Erklärung des Motors丨Motor mit geschalteter Reluktanz
Das Motorantriebssystem mit geschalteter Reluktanz (srd) besteht aus vier Teilen: geschalteter Reluktanzmotor (srm- oder sr-Motor), Leistungswandler, Controller und Detektor. Die rasante Entwicklung eines neuen Typs von drehzahlgeregeltem Antriebssystem entwickelte sich. Der geschaltete Reluktanzmotor ist ein doppelt ausgeprägter Reluktanzmotor, der das Prinzip der minimalen Reluktanz verwendet, um ein Reluktanzdrehmoment zu erzeugen. Aufgrund seiner extrem einfachen und robusten Struktur, des großen Geschwindigkeitsregelbereichs, der hervorragenden Geschwindigkeitsregelungsleistung und der relativ hohen Geschwindigkeit im gesamten Geschwindigkeitsregelbereich. Hohe Effizienz und hohe Systemzuverlässigkeit machen es zu einem starken Konkurrenten von AC-Motordrehzahlregelungssystemen, DC-Motordrehzahlregelungssystemen und bürstenlosen DC-Motordrehzahlregelungssystemen. Geschaltete Reluktanzmotoren sind in verschiedenen Bereichen wie Elektrofahrzeugantrieben, Haushaltsgeräten, allgemeiner Industrie, Luftfahrtindustrie und Servosystemen weit verbreitet oder wurden bereits eingesetzt und decken verschiedene Hoch- und Niedriggeschwindigkeitsantriebssysteme mit einem Leistungsbereich von 10 W bis 5 MW ab riesiges Marktpotential.
2 Aufbau und Leistungsmerkmale
2.1 Der Motor hat eine einfache Struktur, niedrige Kosten und ist für hohe Drehzahlen geeignet
Der Aufbau des geschalteten Reluktanzmotors ist einfacher als der des Käfigläufer-Induktionsmotors, der allgemein als der einfachste angesehen wird. Die Statorspule ist eine konzentrierte Wicklung, die sich leicht einbetten lässt, das Ende ist kurz und fest und der Betrieb ist zuverlässig. Vibrationsumgebung; Der Rotor besteht nur aus Siliziumstahlblechen, sodass während des Herstellungsprozesses von Induktionsmotoren mit Käfigläufer keine Probleme wie schlechter Käfigguss und gebrochene Stäbe auftreten. Der Rotor hat eine extrem hohe mechanische Festigkeit und kann mit extrem hohen Drehzahlen arbeiten. bis zu 100,000 Umdrehungen pro Minute.
2.2 Einfacher und zuverlässiger Stromkreis
Die Drehmomentrichtung des Motors hat nichts mit der Richtung des Wicklungsstroms zu tun, dh es wird nur der Wicklungsstrom in einer Richtung benötigt, und die Phasenwicklung wird zwischen die beiden Leistungsröhren des Hauptstromkreises geschaltet und dort wird es kein Brückenarm-Durchgangskurzschlussfehler sein. , Das System hat eine starke Fehlertoleranz und hohe Zuverlässigkeit und kann zu besonderen Anlässen wie der Luft- und Raumfahrt angewendet werden.
2.3 Hohes Anlaufmoment, geringer Anlaufstrom
Die Produkte vieler Unternehmen können die folgende Leistung erreichen: Wenn der Anlaufstrom 15 Prozent des Nennstroms beträgt, beträgt das Anlaufdrehmoment 100 Prozent des Nenndrehmoments; Wenn der Anlaufstrom 30 Prozent des Nennwerts beträgt, kann das Anlaufdrehmoment 150 Prozent des Nennwerts erreichen. Prozent . Verglichen mit den Anlaufeigenschaften anderer Geschwindigkeitsregelungssysteme, wie z. B. Gleichstrommotoren mit 100 Prozent Anlaufstrom, erhalten Sie 100 Prozent Drehmoment; Käfigläufer-Induktionsmotor mit 300 Prozent Anlaufstrom, 100 Prozent Drehmoment erhalten. Es ist ersichtlich, dass der geschaltete Reluktanzmotor ein Sanftanlaufverhalten hat, der Stromeinfluss während des Startvorgangs gering ist und die Erwärmung des Motors und der Steuerung geringer ist als die des Dauernennbetriebs, sodass er besonders geeignet ist für häufige Start-Stopp- und Vorwärts- und Rückwärtslaufgelegenheiten, wie z. B. Portalhobelmaschinen, Fräsmaschinen, reversierbare Walzwerke in der Hüttenindustrie, fliegende Sägen, fliegende Scheren usw.
2.4 Breiter Drehzahlregelbereich und hohe Effizienz
Der Betriebswirkungsgrad beträgt bei Nenndrehzahl und Nennlast bis zu 92 Prozent, und der Gesamtwirkungsgrad beträgt in allen Drehzahlbereichen bis zu 80 Prozent.
2.5 Es gibt viele steuerbare Parameter und eine gute Geschwindigkeitsregelungsleistung
Es gibt mindestens vier Hauptbetriebsparameter und gängige Verfahren zur Steuerung von Motoren mit geschalteter Reluktanz: Phaseneinschaltwinkel, relevanter Abschaltwinkel, Phasenstromamplitude und Phasenwicklungsspannung. Es gibt viele steuerbare Parameter, was bedeutet, dass die Steuerung flexibel und bequem ist. Entsprechend den Betriebsanforderungen des Motors und den Bedingungen des Motors können verschiedene Steuermethoden und Parameterwerte verwendet werden, um ihn im besten Zustand laufen zu lassen, und es können auch verschiedene Funktionen und spezifische Kennlinien erreicht werden, z. B. die Herstellung des Motors verfügen über die exakt gleiche Vier-Quadranten-Betriebsfähigkeit (vorwärts, rückwärts, motorisch und bremsend) mit hohen Anlaufdrehmoment- und Lastkapazitätskurven für Serienmotoren.
2.6 Es kann verschiedene spezielle Anforderungen durch das einheitliche und koordinierte Design von Maschine und Strom erfüllen
3 Typische Anwendungen
Die überlegene Struktur und Leistung des geschalteten Reluktanzmotors machen sein Anwendungsgebiet sehr umfangreich. Die folgenden drei typischen Anwendungen werden analysiert.
3.1 Portalhobel
Der Portalhobel ist eine Hauptarbeitsmaschine in der zerspanenden Industrie. Die Arbeitsweise des Hobels besteht darin, dass der Arbeitstisch das Werkstück hin- und herbewegt. Bei der Vorwärtsbewegung plant der am Rahmen befestigte Hobel das Werkstück, bei der Rückwärtsbewegung hebt der Hobel das Werkstück an. Von da an kehrt die Workbench mit einer Leerzeile zurück. Die Funktion des Hauptübertragungssystems des Hobels besteht darin, die hin- und hergehende Bewegung des Arbeitstisches anzutreiben. Offensichtlich steht seine Leistung in direktem Zusammenhang mit der Bearbeitungsqualität und Produktionseffizienz des Hobels. Daher muss das Übertragungssystem die folgenden Hauptleistungen aufweisen.
3.1.1 Hauptmerkmale
(1) Es ist für häufiges Starten, Bremsen und Vorwärts- und Rückwärtsdrehen geeignet, nicht weniger als 10 Mal pro Minute, und der Start- und Bremsvorgang ist sanft und schnell.
(2) Die statische Differenzrate muss hoch sein. Der dynamische Geschwindigkeitsabfall vom Leerlauf bis zur plötzlichen Messerbelastung beträgt nicht mehr als 3 Prozent, und die kurzfristige Überlastfähigkeit ist stark.
(3) Der Geschwindigkeitsregulierungsbereich ist breit, was für die Anforderungen von Gleiten mit niedriger Geschwindigkeit, mittlerer Geschwindigkeit und Rückwärtsfahren mit hoher Geschwindigkeit geeignet ist.
(4) Die Arbeitsstabilität ist gut und die Rückkehrposition der Hin- und Rückfahrt ist genau.
Gegenwärtig hat das Hauptantriebssystem von Haushaltshobeln hauptsächlich die Form einer Gleichstromeinheit und die Form einer asynchronen Motor-elektromagnetischen Kupplung. Eine große Anzahl von Hobelmaschinen, die hauptsächlich von Gleichstromaggregaten angetrieben werden, sind stark gealtert, der Motor ist stark abgenutzt, die Funken an den Bürsten sind bei hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung groß, der Ausfall ist häufig und der Wartungsaufwand ist groß. was sich direkt auf die normale Produktion auswirkt. . Außerdem hat das System zwangsläufig die Nachteile einer großen Ausrüstung, eines hohen Stromverbrauchs und eines hohen Rauschens. Das Asynchronmotor-elektromagnetische Kupplungssystem stützt sich auf die elektromagnetische Kupplung, um die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zu realisieren. Die Kupplung verschleißt stark, die Arbeitsstabilität ist nicht gut und es ist unbequem, die Geschwindigkeit einzustellen. Es wird nur für leichte Hobel verwendet.
3.1.2 Probleme mit Induktionsmotoren
Wenn das Drehzahlregulierungs-Antriebssystem mit variabler Frequenz des Induktionsmotors verwendet wird, bestehen die folgenden Probleme:
(1) Die Ausgangseigenschaften sind weich, so dass der Portalhobel bei niedriger Geschwindigkeit nicht genug Last tragen kann.
(2) Der statische Unterschied ist groß, die Bearbeitungsqualität ist gering, das bearbeitete Werkstück weist Muster auf und stoppt sogar, wenn das Messer gegessen wird.
(3) Das Anfahr- und Bremsmoment ist klein, das Anfahren und Bremsen sind langsam und das Abseitsparken ist zu groß.
(4) Der Motor wird heiß.
Die Eigenschaften des geschalteten Reluktanzmotors sind besonders geeignet für häufiges Anfahren, Bremsen und Kommutierungsbetrieb. Der Anlaufstrom während des Kommutierungsvorgangs ist klein, das Anlauf- und Bremsmoment einstellbar, wodurch eine Anpassung an die Prozessanforderungen in verschiedenen Drehzahlbereichen gewährleistet ist. trifft die. Der geschaltete Reluktanzmotor hat auch einen hohen Leistungsfaktor. Ob bei hoher oder niedriger Geschwindigkeit, ohne Last oder Volllast, sein Leistungsfaktor liegt nahe bei 1, was besser ist als bei anderen Übertragungssystemen, die derzeit in Portalhobelmaschinen verwendet werden.
3.2 Waschmaschine
Mit der Entwicklung der Wirtschaft und der kontinuierlichen Verbesserung der Lebensqualität der Menschen steigt auch die Nachfrage nach umweltfreundlichen und intelligenten Waschmaschinen. Als Hauptantrieb der Waschmaschine muss die Leistung des Motors kontinuierlich verbessert werden. Gegenwärtig gibt es zwei Arten beliebter Waschmaschinen auf dem heimischen Markt: Pulsator- und Trommelwaschmaschinen. Unabhängig von der Art der Waschmaschine besteht das Grundprinzip darin, dass der Motor den Pulsator oder die Trommel antreibt, sich zu drehen, um einen Wasserfluss zu erzeugen, und dann der Wasserfluss und die vom Pulsator und der Trommel erzeugte Kraft zum Waschen der Kleidung verwendet werden. Die Leistung des Motors bestimmt maßgeblich den Betrieb der Waschmaschine. Der Zustand bestimmt also die Qualität des Waschens und Trocknens sowie die Größe von Geräuschen und Vibrationen.
Gegenwärtig sind die in der Pulsator-Waschmaschine verwendeten Motoren hauptsächlich Einphasen-Induktionsmotoren, und einige verwenden Frequenzumwandlungsmotoren und bürstenlose Gleichstrommotoren. Die Trommelwaschmaschine basiert hauptsächlich auf einem Reihenmotor, zusätzlich zu einem Motor mit variabler Frequenz, einem bürstenlosen Gleichstrommotor und einem geschalteten Reluktanzmotor.
Die Nachteile der Verwendung eines Einphasen-Induktionsmotors sind wie folgt sehr offensichtlich:
(1) kann die Geschwindigkeit nicht einstellen
Es gibt nur eine Rotationsgeschwindigkeit während des Waschens, die schwierig an die Anforderungen verschiedener Textilien für die Rotationsgeschwindigkeit anzupassen ist, und die sogenannten "starken Wäsche", "schwachen Wäsche", "sanften Wäsche" und andere Waschverfahren ändern sich nur durch Veränderung des kontinuierlichen Vor- und Rücklaufs. Zeit ist nur, und um den Anforderungen an die Rotationsgeschwindigkeit während des Waschens gerecht zu werden, ist die Rotationsgeschwindigkeit während des Entwässerns oft niedrig, im Allgemeinen nur 400 U/min bis 600 U/min.
(2) Die Effizienz ist sehr gering
Der Wirkungsgrad liegt im Allgemeinen unter 30 Prozent und der Anlaufstrom ist sehr groß, der das 7- bis 8-fache des Nennstroms erreichen kann. Es ist schwierig, sich an die häufigen Vorwärts- und Rückwärtswaschbedingungen anzupassen.
Der Serienmotor ist ein DC-Serienmotor, der die Vorteile eines großen Anlaufdrehmoments, eines hohen Wirkungsgrads, einer bequemen Drehzahlregelung und einer guten dynamischen Leistung aufweist. Der Nachteil des Serienmotors besteht jedoch darin, dass der Aufbau komplex ist, der Rotorstrom mechanisch durch den Kommutator und die Bürste kommutiert werden muss und die Gleitreibung zwischen dem Kommutator und der Bürste anfällig für mechanischen Verschleiß, Geräusche, Funken u Elektromagnetische Interferenz. Dies verringert die Zuverlässigkeit des Motors und verkürzt seine Lebensdauer.
Die Eigenschaften des geschalteten Reluktanzmotors ermöglichen es, gute Ergebnisse bei der Anwendung in Waschmaschinen zu erzielen. Das Drehzahlregelsystem des Schalter-Reluktanzmotors hat einen großen Drehzahlregelbereich, der "Waschen" und machen kann
"Schleudern" arbeiten alle mit der besten Geschwindigkeit, um echtes Standardwaschen, schnelles Waschen, schonendes Waschen, Samtwaschen und sogar Waschen mit variabler Geschwindigkeit zu erreichen. Sie können auch die Rotationsgeschwindigkeit beim Schleudern nach Belieben wählen. Sie können auch bestimmte Einstellungen drücken Programm kann die Rotationsgeschwindigkeit erhöhen, so dass die Kleidung Vibrationen und Geräusche vermeiden kann, die durch ungleichmäßige Verteilung während des Dehydrierungsprozesses verursacht werden.Die hervorragende Startleistung des geschalteten Reluktanzmotors kann die Auswirkungen des häufigen Vorwärts- und Rückwärtsstartstroms des Motors während beseitigen Der Waschprozess im Stromnetz erleichtert den Waschprozess. , Die Kommutierung ist stabil und geräuschlos. Der hohe Wirkungsgrad des Reluktanzmotor-Drehzahlregelungssystems im gesamten Drehzahlregelungsbereich kann den Stromverbrauch der Waschmaschine erheblich reduzieren.
Der bürstenlose Gleichstrommotor ist zwar ein starker Konkurrent des geschalteten Reluktanzmotors, aber die Vorteile des geschalteten Reluktanzmotors sind niedrige Kosten, Robustheit, keine Entmagnetisierung und hervorragende Startleistung.
3.3 Elektrofahrzeuge
Seit den 1980er Jahren haben sich Elektrofahrzeuge aufgrund der zunehmenden Aufmerksamkeit der Menschen für Umwelt- und Energiefragen zu einem idealen Transportmittel entwickelt, da sie emissionsfrei, geräuscharm, breite Energiequellen und eine hohe Energieausnutzung bieten. Elektrofahrzeuge haben folgende Anforderungen an das motorische Antriebssystem: hoher Wirkungsgrad im gesamten Betriebsbereich, hohe Leistungsdichte und Drehmomentdichte, großer Betriebsdrehzahlbereich, und das System ist wasserdicht, stoßfest und schlagfest. Gegenwärtig umfassen die gängigen Motorantriebssysteme für Elektrofahrzeuge Induktionsmotoren, bürstenlose Gleichstrommotoren und geschaltete Reluktanzmotoren.
Das Drehzahlregelsystem des geschalteten Reluktanzmotors hat eine Reihe von Merkmalen in Bezug auf Leistung und Struktur, die es für Elektrofahrzeuge sehr geeignet machen. Es hat folgende Vorteile im Bereich der Elektrofahrzeuge:
(1) Der Motor hat einen einfachen Aufbau und ist für hohe Drehzahlen geeignet. Die meisten Verluste des Motors konzentrieren sich auf den Stator, der leicht zu kühlen ist und leicht in eine wassergekühlte explosionsgeschützte Struktur umgewandelt werden kann, die im Grunde keine Wartung erfordert.
(2) Eine hohe Effizienz kann in einem breiten Leistungs- und Drehzahlbereich aufrechterhalten werden, was für andere Antriebssysteme schwierig zu erreichen ist. Diese Funktion ist sehr vorteilhaft, um den Fahrkurs von Elektrofahrzeugen zu verbessern.
(3) Es ist einfach, einen Vier-Quadranten-Betrieb zu realisieren, eine Energierückgewinnungsrückkopplung zu realisieren und eine starke Bremsfähigkeit im Hochgeschwindigkeitsbetriebsbereich aufrechtzuerhalten.
(4) Der Anlaufstrom des Motors ist gering, es gibt keine Auswirkungen auf die Batterie und das Anlaufdrehmoment ist groß, was für das Anlaufen mit hoher Last geeignet ist.
(5) Sowohl der Motor als auch der Stromrichter sind sehr robust und zuverlässig, für verschiedene raue Umgebungen und Hochtemperaturumgebungen geeignet und weisen eine gute Anpassungsfähigkeit auf.
Angesichts der obigen Vorteile gibt es viele praktische Anwendungen von geschalteten Reluktanzmotoren in Elektrofahrzeugen, Elektrobussen und Elektrofahrrädern im In- und Ausland.
