做控制的人都知道,任何電機的控制,無非三種不同的控制目標:
位置控制:想讓電機轉多少度它就轉多少度
速度控制:想讓電機轉多快它就轉多快
力矩控制:想讓電機出多少力它就出多少力
要控制一個電機,首先對被控對象的了解是必須的。讓我們用下面這張動圖來幫助理解永磁同步電機是怎樣運動起來的。定子三相上通過互差120度的交變電壓以后,在定子鐵芯上可以看到產生了旋轉的磁場(動圖中代表磁場方向的紅綠顏色逆時針旋轉),在這個旋轉的磁場作用下,與轉子磁場產生力的作用,帶動轉子旋轉。
電機力矩是如何產生的呢?在前文《電機的力矩、轉速和功率》,我們分析過力矩與電樞(定子)電流成正比;
那么電流是如何產生的呢?我們可以把電機的每一個繞組想象成一個在磁場中旋轉的電阻+電感,如下面的等效電路:
假設電機開環(huán)運行,當給定電機定子三相一個互差120度的電壓建立起旋轉磁場以后,如果這個時候沒有負載,電機會飛速的轉動起來(空載),直到反電勢和給定電壓完全相等;此時定子繞組中的電流為仍然為0,可以將定子的旋轉磁場假想(虛擬/等效)成一個繞著電機軸心旋轉的磁鐵,假想出來的這塊磁鐵的南極與轉子磁鐵的北極軸線相重合;
當轉子上有了負載以后,根據牛頓運動定理,電機的轉速必然會有一個減速的過程,這就意味著上述等效電路中的反電勢降低,而在給定電壓不變的情況下,1.5kw交流永磁同步電機,剩下的那些電壓就會在電阻中產生電流了。在那這一段減速的過程當中還發(fā)生了什么事情呢?因為被負載拖拽了一下,轉子磁鐵的軸心比虛擬出來的定子磁鐵軸心要之后一個角度了,這個角度就是我們所謂的“功角”。
關于電機的矢量模型,互聯網上可以找到各種各樣的圖,但這些圖要么太抽象,看了半天不知所云,沒法和實物對照起來;要么不夠,一張圖里的內容有限,對實際工作指導意義不大。
在使用永磁變頻空壓機過程中,大的風險就是由于高溫而引起的消磁。大家都知道,永磁電機里的關鍵部件是磁鋼,煙臺永磁同步電機,而磁鋼怕的是溫度高,在長時間高溫狀態(tài)下會逐步退磁,溫度越高,退磁的風險越大。一旦退磁速度是驚人的,而部分退磁后電機的電流會持續(xù)增加,能耗上升,使得用戶用電成本上升,同時存在電機隨時'停機'的可能性。
永磁電機一旦失磁,基本上只能選擇更換電機,維修的成本又是一大筆,怎么去判斷永磁電機失磁了呢?
永磁電機性能有一個重要的指標就是耐高溫等級,超過它的耐溫等級,其磁通密度會急劇下降。耐高溫等級可分為:N系列,永磁同步電機 生產企業(yè),耐80度以上;H系列,耐120度;SH系列,耐150度以上。
.電機的散熱風扇異常,導致電機高溫
.電機沒有設置溫度保護裝置
.環(huán)境溫度過高
.電機設計不合理
永磁同步電動機是交感應電動機的一個日益增長的替代品,幾十年來,交感應電動機幾乎一直是所有電機應用的主力軍。保持了交感應電機的可靠性和簡單性,同時提供了更高的效率、同步運行和使用更小框架尺寸的機會。用永磁體(通常由稀土金屬合金制成)代替轉子導體中感應的磁場,使其電阻損耗比交感應電機低得多,因為轉子中沒有感應電流。為了代替機械換向,需要一個控制系統(tǒng)來確定向哪些線圈提供電流以產生大扭矩。稀土永磁交流電動機產生的磁場可以提供與交感應電動機相同的轉矩,而交感應電動機的電機更小、更輕。
電機設計過程涉及一些基本考慮因素,對于啟動器,應用環(huán)境的要求,什么時候需要什么扭矩和速度,多久需要一次?什么是工作循環(huán)?溫度和壓力等環(huán)境條件是什么?即使是高效的電機,如果電機應用錯誤的領域,其不會發(fā)揮大的效率。許多電動機都用于齒輪電動機、齒輪減速器和電動機的組合。齒輪馬達以低速提供高扭矩,簡言之,齒輪電機在放大扭矩的同時,會吸收電機功率并降低轉速,齒輪電機占空比會影響電機的性能額定值,例如連續(xù)的占空比。
佳冷卻設計外殼
一個冷卻較好的馬達運轉效率更高,為了獲得佳的氣流,優(yōu)化了冷卻風扇和風扇罩的設計,確保定子和電機外殼之間的緊密結合提佳的冷卻性能。電機的電效率提高了很多,但冷卻風扇的功率占總損耗的比例更大。冷卻風扇尺寸的優(yōu)化包括使用風扇的小功率,同時提供足夠的冷卻。優(yōu)化的風扇設計可使風扇功率需求降低65%,一個重要的設計特點是葉片和殼體之間的間隙。外殼和風扇葉片之間的空間應盡可能小,以防止湍流和減少回流。
火山電氣作為工業(yè)綜合產品與解決方案提供商,專注于工業(yè)自動化與新能源等工業(yè)服務領域,以擁有電機驅動與控制技術,材料技術,電機設計制造為基礎,生產產品為永磁同步電機、低壓伺服電機、伺服驅動器、低壓直流無刷電機、矢量驅動控制器、節(jié)能高效永磁IEC標準電機、一體式驅動電機及物聯網設計方案系統(tǒng)集成,以快速滿足客戶個性化應用方案為主要經營模式,為用戶降低綜合成本,節(jié)能增效。公司聚焦客戶需求,持續(xù)提供智能的驅動控制及節(jié)能高效電機,工業(yè)自動化,智能物聯網綜合解決方案,提供紡紗機械節(jié)能改造、織造設備節(jié)能改造、劍桿噴水織布機節(jié)能改造、卷線編織機節(jié)能改造、負壓風機節(jié)能電機方案、AGV物流小車、太陽能低壓發(fā)電、太陽能低壓水泵解決方案、高速金屬鉆孔切鋸加工設備智能方案等等,為我們客戶創(chuàng)造價值!火山電氣以“用科技為人類可持續(xù)發(fā)展做出貢獻為企業(yè)使命,將通過前沿技術和多領域產品,提升綜合實力,致力于實現產業(yè)升級,實現智能化未來和社會的可持續(xù)發(fā)展!