新西達(dá)2212電機(jī)的換相分析

1、2. 新西達(dá)2212電機(jī)的換相分析分析完了上面最基本的三繞組二極無(wú)刷直流電機(jī)的換相情況,再來(lái)看看我們的老朋友,新西達(dá)2212電機(jī)的換相過(guò)程。不過(guò)在此之前,先要介紹一個(gè)概念:電角度。圖1-29(a顯示了新西達(dá)2212電機(jī)AB相通電時(shí)情形,在圖中可以看出,A1-2繞組邊和A2-1繞組邊都處于磁極S2極下?，F(xiàn)假設(shè)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)了一個(gè)角度,使得A1-2和A2-1都處于磁極S3之下,見(jiàn)圖1-29(b。從物理上講,每對(duì)磁極都是相同的,不同的磁極編號(hào)是人為加上去的;所以在定子繞組看來(lái),圖(a和圖(b的磁場(chǎng)情況是完全相同的,故而這即是一個(gè)完整周期,期間應(yīng)該完成全部的6次換相。 (a A1-2,A2-1繞組邊處

2、于S2下 (b A1-2,A2-1繞組邊處于S3下圖1-29 新西達(dá)2212電機(jī)的一個(gè)電周期由于新西達(dá)2212電機(jī)共有7對(duì)磁極,故上述這個(gè)完整周期內(nèi),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的機(jī)械角應(yīng)為:度,而其中的6步換相狀態(tài),每步所轉(zhuǎn)過(guò)的機(jī)械角為度。由于結(jié)果中帶了小數(shù),對(duì)于說(shuō)明問(wèn)題很不方便,于是在電工技術(shù)中,就產(chǎn)生了電角度(簡(jiǎn)稱電角的概念。雖然每對(duì)磁極占圓周空間的機(jī)械角為360°/(極對(duì)數(shù),但規(guī)定其電角度總為360°。這樣在上圖中,從S2極轉(zhuǎn)到S3極,就等于轉(zhuǎn)過(guò)了360°電角度,每次換相間隔仍為60°電角度。360/751.43=51.43/68.57=好,現(xiàn)在來(lái)分析運(yùn)行和換相過(guò)程

3、。為方便理解,假設(shè)電機(jī)的梯形波上升下降沿十分陡峭,近似于方波,轉(zhuǎn)子呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在圖1-30(a中,N2和S2磁極的分界線剛劃過(guò)A1-2繞組邊,AB相開(kāi)始導(dǎo)通。由于其定子繞組詭異的繞線方式,電流其實(shí)是分兩路走的(在圖1-15、圖1-22和圖1-29中為便于讀者理解,沒(méi)有畫(huà)出第二路電流,這里特此說(shuō)明。參照?qǐng)D1-14,第一路電流按照A+A1-2 A1-1A2-1A2-2B4-2B4-1B3-1B3-2B-的路徑走完;第二路電流按A+A3-2A3-1A4-1A4-2C2-2C2-1C1-1C1-2C3-2C3-1C4-1C4-2B2-2B2-1B1-1B1-2B-的路徑走完。圖中的點(diǎn)和X描述了電流方

4、向。由左手定則分析可知,第一路電流所經(jīng)過(guò)的繞組邊A1-1,A1-2,A2-1,A2-2,B3-1,B3-2, B4-1,B4-2都會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻碾姶帕?。且每個(gè)繞組邊產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)為:略小于12/81.5=V。其等效電路圖見(jiàn)圖1-30(b。比較麻煩的是分析此時(shí)C相的感生電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì),我們將第二路電流路徑中的每個(gè)繞組邊逐個(gè)分析,這里先預(yù)定義面向讀者的感生電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)檎?。結(jié)和繞組情況來(lái)看,A3-1和A3-2都處于S1磁極下,產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)方向相同,所以互相抵消。同理,B1-1和B1-2的互相抵消,C1-1和C1-2的互相抵消,C2-1和C2-2的互相抵消,C3-1和C3-2的互相抵消

5、。只有B2-1, B2-2, C4-1, C4-2會(huì)產(chǎn)生有效的反向感生電動(dòng)勢(shì),其等效電路圖見(jiàn)圖1-30(c。 圖1-30(a 圖1-30(b 圖1-30(c根據(jù)前面每個(gè)繞組邊產(chǎn)生略小于1.5V反電動(dòng)勢(shì)的結(jié)論,可算得C相引出點(diǎn)此時(shí)的電壓值約為8V,大于繞組中點(diǎn)電壓6V。用相同的方法,我們?cè)俜治鯝B相導(dǎo)通快要結(jié)束時(shí)的情況。 圖1-31(a在圖1-31(a中,S2和N3磁極的分界線將要(還未劃過(guò)繞組邊A1-2。第一路電流的情況同圖1-30(a,這里就不重復(fù)了。要分析的是第二路電流中的反電動(dòng)勢(shì)情況:從圖中可以看出,A4-1和A4-2的反電動(dòng)勢(shì)相互抵消,B1-1和B1-2的相互抵消,B2-1和B2-2的

6、相互抵消,C2-1和C2-2的相互抵消,C3-1和C3-2的相互抵消,C4-1和C4-2的相互抵消,只有A3-1, A3-2, C1-1, C1-2能產(chǎn)生有效的反向感生電動(dòng)勢(shì),其等效電路圖見(jiàn)圖1-31(b。 圖1-31(b根據(jù)這個(gè)等效電路圖,可算得C點(diǎn)此時(shí)的輸出電壓約為4V,小于繞組中點(diǎn)的電壓6V?？梢?jiàn),在AB相通電期間,C相的輸出電壓穿越了6V的中點(diǎn);也就是說(shuō),期間發(fā)生了一次過(guò)零事件,可以被比較器檢測(cè)到,并以此作為換相的依據(jù)。這里還可以看出的是,在第二路電流中,產(chǎn)生有效反向感生電動(dòng)勢(shì)A3-2, A3-1, C1-1, C1-2繞組邊,其實(shí)對(duì)轉(zhuǎn)矩也是有貢獻(xiàn)的。由于這種電機(jī)非常特別的繞線方式,在任何一種通