常州江苏大学工程技术研究院
Changzhou Engineering and Technology Institute of Jiangsu University
开关磁阻调速电机系统(简称SRD)是一种新型的机电一体化无级调速电机系统,由电机本体和控制器两部分组成。它兼有交流调速系统电机简单坚固、无刷、无整流子和直流调速系统调速性能好的优点。开关磁阻调速电机系统具有广阔的应用前景,可以在各行各业应用,如电动车传动节能型风机和水泵的变速传动、节能装备、矿山设备、风力发电机及新能源发电、飞行器、航天器、船舶、机器人驱动、数控机床、电动工具、电动轮椅、智能家居、医疗器械、电动农具、家用电器电机变速传动、吸尘泵、离心干燥机等高速电气传动,具有良好的应用前景。
开关磁阻调速电动机系统因其电机结构坚固耐用、制造成本低、维护方便,系统调控性能好,四象限控制灵活,运行效率高;转子是叠片结构,无线圈绕组和永磁材料,对高温、高转速等恶劣环境适应强,具有高可靠性、高功率密度等特点;相间磁场耦合弱,相绕组独立供电,容错性强,所以,自问世以来便引起国际电气工程界的广泛关注。其电机不用永磁材料,不受稀土资源的制约。其电机定子采用集中式绕组,线圈嵌装容易、牢固。热耗大部分集中于定子,电机易于冷却。这些特点使得SRD系统具有广阔的应用前景。
一、主要技术特点
开关磁阻调速电机由开关磁阻电机和控制器两部分组成。同传统的直流及交流电机调速系统比较,具有以下优点:
1、电机结构坚固、制造成本低。电机结构比直流电机、同步电机、感应电机都坚固,转子无刷、无绕组、无永久磁体,可免维护。电机成本比直流电机、同步电机、感应电机都低,控制器的成本比变频控制器的成本低10%~15%。
2、效率高。不仅在额定输出状态下有比其它电机调速系统高的效率,而且在宽广的调速范围内也能保持高效率运行。
几种调速电动机比较
开关磁阻调速电动机 | 滑差调速电动机 | 直流调速电动机 | 异步电动机变频调速 | ||
效 | 100%额定转速100%额定转矩 | 90 % | 75 % | 76 % | 87 % |
率
| 50%额定转速100%额定转矩 | 80 % | 38 % | 65 % | 65 % |
价格 | 1.2 | 0.8 | 1.0 | 1.5 |
3、起动力矩大、起动电流小。
4、制动性能好,能实现再生制动,节约电能。
5、适合高速运行,可靠性高,可免维护。
6、具有无刷结构,适合在高粉尘、高速、易燃易爆等恶劣环境下运行。
二、应用情况与效益分析
开关磁阻电机调速系统其综合性能指标远高于一般的调速系统,其性能价格比高,以SR7KW5-5TX/E工矿电机车牵引用双开关磁阻调速电机并联传动系统为例(5吨隔爆蓄电池型),它由牵引电动机和控制器组成。
1. 额定电源电压DC(直流)88V~96V,容量330安时;
2. 调速系统小时制电流224A;
3. 两台三相开关磁阻电动机,其额定功率为2 X 7.5KW ,额定转速为1110r/min,调速范围200 r/min~2220 r/min,
4. 机车额定牵引力7.056 千牛,机车额定速度7Km/h;机车最大牵引力12.25千牛,机车最大速度14 Km/h,
5. 控制器为双开关磁阻调速电动机并联拖动系统控制器。其功率变换器主开关采用IGBT或VDMOSFET;
6. 经济技术指标:
(1) 实现了电机车再生制动控制,可节约电能;
(2) 系统效率达83.4 %;
(3) 开关磁阻电动机结构坚固耐用,电机转子上无碳刷、无换向器、无串激直流电动机整流子故障,免除了对电机转子维护的要求,不易发生烧电机故障,电机车牵引系统维修量少。