Включение ключей VTAо и VTB, рис. 1.2.7 в) создает тормозной момент Т противовключением. Ток ig под действием напряжения источника и согласно с ним направленной ЭДС вращения втекает в фазу В через открытый ключ VTB и вытекает из фазы А через открытый ключ VTAо на минус источника питания U. При этом магнитный поток ротора взаимодействуя с намагничивающей силой статора создает тормозной момент Mg, направленный против движения ротора, который тормозится и будет замедлять свое движение.
При состоянии ВДПТ, когда все ключи выключены и напряжение ЭДС вращения двигателя ток через фазы двигателя не протекает и ротор будет тормозиться на выбеге под действием момента механических и электромагнитных потерь Мn в двигателе и момента сопротивления. Однако, если при помогающей нагрузке момент, совпадающий с направлением вращения ротора w, превышает момент потерь в двигателе, тогда его частота вращения возрастает, ЭДС вращения превышает напряжение источника питания и электродвигатель переходит в генераторный режим; Ток ig через мостовой выпрямитель, диоды VDA…VDC будет втекать в источник напряжения питания U. Электродвигатель будет отдавать энергию в сеть.
Лекция 5
1.2.3 Схемы обмоток и структур ВДПТ
Наличие ДПР, управляющего бесконтактной коммутацией фаз двигателя, а также особенности схем полупроводниковых коммутаторов, позволяет применять схемы обмоток значительно более разнообразные [4], чем это принято для коллекторных машин.
Многообразие схем обмоток может быть упорядочено введением классификации, в основу которой можно положить следующие признаки:
1) способ соединения обмоток,
2) число секций, образующих обмотку,
3) способ питания, характеризующий возможность изменения направления в каждой секции.
По способу соединения секций обмотки ВДПТ могут быть замкнутыми и разомкнутыми. В преобладающем большинстве ВДПТ используются разомкнутые обмотки. Поэтому, определяющим признаками являются 2-й и 3-й, по которым на рис. 1.2.8 построена классификационная таблица основных типов обмоток ВДПТ.
По числу секций обмоток, как правило, совпадающих с числом фаз синхронной машины, обмотки ВДПТ, могут быть: односекционные, двухсекционные, трехсекционные и m-секционные, где число m может быть любым. Однако на практике это число не более двенадцати, когда требуется получить минимальную пульсацию момента.
Реверсивное питание (двухполупериодные схемы) |
Нереверсивное питание (однополупериодные схемы) |
|
Односекционные (однофазные) |
а) |
д) |
Двухсекционные (двухфазные) |
б) |
е) |
Трехсекционные (трехфазные) |
в) |
ж) |
m-секционные (m-фазные) |
г) |
и) |
Рис. 1.2.8 Классификационная таблица обмоток ВДПТ
По способу питания фаз обмотки ВДПТ разделяются на ВДПТ с реверсивным питанием рис. 1.2.8 а-г), при котором ток в каждой секции в процессе коммутации изменяет свое направление (реверсируется) и ВДПТ с нереверсивным однополупериодным питанием, рис. 1.2.8 д-и), при котором ток в каждой секции может протекать только в одном направлении.
На практике чаще используется реверсивное питание секций обмотки, так как это повышает коэффициент использования меди и улучшает удельный показатель электрической машины по энергоотдаче на единицу массы, снижает коэффициент пульсации движущего момента. Например, при однополупериодной схеме питания трехфазной машины коэффициент пульсаций составляет 0,5, а при двухполупериодной 0,14.
В каждой группе обмоток, начиная с двухсекционных, могут быть различные варианты подключения обмоток к инвертору. Обмотки могут быть раздельными, замкнутыми или лучевыми. Кроме того, подключение обмоток может быть, как последовательное, так и параллельное.
1.2.4 Постоянные магниты для ВДПТ
При прочих равных условиях масса электродвигателя, выполненного с возбуждением от постоянных магнитов, обратно пропорциональна квадратному корню из максимальной энергии используемых магнитов , где В – остаточная функция, Н – коэрцитивная сила по намагничиванию. Поэтому, наиважнейшим показателем применяемых в СМ магнитов служит характеристика его энергетического произведения (В×Н)max [5].
Вторым, наиболее важным с точки зрения успешного применения магнитов в электрических машинах, является свойство магнитов иметь значение магнитной проницаемости, приближающееся к магнитной проницаемости воздуха.
Другими также весьма важными свойствами магнитов являются:
- устойчивость к размагничивающему воздействию внешних полей;
- высокая температурная стабильность;
- линейность кривой размагничивания;
- высокая степень магнитной анизотропии.
Применение постоянных магнитов с высокой энергией дает возможность уменьшить объем магнитов, размеры вращающейся части ротора, что обеспечивает снижение момента инерции и повышение быстродействия электрической машины. Низкое значение магнитной проницаемости этих магнитов эквивалентно для потока реакции якоря воздушному промежутку, обуславливает низкое значение индуктивности, а следовательно, малое значение электромагнитной постоянной времени и более жесткую механическую характеристику электродвигателя, снижает потери в роторе от высших гармоник.
Именно, такие магниты с момента их появления рассматриваются разработчиками как наиболее приемлемый материал для ВДПТ [5].
Высококоэрцитивные магниты можно подразделить на две группы:
1 - магниты на основе самарий-кобальта (Sm-Co),
2 - магниты на основе неодим-железо-бор (Nd-Fe-B).
Основные характеристики высококоэрцитивных постоянных магнитов приведены в таблице на рис. 1.2.9.
Тип материала, марка магнита |
Группа |
Рабочая температура, оС |
Основные показатели |
|||
Br, Тл |
Нсв, кА/м |
Нсм, кА/м |
(ВН)max, кДж/м3 |
|||
Магниты на основе Sm-Co |
||||||
КС37А |
1 |
250 |
0,82 |
560 |
1000 |
130 |
КСП37А |
1 |
250 |
0,90 |
500 |
640 |
145 |
КС25ДЦ-240 |
1 |
250 |
1,10 |
780 |
900 |
240 |
Магниты на основе Nd-Fe-B |
2 |
180 |
1,25 |
860 |
960 |
290 |
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.