无刷直流电动机的工业中的应用

在一般的工业驱动应用领域,不论电机设计还是系统设计,提高效率节约能量都应该被放在重要的位置。据报道,美国55%以上的电力是消耗在电动机运行上,因此提高电动机的效率,很有意义。有资料做过对比分析,对于7.5kW的异步电机系统效率可达86.4%,但是同样容量的无刷直流电动机效率可达92.4%。

所有类型电机中,无刷直流电动机的损耗最小、驱动稳定。随着电子技术的进步,电子工业的发展,电子元器件的价格不断下降。考虑综合指标(系统性能、重量、能量消耗等)之后,无刷直流电机的应用正处于上升趋势。下表是与其它电机的综合特性比较 。

以上可以看出,在工业应用中,无刷直流电动机在快速性、可控性、可靠性、体积小、重量轻、节能、效率、耐受环境和经济性等方面具有明显优势。近几年,随着稀土永磁材料和电力电子器件性能价格比的不断提高,无刷直流电动机作为中小功率高性能调速电机和伺服电机在工业中的应用越来越广泛。下面就工业中的一些典型应用进行介绍分析。  

工业中的应用分类 

定速驱动机械 一般工业用场合不需要调速的领域以往大多是采用三相或单相交流异步和同步电机。

(1)单方向连续运行负载大多采用交流异步感应电机,电容运转型单相或三相交流异步电动机。对不需要调速或是容许转速随负载略有变化的高速或中速机械,如水泵、风机、压缩机等宜选择相应转速的2极或4极异步电动机; 

(2)对要求体积小、重量轻而工作转速高(例 如高于3000r/min)的负载诸如搅拌器、吸尘器和地毯清扫洗涤机等,则多采用单相串励电动机或直流电动机直接带动负载;但对要求噪声较小的高速 驱动,可考虑选用由逆变器供电的中频异步电动机或由直流供电的无刷直流电动机。

(3)对功率较小、且转速允差较大时的小型工作机械,则可选用较廉价的罩极式异步电动机。

(4)对转速较低的工作机械,尤其是经常频繁地正反转调节,为了缩短过渡过程时间,提高生产效率、降低噪声,可以采用低速直接驱动,选用低速电磁减速同步电动机或齿轮减速异步电动机。如自动门和大功率的搅拌机等。根据门负载的大小,选用功率从几十瓦到几百瓦的电机在以上的定速控制应用中,在功率不大于10kW而且连续运行的场合,为了减少体积,节省材料,提高效率和降低能耗这些因素,越来越多的电机正被无刷直流电机逐步代替。而在功率较大的场合,由于一次成本和投资较大,除了永磁材料外还要增加驱动器,还较少有应用。

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