日期：2022-07-29 14:19:42瀏覽量：49036
開關(guān)磁阻電機有兩個基本特點：1）開關(guān)，開關(guān)磁阻電機必須在連續(xù)開關(guān)模式下工作；2）磁阻，開關(guān)磁阻電機為雙凸可變磁阻電機，其結(jié)構(gòu)原理是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時磁路的磁阻應(yīng)盡可能大。事實上，常用的減速電機控制也會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子凸磁阻的變化，因為減速電機控制嵌入在轉(zhuǎn)子上，因此減速電機控制的扭矩也包含磁阻扭矩，但磁阻扭矩在減速電機控制中所占的比例很小，因此這種扭矩成分通常被忽略。
開關(guān)磁阻電機是一種利用轉(zhuǎn)子磁阻不均勻產(chǎn)生扭矩的電機，也稱為反應(yīng)式同步電機。其結(jié)構(gòu)和工作原理與傳統(tǒng)電機減速機一體機的交叉.直流電機之間有很大的區(qū)別。它不依賴電機。.轉(zhuǎn)子繞組電流產(chǎn)生的磁場相互作用產(chǎn)生扭矩，而是取決于城轉(zhuǎn)子繞組電流產(chǎn)生的相互作用“最小磁阻原理”產(chǎn)生扭矩，即：“磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合，從而產(chǎn)生承辦磁拉力，從而形成磁阻性質(zhì)的電磁扭矩”和“磁線試圖縮短磁通路徑，以減少磁阻，增加磁導(dǎo)的性質(zhì)”。
由于電感與磁阻成反比，開關(guān)磁阻電機的磁阻隨轉(zhuǎn)子凸與定子凸的中心線對準(zhǔn)或錯開而變化。當(dāng)轉(zhuǎn)子凸與定子凸中心線對齊時，相繞組電感最大，磁阻最小。當(dāng)轉(zhuǎn)子槽與定子凸中心線對齊時，相繞組電感最小，磁阻最大。以三相12/8極開關(guān)磁阻電機為例，圖2顯示了電機一相電路的原理示意圖，S1.S2是電子開關(guān)，D1.D2是二極管，E是電源。
什么場合適合開關(guān)磁阻電機？與步進電機不同
假設(shè)開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子處于圖示位置，開關(guān)S1.S2合上，A相繞組通電，該相通過直流電源E進行勵磁，將在電機中建立OA它是軸線的徑向磁場，磁通通過定子軛.定子極.氣隙.轉(zhuǎn)子極.關(guān)閉轉(zhuǎn)子軛等。通過氣隙的磁線是彎曲的。此時，磁路的磁阻大于固定的磁阻.轉(zhuǎn)子磁極軸重合時的磁阻，因此轉(zhuǎn)子將受到氣隙中彎曲磁線切向磁拉力的扭矩，從而使轉(zhuǎn)子磁極的軸線Oa向定子A相磁極軸線OA在這個方向上運動并受到力矩的影響，即逆時針方向。等Oa運動到與OA軸線重合，磁阻最小，A相將不再產(chǎn)生電機減速機一體機扭矩，此時應(yīng)改變一相導(dǎo)通，如B相，轉(zhuǎn)子將逆時針轉(zhuǎn)動另一步進角。如果連續(xù)按壓A－B－C如果繞組按順序通電，電機轉(zhuǎn)子將順時針旋轉(zhuǎn)。相反，依次給予C－B－A通電時，電機會順時針轉(zhuǎn)動。開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)向與相繞組的電流方向無關(guān)，只取決于相繞組的通電順序。
開關(guān)磁阻電機的特點
近20年來，開關(guān)磁阻電機越來越受到重視，正是因為其特點明顯，優(yōu)缺點同樣突出，先說優(yōu)點。
1.系統(tǒng)效率高.良好的節(jié)能效果：在調(diào)速和功率范圍內(nèi)，開關(guān)磁阻電機整體電機減速機一體機效率高于異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)，在低速或輕載工作狀態(tài)下效率可達10%以上；齒輪電機減速.二級皮帶輪減速.與電磁調(diào)速等系統(tǒng)相比，開關(guān)磁阻調(diào)速電機的節(jié)能效果更為明顯。
2.啟動扭矩大，起動電流小:開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)從電源側(cè)吸收較少的電流，在電機側(cè)可以獲得較大的起動扭矩，當(dāng)起動扭矩達到額定扭矩的200%時.起動電流僅為額定電流的30%，與交流電機的300%電流相比，具有明顯的轉(zhuǎn)矩性能，特別適用于需要重載起動的.負荷變化明顯.頻繁起停的場合。
3.調(diào)速范圍廣，低速下可長時間運行。由于開關(guān)磁阻電機效率高，低速下的溫升程度低于額定工況下的溫升程度，變頻調(diào)速低速運行下不存在電機發(fā)熱問題。此外，開關(guān)磁阻電機的最高轉(zhuǎn)速不會像交流電機那樣受到極限，最高轉(zhuǎn)速可以靈活設(shè)置。
4.電機可以頻繁起停，頻繁正常.反轉(zhuǎn):開關(guān)磁阻電機四象限運行控制靈活。當(dāng)制動單元和制動功率滿足要求時，每小時可達到幾百次以上。
5.缺相和過載時仍能工作:電源缺相.當(dāng)電機或控制器的任何一相發(fā)生故障時，開關(guān)磁阻調(diào)速電機的輸出功率降低，但仍能運行。當(dāng)系統(tǒng)超過120%的額定負載時，轉(zhuǎn)速只會下降，而不會燒壞電機和控制器。
6.功率裝置控制錯誤不會導(dǎo)致短路：開關(guān)磁阻電機速度控制系統(tǒng)上下橋臂功率裝置和電機繞組串聯(lián)，無功率裝置控制錯誤導(dǎo)致短路和燃燒現(xiàn)象，變頻器主電路上下橋臂直接串聯(lián)，有可能導(dǎo)致母線直接短路。
然而，上帝是公平的。目前的電機既有優(yōu)點也有缺點。任何類型的電機都不能取代所有其他類型的電機。開關(guān)磁阻電機也有以下缺點：
1.扭矩脈動:開關(guān)磁阻電機在脈沖電源模式下工作，瞬時扭矩脈動大，速度很低，步進狀態(tài)明顯，由于自身非線性，扭矩控制困難。盡管目前的研究SRD直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)等文章較多，但在伺服等精密控制場合仍難以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的精確控制，SRD與其它類型的電機相比沒有優(yōu)勢。
2.噪聲：開關(guān)磁阻電機相繞組旋轉(zhuǎn)，徑向力導(dǎo)致定子變形，變化更明顯，電機噪聲，減少振動和噪聲是一個重要的研究課題，許多研究人員正在研究電磁參數(shù)設(shè)計和速度調(diào)整方法和電機結(jié)構(gòu)，但與其他電機相比，噪聲仍然太大。
3.位置檢測器：位置檢測器使結(jié)構(gòu)簡單的開關(guān)磁阻電機較差，降低了系統(tǒng)的可靠性，因此有必要探索無位置檢測器的實際檢測方案。目前，國內(nèi)外研究較多的是利用定子繞組的瞬態(tài)電感信息來實現(xiàn)無位置檢測方案，但從實際應(yīng)用開始還有待進一步研究。
開關(guān)磁阻電機和步進電機的區(qū)別
這兩種電機的應(yīng)用領(lǐng)域不同。步進電機可通過開環(huán)控制精確控制步進電機的運行位置。開關(guān)磁阻電機主要用于速度控制
開關(guān)磁阻電機與步進電機的唯一區(qū)別是：SRM可以控制開關(guān)角；步進電機是固定的。
1.開關(guān)磁阻電機具有較大的電機利用系數(shù)，可以是感應(yīng)電機利用系數(shù)的1.2~1.4倍。
2.電機結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)子上沒有形式的繞組；定子上只有一個簡單的集中繞組，端部較短，沒有交叉連接。因此，制造工藝很少.成本低.工作可靠.維修量小等特點。
3.開關(guān)磁阻電機的扭矩與電流極性無關(guān)，只需要單向電流激勵。理想情況下，每個相位可以只使用一個開關(guān)元件，并與電機繞組串聯(lián)PWM就逆變器電源而言，有兩個開關(guān)元件直接通過的危險。因此，開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)SED線路簡單，可靠性高，成本低于PWM交流調(diào)速系統(tǒng)。
4.開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式對速度限制較小，可以制成高速電機，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子慣性較小。每次電流變化時，相匝扭矩的大小和方向可以隨時改變，因此系統(tǒng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)。
5.SRD該系統(tǒng)可以通過引導(dǎo)電流.斷開和幅度控制滿足不同負載要求的機械特性，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動和四象限操作，控制靈活。SRD系統(tǒng)自同步系統(tǒng)運行，低頻時不會出現(xiàn)不穩(wěn)定和振蕩問題，就像變頻供電的感應(yīng)電機一樣。
6.由于SR開關(guān)磁阻電機采用獨特的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法及相應(yīng)的控制技巧，其單位處理能與感應(yīng)電機相媲美，甚至略占優(yōu)勢。SRD在寬速度和負載范圍內(nèi)，系統(tǒng)的效率和功率密度可以保持在教學(xué)水平。
