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本節(jié)介紹異步電機在參考坐標(biāo)系下以任意轉(zhuǎn)速k旋轉(zhuǎn)的數(shù)學(xué)模型。優(yōu)點是可以用統(tǒng)一的表達(dá)式來表示異步電機在基于不同磁場方向的靜止坐標(biāo)系和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。由于異步電機的實際數(shù)學(xué)模型是一個具有高階非線性、變量相互耦合的復(fù)雜系統(tǒng),為了研究的方便,往往會忽略非理想因素,即異步電機很容易在高轉(zhuǎn)速下運行。轉(zhuǎn)速超過15,000 rpm,并且具有較寬的恒功率范圍。
例如,特斯拉Model 3采用的牽引電機轉(zhuǎn)速為17900r/min,中國新能源汽車技術(shù)路線圖2.0計劃到2035年實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速25000r/min。交流電機的定子繞組為交流繞組,統(tǒng)一了正負(fù)周期變化的交變電流,使主極磁場的大小和方向發(fā)生周期性變化;如果圍繞轉(zhuǎn)子的定子產(chǎn)生的主機磁場有規(guī)律地呈現(xiàn)這種周期性變化(利用三相電和矢量疊加),則在宏觀上形成旋轉(zhuǎn)磁場(如下圖所示)。
如果轉(zhuǎn)子也是磁鐵(永磁同步電機),或者是通恒定直流電形成的電磁鐵(普通同步電機)。通過提高運行速度,可以降低電機的扭矩要求,從而減小電機的尺寸和重量,并且其功率密度隨著速度而增加。電機的轉(zhuǎn)速必須低于磁場的同步轉(zhuǎn)速,因為只有這樣,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體才能感應(yīng)出電勢,從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流和電磁扭矩。從上式可以看出,異步電機在三相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型極其復(fù)雜,在實際中應(yīng)用起來比較困難。
轉(zhuǎn)子的載流體(有功分量電流)在磁場的作用下受到電磁力的作用,形成電磁扭矩,驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn),將電能轉(zhuǎn)化為機械能(電磁力)。兩者的相同點和不同點是,一般磁場定向是基于轉(zhuǎn)子磁場定向(可以獲得直線的機械特性曲線。相比之下,定子或氣隙磁場定向不具有與此類似的特性)直流電機),而直接轉(zhuǎn)矩控制的關(guān)鍵是第一步是重構(gòu)定子磁鏈。關(guān)鍵是利用電壓(大約)是磁鏈導(dǎo)數(shù)的特性。
在靜止坐標(biāo)系中,異步電機穩(wěn)態(tài)時正弦穩(wěn)態(tài)的等效電路如圖2-2所示。其更一般的形式如圖2-2 所示,其中a 可以是任何實常數(shù),s 是轉(zhuǎn)速。差異率。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時,感應(yīng)電流逐漸減小,產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小。異步電機的缺點是控制電路復(fù)雜,效率和功率密度與PMSM相比較低,導(dǎo)致其全球市場份額越來越低。
三相異步電動機主要作為電動機驅(qū)動各種生產(chǎn)機械,如風(fēng)機、水泵、壓縮機、機床、輕工礦山機械、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的脫粒機、破碎機、農(nóng)副產(chǎn)品加工機械等。 等待。異步電機的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單堅固、成本低、可靠性高、轉(zhuǎn)矩脈動小、噪聲低、免維護。 A相先通電,A相交流電壓波形擺動三分之一周期后,B相通電,B相電壓又?jǐn)[動三分之一周期后,C相通電。
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