永磁电机课件.ppt
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- 永磁 电机 课件
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1、直流无刷电机基本原理1PPT课件q BLDC电机电机 在了解永磁电机之前,为便于理解永磁电机在了解永磁电机之前,为便于理解永磁电机工作的基本原理,我们先简要回顾一下电磁感应工作的基本原理,我们先简要回顾一下电磁感应方面的一些基本理论及我们比较熟悉的普通三相方面的一些基本理论及我们比较熟悉的普通三相异步电动机和单相异步电动机与直流电机的基本异步电动机和单相异步电动机与直流电机的基本工作原理。通过对比分析,有助于我们快速的掌工作原理。通过对比分析,有助于我们快速的掌握永磁电机的基本工作原理。首先,来了解一下握永磁电机的基本工作原理。首先,来了解一下电磁感应方面的一些基础知识。电磁感应方面的一些基础
2、知识。2PPT课件磁与电磁磁与电磁一、磁的基本知识一、磁的基本知识1、磁性、磁性:能吸引铁、镍等金属或合金的性质。能吸引铁、镍等金属或合金的性质。2、磁体、磁体:具有磁性的物体。具有磁性的物体。3、磁极、磁极:磁体上磁性最强的部位,有磁体上磁性最强的部位,有S极和极和N极,磁极间极,磁极间同性相同性相斥斥,异性相吸异性相吸。4、磁力、磁力:磁极间的相互作用力。磁极间的相互作用力。5、磁场、磁场:磁极周围存在的一种特殊物质磁极周围存在的一种特殊物质,具有力和能的特性。具有力和能的特性。6、磁力线、磁力线:为描述磁场的强弱和方向而引入的假想线。为描述磁场的强弱和方向而引入的假想线。在磁极外在磁极外
3、部由部由N指向指向S,在磁极内部由,在磁极内部由S指向指向N。磁力线越密磁场越强,磁磁力线越密磁场越强,磁力线越疏磁场越弱。力线越疏磁场越弱。3PPT课件二、电流的磁场二、电流的磁场 1920年,科学家奥斯特发现,在电流周围存在磁场(动电年,科学家奥斯特发现,在电流周围存在磁场(动电生磁),即电流的磁效应。生磁),即电流的磁效应。电流与其产生磁场的方向可用安培定则来判断,既适用于电流与其产生磁场的方向可用安培定则来判断,既适用于判断判断电流产生的磁场方向电流产生的磁场方向,也适用于,也适用于在已知磁场方向时判断电流的方在已知磁场方向时判断电流的方向。向。1、直线电流、直线电流产生的磁场产生的磁
4、场2、环形电流、环形电流产生的磁产生的磁场场4PPT课件三、磁场对电流的作用三、磁场对电流的作用 1、通电导体在磁场中会受到力的作用,电、通电导体在磁场中会受到力的作用,电磁力的方向符合左手定则。磁力的方向符合左手定则。伸开左手,四指并拢,拇指与四指垂直,并伸开左手,四指并拢,拇指与四指垂直,并且在同一平面里,让磁感线垂直穿过手心,使且在同一平面里,让磁感线垂直穿过手心,使四指指向电流方向,这时大拇指所指的方向就四指指向电流方向,这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。左手定则左手定则5PPT课件6PPT课件 2 2、我们常使用通电导体在磁
5、场中某点受到的电、我们常使用通电导体在磁场中某点受到的电磁力与导体中电流和导体的有效长度的乘积的比值来磁力与导体中电流和导体的有效长度的乘积的比值来表示该点磁场的性质,并称为该点的磁感强度表示该点磁场的性质,并称为该点的磁感强度B B。即:即:B=FILB:均匀磁场的磁感强度(:均匀磁场的磁感强度(T)F:通电导体受到的电磁力(:通电导体受到的电磁力(N)I:导体中的电流强度(:导体中的电流强度(A)L:导体在磁场中的有效长度(:导体在磁场中的有效长度(m)7PPT课件 3 3、一匝匝数为、一匝匝数为N N的线圈在磁场中,若与线圈交的线圈在磁场中,若与线圈交链的磁通链的磁通发生变化,则线圈上会
6、感应出电动势发生变化,则线圈上会感应出电动势e,称为电磁感应称为电磁感应,e的正方向与的正方向与符合右手螺旋定则。符合右手螺旋定则。E=-N/t上式的含义是指,电磁感应的电动势与线圈匝数和上式的含义是指,电磁感应的电动势与线圈匝数和磁通的变化率磁通的变化率成正比。成正比。负号是指在感应电动势作用下而在线圈里产生的感应电流所产生的负号是指在感应电动势作用下而在线圈里产生的感应电流所产生的将将逆着逆着变化。变化。1)变压器电动势:线圈与磁场相对静止,只有磁通变化。)变压器电动势:线圈与磁场相对静止,只有磁通变化。2)运动电动势:线圈与磁场相对运动,引起磁通变化。)运动电动势:线圈与磁场相对运动,引
7、起磁通变化。符合右手定则。符合右手定则。e=Blv8PPT课件9PPT课件10PPT课件 前面,我们回顾了电磁感应方面的一些基础知识,下面我们在此基础上开始了解电机前面,我们回顾了电磁感应方面的一些基础知识,下面我们在此基础上开始了解电机方面的理论知识,首先,来了解下右手定则。方面的理论知识,首先,来了解下右手定则。11PPT课件 三相异步电动机的三相定子绕组以互隔三相异步电动机的三相定子绕组以互隔1200的方式嵌放在定子铁芯的方式嵌放在定子铁芯中。当三个绕组分别接入三相交流电后,便可以产生旋转磁场。中。当三个绕组分别接入三相交流电后,便可以产生旋转磁场。实际三相电动机实际三相电动机的旋转磁场
8、是如的旋转磁场是如何产生的呢?何产生的呢?t0i 规定:电流为正值时,电流从绕组首端流入,从规定:电流为正值时,电流从绕组首端流入,从末端流出;电流为负值时,电流从绕组末端流入,末端流出;电流为负值时,电流从绕组末端流入,从首端流出。从首端流出。12PPT课件t0it=0时电流和磁场情况时电流和磁场情况A、C两相电流两相电流t=0时为正,因此首端流入、末端流出。时为正,因此首端流入、末端流出。B相电流相电流t=0时为负,末端流入、首端流出。时为负,末端流入、首端流出。电流入电流入 电流出电流出n0相邻线圈电流流向一致,在气隙中生成合成磁场。相邻线圈电流流向一致,在气隙中生成合成磁场。13PPT
9、课件t0it=120t=120时电流和磁场情况时电流和磁场情况n0 可见当电流随时间变化可见当电流随时间变化120,电动机的磁场在空间的位置也随,电动机的磁场在空间的位置也随之旋转了之旋转了120。观察电流波形图及电机示意图可看出,合成观察电流波形图及电机示意图可看出,合成磁场的转向取决于三相电流磁场的转向取决于三相电流的顺序的顺序,ABC正序时气隙磁场顺时针旋转。正序时气隙磁场顺时针旋转。14PPT课件t0it=240t=240时电流和磁场情况时电流和磁场情况n0 观察电流波形图及电机示意图可看出,合成观察电流波形图及电机示意图可看出,合成磁场的转向取决于三相电流磁场的转向取决于三相电流的顺
10、序的顺序。15PPT课件t0it=360n0 电流随时间变化一周,电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋电流随时间变化一周,电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋转了转了360。表明。表明磁场的旋转速度与电流变化的频率有关。磁场的旋转速度与电流变化的频率有关。t=360时电流和磁场情况时电流和磁场情况16PPT课件 只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三相交只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三相交流电,就会在定子和转子之间的气隙中产生一个流电,就会在定子和转子之间的气隙中产生一个随时间变化的随时间变化的。17PPT课件n0三相异步电动机工作原理概括三相异步电动机工作原理概括 在电
11、动机对称三相定子绕组中通入在电动机对称三相定子绕组中通入对称三相交流电流对称三相交流电流产生气隙旋转磁场产生气隙旋转磁场 转子导体与磁场相切割,生成感转子导体与磁场相切割,生成感应电动势、感应电流应电动势、感应电流载流导体受电磁力的作用形成力偶载流导体受电磁力的作用形成力偶力偶对电机转轴形成电磁转矩力偶对电机转轴形成电磁转矩从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。FF 若要改变电动机的旋转方向,只需若要改变电动机的旋转方向,只需任调通入定子绕组中任调通入定子绕组中两相电流的相序即可。两相电流的相序即可。18PPT课件 很明显,电动机上存在
12、两个转速,一个是旋转磁场转速很明显,电动机上存在两个转速,一个是旋转磁场转速n0,一个是转子的,一个是转子的 转速转速n。电动机的电动机的转速转速n能等于能等于旋旋转磁场的转速转磁场的转速n0吗?吗?如果二者相等,则转子与旋转磁场之间如果二者相等,则转子与旋转磁场之间产生感应电流产生感应电流成为载流导体成为载流导体不是载流导体不是载流导体就无法在磁场中就无法在磁场中就就没有了相对切割没有了相对切割转子不切割磁场转子不切割磁场就不能就不能受力受力不受力不受力电动机就永远转运不起来。电动机就永远转运不起来。19PPT课件单相异步电动机的定子磁场单相异步电动机的定子磁场单相机定子单相机转子t0i在定
13、子绕组中通入单相交流电 电流正半周,线圈导体中通过电流正半周,线圈导体中通过的电流始终为正值的电流始终为正值 合成磁场随时间大小不断变化,但磁场轴线的位置始终不变。电流的负半周,线圈导体中通电流的负半周,线圈导体中通过的电流方向始终为负过的电流方向始终为负 合成磁场随时间大小不断变化,但磁场轴线的位置始终不变。显然,单相异步电动机的定子磁场是一个大小和方向随时间不断变化、显然,单相异步电动机的定子磁场是一个大小和方向随时间不断变化、但磁场轴线位置始终不变的但磁场轴线位置始终不变的脉动磁场脉动磁场。所以单向异步机的转子不会自行。所以单向异步机的转子不会自行起动,也就是说单相异步电动机的起动转矩为
14、零。起动,也就是说单相异步电动机的起动转矩为零。20PPT课件如何使单相异如何使单相异步电动机旋转步电动机旋转起来呢?起来呢?电容分相法可让单相异步机转动 电容分相式异步电动机的定子有两个绕组:电容分相式异步电动机的定子有两个绕组:一一个是工作绕组;另一个是起动绕组,两个绕组在个是工作绕组;另一个是起动绕组,两个绕组在空间对称嵌放。起动绕阻与电容空间对称嵌放。起动绕阻与电容C串联,使起动绕组串联,使起动绕组电流电流i2和工作绕组电流和工作绕组电流i1产生产生90的相位差,即:的相位差,即:M 1 C i2 i1 t i i1 i2 0(a)电电路路图图 (b)波波形形图图 4590 360 加
15、入起动绕组后,和工作绕组并联连接于单相交流电源上。加入起动绕组后,和工作绕组并联连接于单相交流电源上。可见,单相电动机定子两绕组的合成磁场也是一个随时间空间位置不可见,单相电动机定子两绕组的合成磁场也是一个随时间空间位置不断变化的旋转磁场。单相电动机也因之可以自行起动了。断变化的旋转磁场。单相电动机也因之可以自行起动了。AXBYAXBYAXBY 0t 90t180t21PPT课件q BLDC电机电机22PPT课件q BLDC电机电机 前面我们对普通三相及单相电机进行了简要的分析,下面主要来了解下永磁电机的基本工作情况。23PPT课件rrggbbNSACBZYXn模拟结构图qBLDC电机电机24
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