無刷直流永磁電動機與有刷直流永磁電動機的異同及適用性
典型的內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的無刷直流永磁電動機(BLDCM)與其相對應(yīng)的傳統(tǒng)有刷直流永磁電動機(PMDCM)相比較,由于消除了電/換向器的機械接觸,原先在里面的旋轉(zhuǎn)電樞變成外面的靜止電樞,原先在外面的靜止永磁體磁極卻變成了里面的旋轉(zhuǎn)永磁體轉(zhuǎn)子。
無刷直流永磁電動機與有刷直流永磁電動機性
能對比分析
無刷直流永磁電動機(以下簡稱BLDCM)與有刷直流永磁電動機(以下簡稱PMDCM)的一般性比較,主要從換向、維護、機械特性、效率、體積功率等11個方面進行對雙分析。
●換向
BLDCM借助轉(zhuǎn)子位置傳感器實現(xiàn)電子換向;
P
MDCM由電刷和換向器進行機械換向。
●維護
BLDCM由于沒有電刷和換向器,很少需要維護
PMDCM需要周期性維護
●機械(速度/力矩特性
BLDCM平(硬),在負載條件下能在所有速度上運行;
PMDCM中等平(中等硬),在較高速度上運行時,電刷摩擦增加,有用力矩減小。
●效率
BLDCM由于沒有電刷壓降,所以效率高;
PMDCM中等。
●輸出功率/外形尺寸之比
BLDCM由于電樞繞組設(shè)置在與機殼相連的定子上,容易散熱。這種優(yōu)異的熱傳導(dǎo)特性允許減小電動機的尺寸,所以輸出功率外形尺寸之比高;
PMDCM中等/低。電樞產(chǎn)生的熱量消散在氣隙內(nèi),這樣增加了氣隙溫度,從而限制了輸出功率外形尺寸之比。
●轉(zhuǎn)動慣量
BLDCM轉(zhuǎn)動慣量低。因為永磁體設(shè)置在轉(zhuǎn)子上,改善了動態(tài)響應(yīng);
PMDCM轉(zhuǎn)動慣量高,限止了動態(tài)特性。
●速度范圍
BLDCM比較寬。沒有電/換向器給于的機械限制;
PMDCM比較窄,存在電刷給于的機械限制。
●電氣噪聲
BLDCM低;PMDCM電刷的電弧將對附近的設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。
●制造價格
BLDCM比較高,PMDCM比較低。
●控制
BLDCM控制復(fù)雜且價格較貴;PMDCM控制簡單和價格適宜。
●控制要求
BLDCM:為了使電動機運轉(zhuǎn)必須要有控制器,但同樣的控制器可用于變速控制;
PMDCM:對于一個固定的速度而言,不需要控制器;有變速要求的時候才需要控制器。
●綜合情況對比
當然,在那些短時工作的,或者工作壽命不長的應(yīng)用場合,甚至在某些宇航技術(shù)領(lǐng)域內(nèi),沒有控制器的有刷直流永磁電動機,只要借助現(xiàn)代科技和先進制造技術(shù)就能夠完善地解決電刷換向器的機械接觸問題,它將具有比無刷直流永磁電動機更高的運行可靠性,而成為用戶優(yōu)先選用的產(chǎn)品。
直流電機故障檢查和分析
直流電動機是將直流電能轉(zhuǎn)換為機械能的電動機。由于直流電動機具有良好的調(diào)速性能,在電力拖動中被廣泛應(yīng)用,直流電動機的常見故障及其檢查判定方法。
電樞繞組接地故障
電樞繞組接地故障是直流電動機繞組最常見的故障。電樞繞組接地故障一般常發(fā)生在槽口處和槽內(nèi)底部,對其的判定可采用絕緣電阻表法或校驗燈法。
電樞繞組短路故障
用絕緣電阻表測量電樞繞組對機座的絕緣電阻時,如阻值為零則說明電樞繞組接地;采用毫伏表法進行判定時,若被測換向片與電動機軸之間有一定電壓數(shù)值,則說明該換向片所連接的繞組元件未接地;相反,若讀數(shù)為零,則說明該換向片所連接的繞組元件接地。
電樞繞組短路故障
若電樞繞組嚴重短路,會將電動機燒壞。若只有個別線圈發(fā)生短路時,電動機仍能運轉(zhuǎn),只是使換向器表面火花變大,電樞繞組發(fā)熱嚴重,若不及時發(fā)現(xiàn)并加以排除,則最終也將導(dǎo)致電動機燒毀。因此,當電樞繞組出現(xiàn)短路故障時,就必須及時予以排除。
電樞繞組短路故障主要發(fā)生在同槽繞組元件的匝間短路及上下層繞組元件之間的短路,查找短路的常用方法有:
① 路測試器法。將短路測試器接通交流電源后,置于電樞鐵心的某一槽上,將斷鋸條在其他各槽口上面平行移動,當出現(xiàn)較大幅度的振動時,則該槽內(nèi)的繞組元件存在短路故障。
② 毫伏表法。將6.3V交流電壓(用直流電壓也可以)加在相隔K/2或K/4換向片上(K為換向片數(shù)),用毫伏表的兩支表筆依次接觸到換向器的相鄰兩換向片上,檢測換向器片間電壓。
在檢測過程中,若發(fā)現(xiàn)毫伏表的讀數(shù)突然變小,則說明與該兩換向片相連的電樞繞組元件有匝間短路。若在檢測過程中,各換向片問電壓相等,則說明沒有短路故障。
電樞繞組斷路故障
這也是直流電動機常見故障之一。實踐經(jīng)驗表明,電樞繞組斷路點一般發(fā)生在繞組元件引出線與換向片的焊接處。造成的原因有:一是焊接質(zhì)量不好,二是電動機過載、電流過大造成開焊。這種斷路點一般較容易發(fā)現(xiàn),只要仔細觀察換向器升高片處的焊點情況,再用螺釘旋緊或鑷子撥動各焊接點,即可發(fā)現(xiàn)。
若斷路點發(fā)生在電樞鐵心槽內(nèi)部,或者不易發(fā)現(xiàn)的部位,則可用毫伏表檢查,將6~12V的直流電源連接到換向器上相距K/2或K/4的兩換向片上,用毫伏表測各相鄰兩換向片間的電壓,并逐步依次進行測量。有斷路的繞組所連接的兩換向片被毫伏表跨接時,有讀數(shù)指示,而且指針發(fā)生劇烈跳動。若毫伏表跨接在完好的繞組所連接的兩換向片上時,指針將無讀數(shù)指示。