磁阻電動機

磁阻電動機

磁阻電動機是一種同步電動機,它利用轉子磁阻不均勻而產生的轉矩工作。它是結構最簡單的電機之一,但由於其同步控制困難,沒有得到發展和套用。近些年,隨著技術突破,開關磁阻電動機(Switched Reluctance Motor,簡稱SRM)迅速發展。 磁阻電動機其運行原理是磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合,因此鐵心在移動到最小磁阻位置時,其主軸線必與磁場的軸線重合。

簡介

利用轉子磁阻不均勻而產生轉矩的小功率同步電動機,又稱反應式同步電動機。磁阻電機是結構最簡單的電機之一,很早就有人關注和研究它的套用,但是過去由於其同步控制困難,一直限制了磁阻電機的發展和套用。隨著現代功率電子技術、微機控制技術和計算機輔助設計技術的迅速發展,開關磁阻電動機(Switched Reluctance Motor,簡稱SRM)的套用得到了迅速發展。開關磁阻電動機以其調速性能好、結構簡單、效率高、成本低等特點,已在迅猛發展的調速電動機領域爭得了一席之地,並在牽引運輸、通用工業、航空工業、家用電器等領域得到了較廣泛得套用。

同步電動機

同步電動機是一種交流電動機,轉子旋轉速度與所提供交流電的頻率相同。原理是由交流電在電動機的定子處產生旋轉磁場,使電動機轉子旋轉。

在同步電動機的轉子有電磁鐵或永久磁鐵,使用永久磁鐵的稱為永磁同步電動機。同步電動機的定子所產生的磁場吸引轉子磁場的異極,由於定子所產生的磁場是以若干速度旋轉,因此轉子會隨著定子磁場的旋轉速度,以相同的速度旋轉。

同步電動機的特點是轉速固定,不受電源電壓的影響。只要電動機的負載低於其最大轉矩,轉速也不會受負載的影響。由於這種特性,同步電動機只能使用變頻器進行調速。

無載的同步機即是同步調相機(Synchronous Condenser),其電流相位超前於電壓,為一個電容性負載。因此,若一供電系統的負載為落後功率因數,可以無載的同步電動機來改進其功率因數,但此方法的運作成本十分高。電力公司可使用靜止無功補償器(Static VAR Compensator)來提供無功功率(Q)。

磁阻

磁阻,是一個與電路中的電阻類似的概念。電流總是沿著電阻最小的路徑前進;磁通量總是沿著磁阻最小的路徑前進。磁阻與電阻一樣,都是一個標量。

開關磁阻電動機

開關磁阻電動機也稱為切換式磁阻馬達,源於1838年,開關磁阻電動機和一般直流馬達不同,繞組是在定子上的,而不是在轉子上,因此電力不需藉由電刷及換相器等零件傳輸,機械結構比較簡單,但其驅動器需將電力提供給不同的繞組,在配合先進的電子零件下,這個已不是問題,開關磁阻電動機是近代常用的馬達,其好處是轉子沒有磁鐵,製造成本低,馬達體積小,但其缺點是轉矩漣波。

電刷

電刷(Brush)是電機的一個重要組成元件,負責在旋轉部件與靜止部件之間傳導電流。因較多用石墨製成,故也稱 碳刷

電刷多裝配於換向器或滑環上,是一個滑動型接觸體。需有光滑、耐磨、導電性良好等特性。根據不同的套用,它們要么是部分金屬部件(銅,銀,鉬),豐富或完全由金屬製成。

實際使用中,一個滑環通常配最少兩個電刷,避免因單個電刷接觸不良而變成斷路。

轉矩漣波

轉矩漣波是馬達在旋轉時,其輸出轉矩周期性變化的情形,依設計方式的不同,許多馬達都會有類似的情形。轉矩漣波的量測是在馬達完整旋轉一圈後.量測最大轉矩和最小轉矩之間的差,一般會用百分比顯示。

像磁卡轉矩就是轉矩漣波的一種,磁卡轉矩是因為定子繞組的少許不對稱,轉子的磁鐵或磁阻也不是軸對稱,因此造成轉子在不同位置時,有不同的磁阻。像磁阻馬達也會有轉矩漣波過大的問題。

轉矩漣波的問題可以透過仔細的設計馬達繞組分布,或是用實時控制來產生繞組電力來減少。

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