这部小说转子绕组混合步进电机

乔纳森美国agb

高级讲师,电气电子工程系,联邦农业大学Makurdi、贝努埃州州,尼日利亚,=

文摘

可以分析混合步进电机与恒定磁场同步电动机励磁。一个限制这些汽车的操作是无法调节永磁(PM) mmf为了获得一个家庭传统同步电动机稳态特征的。本文的目的是探讨依赖的点混合动力电机转子励磁特性。因此绕线转子电动机的设计和施工,两永久磁铁的混合式步进电机的转子是伤口软铁成型机所取代。不同转子mmf进行静态测试,结果表明,保持转矩随转子励磁和PM mmf随定子励磁。

关键字

混合式步进电机,步进电机绕线转子电机、同步电机、稳态特性。

介绍

混合式步进电机和同步电机之间的关系已经建立了[1],[2],[3],[4],[9],[10]。这使它可以使用同步电动机理论调查的步进电机特点[6]。一个限制这些汽车的操作是无法控制永磁(PM) mmf为了获得一个家庭传统同步电动机稳态特征的。作为变速驱动器的需求在增长近年来和步进电机产生竞争fully-controllable变速系统[8],兴趣使它完全兼容传统的同步电动机也上升。这导致了设计和施工的混合步进电机环形线圈[7],在定子叠片结构被分为两个部分,由一个环形线圈和转子的点被软铁套管所取代。线的建设(WR)电机更换涉及两个永磁体转子的点混合步进电机与伤口软铁成型机。所使用的设计方法是纽卡斯尔大学的开发和记录[3],[6],[7]。设计的基础是点混合步进电机模型vm156 - 270通用电气生产的汉堡王。

WR混合动力汽车建设背后的动机是研究混合动力汽车的性能特征的依赖转子mmf的变化和可能获得类似的特征显示的同步电动机。因此WR电动机进行了测试覆盖一个足够宽的操作范围。电压是正弦波,覆盖范围是115 v / 10 a, 230 v / 7.5 a和440 v / 5 a。

测试进行了using115V / 10选择使用以下转子频率mmf步:360、480、600和840。

介绍了测试结果的点,或者说是混合步进电机。试验结果表明,如果有一种手段,不同混合步进电机的转子mmf点,它能产生稳态特征类似传统的同步电动机。

二世。仪表

实验平台的框图如图1所示。它由一个步进电机耦合的磁滞制动器扭矩计。相绕组连接到功率放大器,这是连接到一个信号发生器能产生任意波形存储在eprom,安装在前面板。宽频带的电压表终端电子瓦特计连接在每相绕组,而并联连接在每个阶段的负面铁路。消极的铁路是用于分流,因为电线(屏幕)之一是接地对电子瓦特计。电子瓦特表测量阶段电流、电压、功率和功率因数。一个转换开关,电机电缆连接到功率放大器和直流供电,在每一个阶段提供了缓解相绕组电阻的测量每个测试运行的开始和结束。

三世。测试电压的选择

建设背后的动机或者说是混合式步进电机是研究混合动力汽车性能的依赖在转子mmf的变化特征。因此一组四个选择合适的电压组合覆盖一个足够宽的操作范围。这些选择是115 v / 10 a, 170 v / 7.5 a, 230 v / 7.5 a和440 v / 5 a。电压波形正弦和广场。

测试电压的选择是影响这一事实4-phase功率放大器的输出变压器有115 v / 10 a, 230 v / 7.5 a和440/5A卡,需要最大限度地电压、产品合理的储备系数。这些有效值是用于正弦和方波供应。170 v / 7.5被选中,因为提供的数据点混合步进电机的生产商获得了使用测试电压230 v和170 v对应的峰值240 v,而10 7.5对应的峰值电流。

测试电压正弦波的均方根值为115 v。测试是在选择使用以下转子频率mmf步:360、480、600和840。

四、测试程序

三种测试方法。在较低的速度,限制的阶段电流设置值和由不同的外加电压。在中档速度,相电压设置和维护,直到所需的电流限制。在这一点上,当前维护直到撤军。在更高的速度,电压限制在测试设置和维护。使用这些程序,下面描述的测试。

答:拉拔力测试

低速运行时,在拉拔力测试,一旦测试速度已经达到和当前的限制,当前保持转矩增加缓慢,通过减少信号发生器。拉拔力扭矩时,当前的增长非常迅速,它无法控制。电机失去同步,拿出。

在中档频率,电压限制扭矩增加,电流上升,直到达到限量。当前被保持,直到汽车退出。

在更高的频率步,外加电压被设定的极限值和扭矩应用。当扭矩增加,监管造成电压下降,信号发生器得到调整,以保持电压不变。拉拔力扭矩走近,电压迅速下降制作精确调整困难,最终发动机退出。只有撤军的速度和扭矩值发生记录。

满载和可变负载测试

满载了百分之七十(70%)的拉拔力扭矩。测试相同的方式进行撤离。唯一的区别是,一些中档一步频率currentlimited在撤军,在满载成了电压限制。这是由于电压上限设定在没有负载。随着扭矩逐渐增加,电压下降,电流增加。作为完整的价值负载转矩小于撤军,碰巧满载扭矩之前达成的价值目前达到极限值。以下记录:速度、转矩、相电压、电流和权力。

在选定的速度变量进行负载测试。在170 v / 7.5 a, 2667步/秒(800 rpm)被选中,是因为它给了最大输出功率。一步频率点选择的混合动力汽车包括1000,2000,2667,3333,4000,5000,8333,10000,11666步/ sec在115、230和440 v。

变量进行负载测试车手混合动力汽车,使作一比较点的混合动力汽车。1000年和4000年之间的测试覆盖频率步步骤/秒在不同转子mmf。在这些测试以下记录:相电压,电流,权力和转矩和转子电流和功率也记录下来。

诉的测试结果

图形化的形式并给出了测试结果。图2是拉拔力扭矩和速度特征在115 v / 10点的限制,或者说是混合动力汽车。PM混合转子激动点额定mmf,虽然WR混合转子设置在360年,480年,600年和840年。

图2显示了一个家庭的拉拔力产生的转矩/速度特性可以保持定子电压恒定,改变转子励磁。点的混合步进电机,因为下午通量不能变化,只有一个曲线显示。

拉拔力扭矩和速度特征变量定子转子励磁电压的600年在图3所示。这个数字表明,在固定转子励磁,定子电压可以改变产生一个家庭的稳态特征点和WR混合式步进电机。为了方便起见,只显示WR混合动力汽车的特点,自两个汽车显示类似的特征,除了点混合步进电机的转矩下降表现出在某些频率。

第六,讨论的结果

这些测试是在1000年和4000年之间步骤/秒,常数或不同转子mmf。测试不同转子励磁表明,拉拔力转子励磁转矩增加而增加,这是一个有趣的特性。拉拔力扭矩和速度特征在不同转子mmf显示在图2。可以看出这个马达的性能范围与转子mmf的增加提高了。转矩下降,出现在点混合steppingmotor撤军扭矩曲线没有遇到。

可变负荷试验是在选定的速度常数终端电压。转子mmf用于这些测试是360、480、600和840年。功率因数曲线见图4、5和6。可以看出,与控制转子mmf, WR混合动力汽车可以在非常高的功率因数和效率的价值。事实上与适当的控制,可以维持一个恒定的功率因数以固定速度与不同负载转矩。在行为与同步机是惊人地相似。

效率曲线如图7所示也表明,该电机能保持很高的效率在高扭矩值。效率值的85%的人获得整个速度范围覆盖。

其他测试结果证实的相似之处或者说是混合步进电机的同步电机,包括工作能力落后和领先的动力因素。

七世。比较的车手和点步进马达

WR和点混合动力汽车的比较将基于两个马达的性能特征,即撤出扭矩测量,效率和功率因数。

答:拉拔力扭矩特性

2所示,拉拔力两个马达的转矩和速度曲线操作在115 v rms,正弦波供应。可以看出,拉拔力扭矩曲线从点获得混合动力汽车liesbetween WR步进电机的测量在360年和480年的转子mmf。

没有扭矩蘸WR混合曲线显示了动态特性的改善。这可能是由于改变了转子磁通,因为这影响阻尼,因此电机的谐振特性(稳定性)。

测试在不同转子mmf表明可以获得家族的拉拔力扭矩和速度曲线通过改变转子励磁用同步电动机。

图3包含撤军WR混合式步进电机的转矩/速度特性在不同定子电压。点没有显示混合动力汽车的特点,因为他们是类似于车手的电机,除了他们在某些频率显示转矩下降。没有转矩下降使WR混合步进电机比它更稳定点。

b .功率因数和效率曲线

两个电机的功率因数曲线获得在1000步/秒显示在图4中,而效率曲线如图7所示。WR混合动力电机的功率因数优越点的混合动力汽车在较低的频率,在更高的频率,然而,点混合动力汽车性能曲线优于的车手。这效率的差异可能是由于增加的磁场和机械损失WR混合动力汽车。功率因数的差异可能与依赖的点在定子励磁mmf。这个条件的测量功率因数和效率曲线显示在图6和图7中。运营能力的领先和滞后功率因素使他们比得上同步马达。

结论

本文已经很大程度上解决了稳态的测试点和WR混合步进电机。各种重要稳态特征被覆盖。

参数变化为车手提供混合步进电机为了强调一些关键特性的依赖与转子mmf的电机性能。这已经被以提高的设计和操作范围点混合步进电机。WR电动机的性能曲线显示不仅稳定性的改善,而且点混合动力汽车的性能可以进一步改善如果使用更强大的磁铁转子。

引用

皮卡,即d·罗素,A . p .“动态特性的模型来预测混合(永磁)同步/步进电机”,9日的年度研讨会上增量运动控制系统和设备,伊利诺伊大学,页1 - 13,1980。
斯诺登,a·e·马德森,e . w .“同步感应式电动机的特点”,反式。AIEE应用和工业,81卷,页1 - 3月5日,1962年。
罗宾逊,d·j·塔夫脱,c . k .“磁步进电动机的动态分析”,IEEE反式。IECI - 16, 2号,第125 - 111页,1969年。
休斯。,Lawrenson, P. J. and Davies, T. S. “Factors Determining High-speed Torque in Hybrid Motors”, Proc. Int. Conf. on Stepping Motors, University of Leeds, pp. 150 – 157, 1976.
Krishnan, r .“开关磁阻电动机驱动——建模、模拟、分析、设计与应用”工业电子产品系列、CRC新闻LLC波卡拉顿,佛罗里达州3343,2001。
agb, j . Onah, c . o .“扒拉混合式步进电机的转矩仿真”,Int。科学和工程研究杂志》(IJSER), 3卷,12个问题,2012年。
郭,公元前,病房里,d .“混合式步进电机的环形线圈”,Proc。十年会在增量运动系统和设备,伊利诺伊大学,169 - 176年,1981页。
斯蒂芬森,劳伦森,p . j . j . M。,Blenkinsop, p . T。,Corda, J. and Fulton, N. N, “Variable –speed Switched Reluctance Motors”, Proc. IEE., Vol. 127, Pt. B, No. 4, pp. 253 – 265, 1980.
Acarnley, p .“步进电机:理论和实践指南”,专业控制工程系列63,第四版,工程和技术的机构,伦敦,英国,2007年。
Athani,诉诉“步进电机:基本原理,应用程序和设计”,新时代国际(P)有限公司,2005年。
雀,j·w·哈里斯,m . r .“线性步进电机:评估性能”,Proc, Int。Conf.步进马达,利兹大学24 - 31页,1979年。
哈里斯·m·r·芬奇,j·w·“混合式步进电机的静态特征估计”,Proc。第八届年会在增量运动控制系统和设备,伊利诺伊大学,293 - 306页,1979年。
雀,j·W。,Harris, M. R. and Musoke, A. “Normal Forces in Linear Stepping Motors” IEE Conf. Publication on Small and Special Electric Machines, No. 202, pp 78 – 81, 1981.