直流風(fēng)扇電機(jī)的種類

  


     直流風(fēng)扇電機(jī)一般包括了兩個(gè)主要部分：電機(jī)本體和控制器。根據(jù)電機(jī)本體和控制方式的不同又可細(xì)分為：

⑴     刷直流電動(dòng)機(jī)（BLDC）或稱為矩形波永磁同步電動(dòng)機(jī)；

⑵     磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）或稱為正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)。



    這兩種電機(jī)本體外觀相似，定子為三相電樞繞組，一般為星形聯(lián)接，轉(zhuǎn)子為永磁轉(zhuǎn)子。BLDC的轉(zhuǎn)子位置一般采用霍爾傳感器來檢測(cè)，而PMSM轉(zhuǎn)子位置一般采用無位置傳感器算法進(jìn)行檢測(cè)。BLDC反電勢(shì)波形是一個(gè)梯形波，PMSM反電勢(shì)波形是一個(gè)正弦波。目前部分機(jī)型室外風(fēng)扇電機(jī)已采用效率更高的“直流電機(jī)”—正弦波永磁同步電機(jī)，這種電機(jī)類似于直流變頻壓縮機(jī)電機(jī)。

無刷直流電機(jī)工作原理

  

    無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速是通過調(diào)節(jié)在電樞繞組兩端的電壓值進(jìn)行調(diào)節(jié)。無刷直流電動(dòng)機(jī)逆變器里的六個(gè)功率開關(guān)器件都是高頻率開關(guān)元件，一般為20KHz，通過控制它們?cè)诿總€(gè)周期里的導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)短，來控制施加在電樞繞組兩端電壓的有效值大小，從而進(jìn)行轉(zhuǎn)速的控制。這種調(diào)速方式專業(yè)術(shù)語(yǔ)為PWM調(diào)速。



     直流風(fēng)機(jī)工作原理與直流壓縮機(jī)基本相同，只是PWM電壓波形形成電路做到電機(jī)內(nèi)部；Vc為高壓直流供電部分提供的直流電源，供風(fēng)機(jī)繞組工作使用，300V左右，由于用戶電源電壓有高有低，因而Vc實(shí)際在200V-375V之間；+15V電壓為風(fēng)機(jī)內(nèi)電路板的工作電源電壓；Vsp為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)，室外主控芯片發(fā)出的外風(fēng)機(jī)風(fēng)速控制信號(hào)為+5V的脈沖數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過“數(shù)字／模擬”轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換成大電壓+15V的模擬信號(hào)，即Vsp，控制電機(jī)內(nèi)電路板以產(chǎn)生PWM電壓波形；風(fēng)速反饋信號(hào)為4脈沖或12脈沖/轉(zhuǎn)，脈沖幅值+15V，因主控板芯片工作電壓為+5V，因此需在電源板上將其轉(zhuǎn)換成+5V的信號(hào)后，才能供給外主控芯片以檢測(cè)外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。

 

無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)

  

    目前兩款具代表型號(hào)是FW30G-ZL和FN10B-ZL。前者為室外風(fēng)機(jī)，后者為室內(nèi)風(fēng)機(jī)。電機(jī)內(nèi)部三相繞組，每齒繞制方向需同向，匝數(shù)相等，每相間隔兩齒繞制，后三個(gè)尾巴相接，三個(gè)頭接驅(qū)動(dòng)板。轉(zhuǎn)子為８極注塑磁環(huán)。

直流電機(jī)的調(diào)速方法

  

1) 改變電區(qū)電壓U：由額定電壓向下調(diào)低，轉(zhuǎn)速也由額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)低，調(diào)速范圍大。

2) 改變磁通量Φ(即改變ke)：改變激磁回路的電阻可改變?chǔ)?。由于激磁回路電感大，電氣時(shí)間常數(shù)大，調(diào)速快速性差，轉(zhuǎn)速只能由額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)高。

3) 在電樞回路中串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻。轉(zhuǎn)速只能調(diào)低，銅耗大，不經(jīng)濟(jì)。

 

直流電機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)控制

  

1) 啟動(dòng)方式:



直流電機(jī)從接入電源開始，電樞由靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的過程，稱為啟動(dòng)過程。

要求啟動(dòng)時(shí)間短、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、啟動(dòng)電流小。啟動(dòng)的要求是矛盾的，比如，用逐漸提升供電電壓實(shí)施軟起動(dòng)，來降低起動(dòng)電流，但啟動(dòng)時(shí)間又會(huì)加長(zhǎng);加大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又勢(shì)必增大的啟動(dòng)電流等。因而要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用和配置情況，對(duì)啟動(dòng)問題綜合考慮。



a、直接啟動(dòng)。只適用于小型直流電機(jī)。啟動(dòng)方法是先給電機(jī)加勵(lì)磁，并調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流達(dá)到大，當(dāng)勵(lì)磁磁場(chǎng)建立后，再使電樞繞組直接加上額定電壓，電機(jī)開始啟動(dòng)。在啟動(dòng)過程中，電樞中大沖擊電流，稱為啟動(dòng)電流。直流啟動(dòng)，因啟動(dòng)電流大，電氣和機(jī)械沖擊大等缺點(diǎn)，應(yīng)用較少;



b、早期采用變阻器啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)在電樞回路中串入變阻器，用接觸器觸點(diǎn)切換電阻只數(shù)，限制啟動(dòng)電流。將啟動(dòng)電流限制在2位額定電流以內(nèi)。后期采用晶閘管電子電力技術(shù)，用改變電樞電壓的方式實(shí)現(xiàn)了軟起動(dòng)。

2) 停止方式:



a、自由停車：直流電機(jī)的電源關(guān)斷后，電機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)慣性自由停車;

b、施加制動(dòng)(剎車)措施，如機(jī)械抱閘剎車、能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)等使其快速停車。



3)制動(dòng)方式:



電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向相反時(shí)，就稱為電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。

制動(dòng)的目的:使電動(dòng)機(jī)減速或停車、限制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高(如電車下坡)。

機(jī)械抱閘制動(dòng)也是一種制動(dòng)(剎車)方式，但不屬電機(jī)運(yùn)行特性的范疇。屬于電機(jī)運(yùn)行特性的制動(dòng)方式和方法有以下四種，有時(shí)也統(tǒng)稱為電磁制動(dòng)方式。



a、能耗制動(dòng)：指運(yùn)行中的直流電機(jī)突然斷開電樞電源，然后在電樞回路串。

入制動(dòng)電阻，使電樞繞組的慣性能量消耗在電阻上，使電機(jī)快速制動(dòng)。由于電壓和輸入功率都為0，所以制動(dòng)平衡，線路簡(jiǎn)單;



b、反接制動(dòng)：為了實(shí)現(xiàn)快速停車，突然把正在運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的電樞電壓反接，并在電樞回路中串入電阻，稱為電源反接制動(dòng)。制動(dòng)期間電源仍輸入功率，負(fù)載釋放的動(dòng)能和電磁功率均消耗在電阻上，適用于快速停轉(zhuǎn)并反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，對(duì)設(shè)備沖擊力大。



c、倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)適用于低速下放重物。制動(dòng)時(shí)在電路串入一個(gè)大電阻，此時(shí)電樞電流變小，電磁轉(zhuǎn)矩變小。由于串入電阻很大，可以通過改變串入電阻值的大小來得到不同的下放速度。

反接制動(dòng)時(shí)，切換極性相反的電源電壓，使電樞回路內(nèi)產(chǎn)生反向電流:反接制動(dòng)時(shí)，從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路制動(dòng)電阻上。



d、回饋制動(dòng)：電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，在某種條件下會(huì)出現(xiàn)由負(fù)載拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)行的情況，此時(shí)出現(xiàn)nn0、EaU、Ia反向，電機(jī)由驅(qū)動(dòng)變?yōu)橹苿?dòng)。從能量方向看，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)--回饋制動(dòng)狀態(tài)。正向回饋:當(dāng)電機(jī)減速時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)母叩降退尫诺膭?dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，一部分消耗在電樞回路的電阻上，一部分返回電? 反向回饋:電機(jī)拖位能負(fù)載(如下放重物)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)這種狀態(tài)。重物拖動(dòng)電機(jī)超過給定速度運(yùn)行，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。電磁功率反向，功率回饋電源。



在實(shí)際應(yīng)用中，很多情況下采用機(jī)械(抱閘)制動(dòng)結(jié)合電磁制動(dòng)的方法來進(jìn)行制動(dòng)，即先通過電磁制動(dòng)將電機(jī)轉(zhuǎn)速降到一個(gè)比較低的速度(接近零速)，然后再機(jī)械抱閘制動(dòng)，這樣既避免了機(jī)械沖擊又有比較好的制動(dòng)效果。

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