使用BLDC替代三相感应电机评估专项方案

ＢＬＤＣ和三相感应电机a、鼠笼式感应电机：三相交流异步电动机旋转磁场和转子之间存在转速差，所以称为异步电动机，它是在电磁感应基础上形成转动，故又称为感应电动机。电动机定子上为三相散嵌式分布绕组，转子为笼式导条（

鼠笼式转子绕组是自己短路绕组，在转子在每个槽中放有一根导体材料为铜或铝，导体比铁芯长，在铁芯两端用两个端环将导体短接，形成短路绕组。若将铁芯去掉，剩下绕组形状似松鼠笼子，故称鼠笼式绕组。）电动机在定子绕组加三相交流电后，会形成旋转磁场，其转子上闭合导条会因为切割定子磁场磁力线而感应出电势和电流，而带电（电流）导体在磁场中就会产生运动，这么电动机转子就旋转起来了。这就是鼠笼式三相异步电动机工作原理。这种电动机优点是结构简单，转子上无绕组，维修成本低，而使用寿命长。使用场所很多了，几乎使用在日常生活、工厂设备、港口码头、油田煤矿等各个领域。它缺点是调速性能差，开启力矩较小，所以在部分要求平滑调速和开启力矩很大场所常见其它类型电动机来完成。b、无刷直流电动机发展演变及在中国工控业界应用现实状况在国外，电机大致沿着AC交流异步电机—→直流无刷电机—→步进电机—→伺服电机这么演变步骤在发展。所以对于多种电机特征，国外工程师往往比较了解，电机采取关键依据最适合现场标准来选择。中国工业自动化，在改革开放后飞速发展起来。在90年代，伺服电机就已经被引入中国，广大工控人士得以直接接触到了电机最高端类型伺服电机。而在改革开发之前，中国工控业界马达使用类型较为单一，绝大部分工程师全部只知道和使用AC交流异步电机。中间类型步进电机和直流无刷电机还没有来得及接触就应用到了伺服电机，马达中间类型存在着一定真空段，我们称这种现象叫做跳级。而实际应用中，很多场所使用直流无刷电机不仅成本下降较多，而且效果还不错，控制也相对伺服电机简单。提到直流无刷电机，那么就不得不提直流有刷电机。这里“刷”实际上就是指“碳刷”，最早直流电机全部是带有“碳刷”。碳刷是直流有刷电机中关键性部件，关键起到电流换向作用。然而其缺点也是较为突出：碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉，所以除了会造成组件损坏之外，使用场所也受到限制。而且碳刷存在磨耗问题，需要定时更新碳刷，维护不方便。伴伴随半导体工业发展，使用电子换向直流无刷电机应运而生。伴随微处理机速度亦越来越快，大家能够将控制电机必需功效做在芯片中，而且体积越来越小。像模拟/数字转换器(Analog-to-digitalconverter，ADC)、脉冲宽度调制(pulsewidemodulator，PWM)…等。直流无刷电机即是以电子方法控制交流电换相，得到类似直流电机特征又没有直流电机机构上缺失一个应用。从现在直流电机发展趋势来看，直流有刷电机逐步被淘汰，直流无刷电机成为直流电机主流。外形及内部结构：二、ＢＬＤＣ和三相感应电机相比优点无刷直流电机是一个超高性能新型电机，代表着电机发展方向，这种电机和感应电机相比，含有以下优点:均匀转矩、卓越速度稳定性直流无刷电机能够比较电动机转速反馈信号和设定速度，同时调整供给给电动机电流。籍此稳定了马达速度，即使负载情况发生改变，依旧能够以稳定速度驱动。能够在超低速下大扭矩运行、能够在超高速下高效率运行，能够去掉减速机直接拖动负载，实现电机和设备直联，而感应电机不能实现以上性能。效率高：异步电机是感应电机，要从电网中吸收能量建立电机主磁场，造成一定能量损耗；无刷直流电机小马达转子中安装有稀土永磁材料，建立了转子磁场，不再吸收电网能量来建立电机磁场，转子和定子磁场同时运行，转子绕组中无感生电流，消除了转子电阻铜耗和磁滞损耗，不会产生转子二次损耗节省了电能，提升了电机效率。软起软停起动力矩大：经过改变无刷直流电机转子结构，使电机起动转矩大于感应电机，所以在需要大起动转距设备中能够用较小容量无刷直流电机替换较大容量感应电机，很好处理了“大马拉小车”问题，节省了设备投入费用，提升了系统运行效能。4、温升低：因为无刷直流电机效率高，转子绕组中不存在电阻损耗，定子绕组中几乎不存在无功电流，电机电流减小，电机温升低，延长了电机使用寿命。直流无刷电机之所发烧量低，在于其效率高。能量转换关键表示为热量加做功，当做功效率高时，温升自然就比较低。所以直流无刷电机很适合使用在二十四小时连续运转场所。具体效率比请参考美国能源部对多种驱动电机效率比较，图所表示：5、体积小、重量轻、耗材少：因为无刷直流电机效率高、电流小、温升低，所以电机体积能够减小，重量能够减轻。所用材料如硅钢板、铜线、铸铁等能够降低，无刷直流电机和同容量感应电动机相比能够降低一到两个机座号，体积、重量和所用材料均能够减轻30%左右。变频器控制异步电动机和无刷直流电动机最大输入电流相差较大,尤其是电动机台数较多时,为了确保开启电流,将造成电源设备大容量化。此时无刷直流电动机含有优势。总而言之,

无刷直流电机和感应电动机相比含有效率高、功率因数高、起动转矩大、力能指标好、温升低、用材少等特点。它提升了电网品质因数和运行效能，经过提升起动转矩很好处理了用电设备中“大马拉小车”现象，起到了高效节能作用，其综合节电率为20%左右。现在直流无刷电机在中国工控市场著名度不高、普及率较低。很多用户当变频器异步电动机满足不了要求时就盲目直接采取伺服电动机、而很多情况能够用价格低无刷直流电动机实现。采取伺服电机类似大马拉小车，不仅控制相对复杂，而且也是对资源浪费。伴随经济发展，大量能源消耗加紧了地球温室化，威胁着人类生存。节能减排是全球面临严峻课题，国家发展改革委员会开启了《节能中长久专题计划》，其中一项就是电机系统节能工程。“十一五”期间节能目标，电机系统运行效率提升2个百分点、节电200亿千瓦时。中国各类电动机总容量约5.8亿千瓦，占总耗电量60%以上，其中交流电动机占90%、整体运行效率比优异国家低10%以上。推广使用高效节能直流无刷电机正可谓利国利民。三、性能仿真使用Ansoft_Maxwell进行性能仿真ＢＬＤＣ最高效率达成80％，在3Ｎ-Ｍ负载下效率50％以上，输出功率62％四、手板样品费用（一台）加工方法费用累计转子部分转轴机加工5003660转子铁芯线切