Das geschaltete Reluktanzmotor-Antriebssystem (SRD) besteht aus vier Teilen: geschalteter Reluktanzmotor (SRM oder SR-Motor), Leistungswandler, Controller und Detektor.Die rasante Entwicklung eines neuartigen Antriebssystems zur Geschwindigkeitsregelung entwickelte sich.Der geschaltete Reluktanzmotor ist ein doppelt ausgeprägter Reluktanzmotor, der das Prinzip der minimalen Reluktanz nutzt, um ein Reluktanzdrehmoment zu erzeugen.Aufgrund seiner äußerst einfachen und robusten Struktur, seines großen Geschwindigkeitsregulierungsbereichs, seiner hervorragenden Geschwindigkeitsregulierungsleistung und seiner relativ hohen Geschwindigkeit im gesamten Geschwindigkeitsregulierungsbereich.Hohe Effizienz und hohe Systemzuverlässigkeit machen es zu einem starken Konkurrenten des Drehzahlregelsystems für Wechselstrommotoren, des Drehzahlregelsystems für Gleichstrommotoren und des Drehzahlregelsystems für bürstenlose Gleichstrommotoren.Geschaltete Reluktanzmotoren sind in verschiedenen Bereichen wie dem Antrieb von Elektrofahrzeugen, Haushaltsgeräten, der allgemeinen Industrie, der Luftfahrtindustrie und Servosystemen weit verbreitet oder werden bereits eingesetzt und decken verschiedene Hoch- und Niedriggeschwindigkeits-Antriebssysteme mit einem Leistungsbereich von 10 W bis 5 MW ab großes Marktpotenzial.
2.1 Der Motor ist einfach aufgebaut, kostengünstig und für hohe Drehzahlen geeignet
Der Aufbau des geschalteten Reluktanzmotors ist einfacher als der des Käfigläufer-Induktionsmotors, der allgemein als der einfachste gilt.Die Statorspule ist eine konzentrierte Wicklung, die sich leicht einbetten lässt, das Ende ist kurz und fest und der Betrieb ist zuverlässig.Vibrationsumgebung;Der Rotor besteht nur aus Siliziumstahlblechen, so dass bei der Herstellung von Käfigläufer-Induktionsmotoren keine Probleme wie schlechter Käfigguss und gebrochene Stäbe auftreten.Der Rotor verfügt über eine extrem hohe mechanische Festigkeit und kann mit extrem hohen Geschwindigkeiten arbeiten.bis zu 100.000 Umdrehungen pro Minute.
2.2 Einfacher und zuverlässiger Stromkreis
Die Drehmomentrichtung des Motors hat nichts mit der Richtung des Wicklungsstroms zu tun, d Kein Brückenarm, durchgehender Kurzschlussfehler., Das System verfügt über eine starke Fehlertoleranz und hohe Zuverlässigkeit und kann bei besonderen Anlässen wie der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden.
2.3 Hohes Anlaufdrehmoment, niedriger Anlaufstrom
Die Produkte vieler Unternehmen können die folgende Leistung erreichen: Wenn der Anlaufstrom 15 % des Nennstroms beträgt, beträgt das Anlaufdrehmoment 100 % des Nenndrehmoments;Wenn der Anlaufstrom 30 % des Nennwerts beträgt, kann das Anlaufdrehmoment 150 % des Nennwerts erreichen.%.Verglichen mit den Anlaufeigenschaften anderer Drehzahlregelsysteme, wie z. B. Gleichstrommotoren mit 100 % Anlaufstrom, wird ein Drehmoment von 100 % erzielt;Käfigläufer-Induktionsmotor mit 300 % Anlaufstrom, 100 % Drehmoment.Es ist ersichtlich, dass der geschaltete Reluktanzmotor über eine Sanftanlaufleistung verfügt, die Stromauswirkungen während des Startvorgangs gering sind und die Erwärmung des Motors und der Steuerung geringer ist als die des Dauerbetriebs, sodass er besonders geeignet ist häufige Start-Stopp- und Vorwärts-Rückwärts-Schaltvorgänge, wie z. B. Portalhobelmaschinen, Fräsmaschinen, Reversierwalzwerke in der metallurgischen Industrie, fliegende Sägen, fliegende Scheren usw.
2.4 Großer Geschwindigkeitsregelbereich und hoher Wirkungsgrad
Der Betriebswirkungsgrad liegt bei Nenndrehzahl und Nennlast bei bis zu 92 %, und der Gesamtwirkungsgrad bleibt in allen Drehzahlbereichen bei bis zu 80 %.
2.5 Es gibt viele steuerbare Parameter und eine gute Geschwindigkeitsregulierungsleistung
Es gibt mindestens vier Hauptbetriebsparameter und gängige Methoden zur Steuerung geschalteter Reluktanzmotoren: Phaseneinschaltwinkel, relevanter Abschaltwinkel, Phasenstromamplitude und Phasenwicklungsspannung.Es gibt viele steuerbare Parameter, wodurch die Steuerung flexibel und komfortabel ist.Je nach den Betriebsanforderungen des Motors und den Bedingungen des Motors können unterschiedliche Steuermethoden und Parameterwerte verwendet werden, um ihn im besten Zustand laufen zu lassen, und es können auch verschiedene Funktionen und spezifische Kennlinien erreicht werden, wie z Motoren verfügen über genau die gleiche Vierquadranten-Betriebsfähigkeit (Vorwärts, Rückwärts, Antrieb und Bremsen) mit hohem Anlaufdrehmoment und hohen Belastbarkeitskurven für Serienmotoren.
2.6 Durch die einheitliche und koordinierte Gestaltung von Maschine und Elektrizität kann es verschiedene Sonderanforderungen erfüllen
Die überlegene Struktur und Leistung des geschalteten Reluktanzmotors machen seinen Anwendungsbereich sehr umfangreich.Die folgenden drei typischen Anwendungen werden analysiert.
3.1 Portalhobelmaschine
Der Portalhobel ist eine Hauptarbeitsmaschine in der zerspanenden Industrie.Die Arbeitsweise des Hobels besteht darin, dass der Arbeitstisch das Werkstück hin- und herbewegt.Bei der Vorwärtsbewegung hobelt der am Rahmen befestigte Hobel das Werkstück, bei der Rückwärtsbewegung hebt der Hobel das Werkstück an.Von da an kehrt die Workbench mit einer Leerzeile zurück.Die Funktion des Hauptantriebssystems des Hobels besteht darin, die Hin- und Herbewegung des Arbeitstisches anzutreiben.Offensichtlich hängt seine Leistung direkt von der Verarbeitungsqualität und Produktionseffizienz des Hobels ab.Daher muss das Antriebssystem die folgenden Haupteigenschaften aufweisen.
3.1.1 Hauptfunktionen
(1) Es eignet sich für häufiges Starten, Bremsen sowie Vorwärts- und Rückwärtsdrehen, mindestens 10 Mal pro Minute, und der Start- und Bremsvorgang verläuft reibungslos und schnell.
(2) Die statische Differenzrate muss hoch sein.Der dynamische Geschwindigkeitsabfall von Leerlauf zu plötzlicher Messerbelastung beträgt nicht mehr als 3 %, und die kurzfristige Überlastfähigkeit ist hoch.
(3) Der Geschwindigkeitsregulierungsbereich ist breit und eignet sich für die Anforderungen des Hobelns bei niedriger und mittlerer Geschwindigkeit sowie beim Rückwärtsfahren mit hoher Geschwindigkeit.
(4) Die Arbeitsstabilität ist gut und die Rückkehrposition der Hin- und Rückfahrt ist genau.
Gegenwärtig besteht das Hauptantriebssystem von Portalhobelmaschinen für den Hausgebrauch hauptsächlich aus einer Gleichstromeinheit und einer Asynchronmotor-Elektromagnetkupplung.Eine große Anzahl von Hobelmaschinen, die hauptsächlich mit Gleichstromaggregaten angetrieben werden, sind stark gealtert, der Motor ist stark verschlissen, die Funkenbildung an den Bürsten ist bei hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung groß, es kommt häufig zu Ausfällen und der Wartungsaufwand ist groß. was sich direkt auf die normale Produktion auswirkt..Darüber hinaus weist dieses System zwangsläufig die Nachteile einer großen Ausrüstung, eines hohen Stromverbrauchs und eines hohen Geräuschpegels auf.Das Asynchronmotor-Elektromagnetkupplungssystem ist auf die elektromagnetische Kupplung angewiesen, um die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zu realisieren. Der Kupplungsverschleiß ist schwerwiegend, die Arbeitsstabilität ist nicht gut und die Geschwindigkeitseinstellung ist umständlich, sodass es nur für leichte Hobelmaschinen verwendet wird .
3.1.2 Probleme mit Induktionsmotoren
Wenn das Antriebssystem mit variabler Frequenz und Geschwindigkeitsregelung eines Induktionsmotors verwendet wird, treten die folgenden Probleme auf:
(1) Die Ausgangscharakteristik ist weich, so dass die Portalhobelmaschine bei niedriger Geschwindigkeit nicht genügend Last tragen kann.
(2) Der statische Unterschied ist groß, die Bearbeitungsqualität ist gering, das bearbeitete Werkstück weist Muster auf und es stoppt sogar, wenn das Messer gefressen wird.
(3) Das Anfahr- und Bremsmoment ist gering, das Anfahren und Bremsen ist langsam und das Parken im Abseits ist zu groß.
(4) Der Motor erwärmt sich.
Die Eigenschaften des geschalteten Reluktanzmotors eignen sich besonders für häufigen Anlauf-, Brems- und Kommutierungsbetrieb.Der Anlaufstrom während des Kommutierungsvorgangs ist gering und die Anlauf- und Bremsmomente sind einstellbar, sodass die Drehzahl in verschiedenen Drehzahlbereichen den Prozessanforderungen entspricht.trifft den.Der geschaltete Reluktanzmotor verfügt zudem über einen hohen Leistungsfaktor.Ob bei hoher oder niedriger Geschwindigkeit, ob im Leerlauf oder bei Volllast, der Leistungsfaktor liegt nahe bei 1 und ist damit besser als bei anderen Übertragungssystemen, die derzeit in Portalhobelmaschinen verwendet werden.
3.2 Waschmaschine
Mit der Entwicklung der Wirtschaft und der kontinuierlichen Verbesserung der Lebensqualität der Menschen steigt auch die Nachfrage nach umweltfreundlichen und intelligenten Waschmaschinen.Als Hauptantriebskraft der Waschmaschine muss die Leistung des Motors kontinuierlich verbessert werden.Derzeit gibt es auf dem heimischen Markt zwei Arten beliebter Waschmaschinen: Pulsator- und Trommelwaschmaschinen.Unabhängig von der Art der Waschmaschine besteht das Grundprinzip darin, dass der Motor den Pulsator oder die Trommel in Rotation versetzt und dadurch einen Wasserfluss erzeugt. Anschließend werden der Wasserfluss und die vom Pulsator und der Trommel erzeugte Kraft zum Waschen der Wäsche verwendet .Die Leistung des Motors bestimmt maßgeblich den Betrieb der Waschmaschine.Der Zustand bestimmt also die Qualität des Waschens und Trocknens sowie die Größe von Lärm und Vibrationen.
Derzeit sind die in der Pulsatorwaschmaschine verwendeten Motoren hauptsächlich einphasige Induktionsmotoren, und einige verwenden Frequenzumwandlungsmotoren und bürstenlose Gleichstrommotoren.Die Trommelwaschmaschine basiert hauptsächlich auf einem Reihenmotor, zusätzlich zu einem Motor mit variabler Frequenz, einem bürstenlosen Gleichstrommotor und einem geschalteten Reluktanzmotor.
Die Nachteile der Verwendung eines Einphasen-Induktionsmotors liegen auf der Hand:
(1) Die Geschwindigkeit kann nicht eingestellt werden
Beim Waschen gibt es nur eine Rotationsgeschwindigkeit und es ist schwierig, die Waschrotationsgeschwindigkeit an die Anforderungen verschiedener Textilien anzupassen.Das sogenannte „starke Waschen“, „schwache Waschen“, „sanfte Waschen“ und andere Waschverfahren ändern sich nur durch Änderung der Dauer der Vorwärts- und Rückwärtsdrehung und um den Anforderungen an die Drehzahl gerecht zu werden Beim Waschen ist die Drehzahl beim Trocknen oft niedrig, im Allgemeinen nur 400 bis 600 U/min.
(2) Der Wirkungsgrad ist sehr gering
Der Wirkungsgrad liegt im Allgemeinen unter 30 % und der Anlaufstrom ist sehr groß und kann das 7- bis 8-fache des Nennstroms erreichen.Es ist schwierig, sich an die häufigen Vorwärts- und Rückwärtswaschbedingungen anzupassen.
Der Reihenmotor ist ein Gleichstrom-Reihenmotor, der die Vorteile eines großen Anlaufdrehmoments, eines hohen Wirkungsgrads, einer bequemen Drehzahlregelung und einer guten dynamischen Leistung bietet.Der Nachteil des Reihenmotors besteht jedoch darin, dass der Aufbau komplex ist, der Rotorstrom mechanisch durch den Kommutator und die Bürste kommutiert werden muss und die Gleitreibung zwischen Kommutator und Bürste anfällig für mechanischen Verschleiß, Lärm, Funken usw. ist Elektromagnetische Interferenz.Dies verringert die Zuverlässigkeit des Motors und verkürzt seine Lebensdauer.
Durch die Eigenschaften des geschalteten Reluktanzmotors lassen sich gute Ergebnisse beim Einsatz in Waschmaschinen erzielen.Das Drehzahlregelsystem des Schalter-Reluktanzmotors verfügt über einen großen Drehzahlregelbereich, der das „Waschen“ und vieles mehr ermöglicht
Die Schleudervorgänge arbeiten alle mit der optimalen Geschwindigkeit für echte Standardwäsche, Expresswäsche, schonende Wäsche, Samtwäsche und sogar Wäsche mit variabler Geschwindigkeit.Sie können die Rotationsgeschwindigkeit auch während des Dörrens nach Belieben wählen.Sie können die Geschwindigkeit auch entsprechend einigen voreingestellten Programmen erhöhen, damit die Wäsche während des Schleudervorgangs keine Vibrationen und Geräusche durch ungleichmäßige Verteilung verursacht.Die hervorragende Startleistung des geschalteten Reluktanzmotors kann die Auswirkungen des häufigen Vorwärts- und Rückwärtsstartstroms des Motors auf das Stromnetz während des Waschvorgangs eliminieren, wodurch das Waschen und die Kommutierung reibungslos und geräuschlos erfolgen.Der hohe Wirkungsgrad des Drehzahlregelsystems mit geschaltetem Reluktanzmotor im gesamten Drehzahlregelbereich kann den Stromverbrauch der Waschmaschine erheblich reduzieren.
Der bürstenlose Gleichstrommotor ist zwar ein starker Konkurrent des geschalteten Reluktanzmotors, aber die Vorteile des geschalteten Reluktanzmotors sind niedrige Kosten, Robustheit, keine Entmagnetisierung und hervorragende Startleistung.
3.3 Elektrofahrzeuge
Seit den 1980er Jahren haben sich Elektrofahrzeuge aufgrund der zunehmenden Aufmerksamkeit der Menschen für Umwelt- und Energiefragen aufgrund ihrer Vorteile wie Emissionsfreiheit, geringem Lärm, breiten Stromquellen und hoher Energieausnutzung zu einem idealen Transportmittel entwickelt.Elektrofahrzeuge stellen folgende Anforderungen an das Motorantriebssystem: hoher Wirkungsgrad im gesamten Betriebsbereich, hohe Leistungs- und Drehmomentdichte, großer Betriebsgeschwindigkeitsbereich sowie Wasserdichtigkeit, Stoß- und Schlagfestigkeit des Systems.Zu den gängigen Motorantriebssystemen für Elektrofahrzeuge gehören derzeit Induktionsmotoren, bürstenlose Gleichstrommotoren und geschaltete Reluktanzmotoren.
Das Drehzahlregelsystem des geschalteten Reluktanzmotors weist eine Reihe von Leistungs- und Strukturmerkmalen auf, die es sehr gut für Elektrofahrzeuge geeignet machen.Es bietet folgende Vorteile im Bereich Elektrofahrzeuge:
(1) Der Motor hat einen einfachen Aufbau und ist für hohe Drehzahlen geeignet.Der größte Teil des Verlusts des Motors konzentriert sich auf den Stator, der leicht zu kühlen ist und leicht in eine wassergekühlte, explosionsgeschützte Struktur umgewandelt werden kann, die im Grunde keine Wartung erfordert.
(2) Ein hoher Wirkungsgrad kann in einem weiten Leistungs- und Drehzahlbereich aufrechterhalten werden, was mit anderen Antriebssystemen nur schwer zu erreichen ist.Diese Funktion ist sehr nützlich, um den Fahrverlauf von Elektrofahrzeugen zu verbessern.
(3) Es ist einfach, einen Vier-Quadranten-Betrieb zu realisieren, eine Rückmeldung zur Energierückgewinnung zu realisieren und eine starke Bremsfähigkeit im Hochgeschwindigkeitsbetriebsbereich aufrechtzuerhalten.
(4) Der Anlaufstrom des Motors ist gering, es gibt keine Auswirkungen auf die Batterie und das Anlaufdrehmoment ist groß, was für den Schwerlastanlauf geeignet ist.
(5) Sowohl der Motor als auch der Stromrichter sind sehr robust und zuverlässig, für verschiedene raue Umgebungen und Hochtemperaturumgebungen geeignet und weisen eine gute Anpassungsfähigkeit auf.
Angesichts der oben genannten Vorteile gibt es viele praktische Anwendungen von geschalteten Reluktanzmotoren in Elektrofahrzeugen, Elektrobussen und Elektrofahrrädern im In- und Ausland.
Da der geschaltete Reluktanzmotor die Vorteile eines einfachen Aufbaus, eines kleinen Anlaufstroms, eines großen Drehzahlregelbereichs und einer guten Steuerbarkeit bietet, bietet er große Anwendungsvorteile und breite Anwendungsaussichten in den Bereichen Portalhobelmaschinen, Waschmaschinen und Elektrofahrzeuge.In den oben genannten Bereichen gibt es viele praktische Anwendungen.Obwohl es in China eine gewisse Anwendung gibt, steckt es noch in den Kinderschuhen und sein Potenzial wurde noch nicht ausgeschöpft.Man geht davon aus, dass seine Anwendung in den oben genannten Bereichen immer umfangreicher wird.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 18. Juli 2022