)比較
開關(guān)磁阻調(diào)速電動機(jī) | 滑差調(diào)速電動機(jī) | 直流調(diào)速電動機(jī) | 異步電動機(jī)變頻調(diào)速 | ||
效 | 100%額定轉(zhuǎn)速100%額定轉(zhuǎn)矩 | 90 % | 75 % | 76 % | 87 % |
率
| 50%額定轉(zhuǎn)速100%額定轉(zhuǎn)矩 | 80 % | 38 % | 65 % | 65 % |
價(jià)格 | 1.2 | 0.8 | 1.0 | 1.5 |
3、起動力矩大、起動電流小。
4、制動性能好,能實(shí)現(xiàn)再生制動,節(jié)約電能。
5、適合高速運(yùn)行,可靠性高,可免維護(hù)。
6、具有無刷結(jié)構(gòu),適合在高粉塵、高速、易燃易爆等惡劣環(huán)境下運(yùn)行。
二、應(yīng)用情況與效益分析
開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)其綜合性能指標(biāo)遠(yuǎn)高于一般的調(diào)速系統(tǒng),其性能價(jià)格比高,以SR7KW5-5TX/E工礦電機(jī)車牽引用雙開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)并聯(lián)傳動系統(tǒng)為例(5噸隔爆蓄電池型),它由牽引電動機(jī)和控制器組成。
1. 額定電源電壓DC(直流)88V~96V,容量330安時;
2. 調(diào)速系統(tǒng)小時制電流224A;
3. 兩臺三相開關(guān)磁阻電動機(jī),其額定功率為2 X 7.5KW ,額定轉(zhuǎn)速為1110r/min,調(diào)速范圍200 r/min~2220 r/min,
4. 機(jī)車額定牽引力7.056 千牛,機(jī)車額定速度7Km/h;機(jī)車最大牽引力12.25千牛,機(jī)車最大速度14 Km/h,
5. 控制器為雙開關(guān)磁阻調(diào)速電動機(jī)并聯(lián)拖動系統(tǒng)控制器。其功率變換器主開關(guān)采用IGBT或VDMOSFET;
6. 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo):
(1) 實(shí)現(xiàn)了電機(jī)車再生制動控制,可節(jié)約電能;
(2) 系統(tǒng)效率達(dá)83.4 %;
(3) 開關(guān)磁阻電動機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用,電機(jī)轉(zhuǎn)子上無碳刷、無換向器、無串激直流電動機(jī)整流子故障,免除了對電機(jī)轉(zhuǎn)子維護(hù)的要求,不易發(fā)生燒電機(jī)故障,電機(jī)車牽引系統(tǒng)維修量少。