1. 同步电动机制动原理
电动车的制动分为两种1(鼓刹制动)2(碟刹制动)还有一种是属于低电平刹车,是靠电动车电动机的牵引力来制造很小的制动,为了是减少刹车的耗损,鼓刹原理就是靠你捏动刹车柄的时候它里面有个机械装置推动刹车蹄片刹车时运用扩张推动刹车蹄片接触刹车鼓内缘,藉由接触产生的磨擦力来抑制轮胎之转动以达成刹车之目的,
碟刹制动:安装一块和车轮同步旋转的碟盘,并在前叉与车架上装置卡钳,再透过卡钳内的刹车块夹紧碟盘,达到刹车的目的。
2. 异步电动机的制动
三相异步电动机电气制动常用反接制动,能耗制动,再生制动发电制动。
电气制动是电动机停转过程中,产生一个与转向相反的电磁力矩,作为制动力使电动机停止转动。电气制动的方法包括反接制动、能耗制动、电容制动、再生制动(也叫反馈制动、回馈制动、发电回馈制动)。
主要应用在机床、起重机以及一些常用的自动控制系统中。
3. 同步电动机制动方法
高铁动车组采用复合制动。也就是采用至少两种方式进行制动。
国内的高铁都是采用的动力分散式电动车组,因此在正常的制动过程中,优先采用再生制动,也就是将电动机反转,变为发电机,从而将动车组的动能转变为电能,会送给接触网,供相邻区间其他动车组使用。但是动车组通过再生制动发出的电能,不能回馈给外界的国家电网,因为电能中包含着大量的谐波。再生制动也是一种比较环保和绿色的制动方式。
当动车组速度很低,即将停站时,再生制动的效果比较差,就会改为盘形制动,或者是在接触网故障,停电时,需要触发紧急制动时,就会使用盘形制动。这个与汽车上的制动盘工作原理一样。车轴上套上2到4个制动盘,或者是两端的车轮一部分作为制动盘,卡钳抱住制动盘,摩擦发热,从而将动车组的动能转变为热能消散掉,达到减速的目的。盘式制动也称之为安全制动,也就是设计成为在外界接触网故障无电时也能够正常使用,确保动车组能够安全停车。
国内的高速试验车CRH380AM,还使用了风阻制动,也就是在制动时,在列车的端部升起风阻板,从而加大动车组的空气阻力,达到加快减速的目的。
德国的ICE3型动车组,还使用了涡流制动,也就是在制动时,将一套电磁铁下放到距离钢轨10厘米以内的距离,然后通电,电磁铁与钢轨间产生涡流发热,从而将动能转变为热能消散,达到减速的目的,这种制动方式的好处是高速时不受速度变高的影响,在高速时能维持一个较高的制动力。坏处时发热量大引起轨道过热,需要时间散热降温。
日本的新干线,如500系,还是用盘型涡流制动,与德国ICE3不同的是,直接在车下布置一个涡流盘,直接将动能在上面转变为热能,实现减速的目的。
法国的TGV-A,由于采用的是交流同步电机,因此安全制动采用电阻制动,也就是在接触网停电时,直接利用蓄电池将电机反转,变为发电机,发出的电能通过动力车的制动电阻发热消耗掉
4. 同步电机制动方法
一般的三相电动机没有刹车功能,除非加装电磁刹车装置。有刹车装置的三相电动机刹车电源也有不同的,有220V和380V之分,220V一般有二条接线引出,插在200V插座上就可以了。
三相电动机它是指当电机的三相定子绕组,通入三相交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组来发电。
在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下,可以考虑采用全压直接起动。优点是操纵控制方便,维护简单,而且比较经济。主要用于小功率电动机的起动,从节约电能的角度考虑,大于11kw 的电动机不宜用此方法。
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由于转子导体两端是被短路环短接的,在感应电势的作用下,转子导体内将产生与感应电势方向基本一致的感应电流(由于转子导体中存在感抗,故两者将相差一个φ角)。这些载有电流且又自成回路的转子导体,在旋转磁场中又将会受到作用力,其方向则可用电动机左手定则来确定。
异步电动机转子的转速n总是低于旋转磁场的同步转速n1,这样旋转磁场才能保持对转子导体的切割而使其产 生感应电动势。实际应用中的异步电动机定子磁场不是静止让转子导体切割的,而它是依靠交流电源在定子绕组中的作用所产生的旋转磁场去切割转子导体的。
5. 同步电动机能耗制动的基本原理
刹车片(机械制动) ;电磁抱闸,能耗制动、反接制动(电磁制动)刹车片的原理最简单,解体电动机就可以了解。
电磁抱闸:电机与电磁抱闸的电源是同步的,电磁抱闸的电源从电动机的接线盒或接触器下端引出,电磁抱闸的工作原理:通电时,电磁力使抱闸装置分开,电机可以转动,停电时,由于内部失去磁力,弹簧使抱闸装置合上,电机停转。
能耗制动:所谓能耗制动,即在电动机脱离三相交流电源之后,定子绕组上加一个直流电压,即通入直流电流,利用转子感应电流与静止磁场的作用已达到制动的目的。
反接制动:在电动机切断正常运转电源的同时改变电动机定子绕组的电源相序,使之有反转趋势而产生较大的制动力矩的方法。
反接制动的实质,使电动机欲反转而制动,因此当电动机的转速接近零时,应立即切断反接转制动电源,否则电动机会反转。
实际控制中采用速度继电器来自动切除制动电源。
6. 异步电机制动
三相异步电动机停机后设备会有惯性,这会对人和设备带来安全隐患,另外有的皮带输送带运行时皮带由低往上运行,电机一旦停车没有制动装置皮带机会下滑,这就产生生产事故。
电动机在制动状态时其转矩方向与机械设备转动方向相反,电动机阻碍生产机械运动。制动状态可以使生产机械运动减速或停止,或限制位能负载的运动速度。
7. 同步异步电动机工作原理
异步电机(感应电机)的工作原理是通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流,产生电磁转矩,转子中并不直接产生磁场.因此,转子的转速一定是小于同步速的(没有这个差值,即转差率,就没有转子感应电流),也因此叫做异步电机.
而同步电机转子本身产生固定方向的磁场(用永磁铁或直流电流产生),定子旋转磁场"拖着"转子磁场(转子)转动,因此转子的转速一定等于同步速,也因此叫做同步电机.
作为电动机时,大部分是用异步机;发电机都是同步机。
8. 同步电动机工作原理
首先永磁同步电机要建立主磁场,励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性相间的励磁磁场;然后采用三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体;在原动机拖动转子旋转的情况下,极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组,因此电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线,即可提供交流电源。由于电枢绕组的对称性,保证了感应电势的三相对称性。
对于转子直流励磁的同步电动机,若采用永磁体取代其转子直流绕组则相应的同步电动机就成为永磁同步电动机。
永磁同步电动机的组成部分:定子、永久磁钢转子、位置传感器、电子换向开关等。
永磁同步电动机具有结构简单,体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点,主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机的更新替代电机。
原理
通常所说的永磁同步电动机是正弦波永磁同步电动机,同一般同步电动机一样,正弦波PMSM的定子绕组通常采用三相对称的正弦分布绕组,或转子采用特殊形状的永磁体以确保气隙磁密沿空间呈正弦分布。这样,当电动机恒速运行时,定子三相绕组所感应的电势则为正弦波,正弦波永磁同步电动机由此而得名。
正弦波PMSM是一种典型的机电一体化电机。它不仅包括电机本身,而且还涉及位置传感器、电力电子变流器以及驱动电路等。
内置式永磁同步电机无位置传感器(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)矢量控制系统,通过将滑模观测器和高频电压信号注入法相结合,在无位置传感器IPMSM闭环矢量控制方式下平稳启动运行,并能在低速和高速运行场合获得较准确的转子位置观察信息。
9. 同步电动机与异步电动机工作原理
同步电机用于发电。
异步电机用在电动机上。
两者区别
1、同步电机与异步电机设计上的区别
同步电机和异步电机最大的区别在于它们的转子速度与定子旋转磁场是否一致,电机的转子速度与定子旋转磁场相同,叫同步电机,反之,则叫异步电机。
另外,同步电机与异步电机的定子绕组是相同的,区别在于电机的转子结构。异步电机的转子是短路的绕组,靠电磁感应产生电流。而同步电机的转子结构相对复杂,有直流励磁绕组,因此需要外加励磁电源,通过滑环引入电流;因此同步电机的结构相对比较复杂,造价、维修费用也相对较高。
2、同步电机与异步电机无功方面的区别
相对于异步电机只能吸收无功,同步电机可以发出无功,也可以吸收无功!
3、同步电机与异步电机在功能、用途上的区别
同步电机转速与电磁转速同步,而异步电动机的转速则低于电磁转速,同步电机不论负载大小,只要不失步,转速就不会变化,异步电动机的转速时刻跟随负载大小的变化而变化。
同步电机的精度高、但造工复杂、造价高、维修相对困难,而异步电机虽然反应慢,但易于安装、使用,同时价格便宜。所以同步电动机没有异步电机应用广泛。
同步电机多应用于大型发电机,而异步电机几乎应用在电动机场合。
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分类
根据励磁方式不同,同步电机可以分为电励磁同步电机和永磁同步电机。
1、电励磁
它的转子做成显极式的,安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相互串联的,接成具有交替相反的极性,并有两根引线连接到装在轴上的两只滑环上面。
磁场线圈是由一只小型直流发电机或蓄电池来激励,在大多数同步电动机中,直流发电机是装在电动机轴上的,用以供应转子磁极线圈的励磁电流。由于这种同步电动机不能自动启动,所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为电动机启动之用。鼠笼绕组放在转子的周围,结构与异步电动机相似。
当在定子绕组通上三相交流电源时,电动机内就产生了一个旋转磁场,鼠笼绕组切割磁力线而产生感应电流,从而使电动机旋转起来。电动机旋转之后,其速度慢慢增高到稍低于旋转磁场的转速,此时转子磁场线圈经由直流电来激励,使转子上面形成一定的磁极,这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极,这样就增加电动机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止。
2、永磁
转子不励磁的同步电动机能够运用于单相电源上,也能运用于多相电源上。这种电动机中,有一种的定子绕组与分相电动机或多相电动机的定子相似,同时有一个鼠笼转子,而转子的表面切成平面。所以是属于显极转子,转子磁极是由一种磁化钢做成的,而且能够经常保持磁性。
鼠笼绕组是用来产生启动转矩的,而当电动机旋转到一定的转速时,转子显极就跟住定子线圈的电流频率而达到同步。显极的极性是由定子感应出来的,因此它的数目应和定子上极数相等,当电动机转到它应有的速度时,鼠笼绕组就失去了作用,维持旋转是靠着转子与磁极跟住定子磁极,使之同步。
参考资料: