新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全項(xiàng)目三 典型電路認(rèn)知及檢測(cè)目錄contents任務(wù)一 整流電路認(rèn)知及測(cè)量任務(wù)二 控制互鎖電路認(rèn)知及測(cè)量任務(wù)三 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路認(rèn)知及檢測(cè)任務(wù)四

光感大燈原理電路認(rèn)知及檢測(cè)03電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路認(rèn)知及檢測(cè)一、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)是電機(jī)正轉(zhuǎn)，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)是電機(jī)反轉(zhuǎn)。根據(jù)正反轉(zhuǎn)控制電路圖及其原理分析，要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，對(duì)三相交流電機(jī)而言只要將接至電動(dòng)機(jī)三相電源進(jìn)線中的任意兩相對(duì)調(diào)接線，即可達(dá)到反轉(zhuǎn)的目的。對(duì)直流電機(jī)而言，只需對(duì)調(diào)電機(jī)輸入直流電源的正負(fù)極即可。圖所示為智能電學(xué)套裝中的直流電機(jī)面板。直流電機(jī)面板（一）定義一、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電機(jī)在日常使用中需要實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，如電動(dòng)車、電刨床、臺(tái)鉆、刻絲機(jī)、甩干機(jī)和車床等。最初人們實(shí)現(xiàn)某種設(shè)備反轉(zhuǎn)需要將電機(jī)導(dǎo)線拆換，但這種方法在實(shí)際使用中太過煩瑣。后來，有人安裝了兩個(gè)閘刀通過切換閘刀來改變電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。過了一段時(shí)間出現(xiàn)了倒順開關(guān)，這種接線比較簡單且體積也減小。由于受到觸點(diǎn)的限制，只能在小型的電機(jī)上得到廣泛使用，如圖所示。倒順開關(guān)接線圖（運(yùn)轉(zhuǎn)電容40

μF）（二）基本信息伴隨著接觸器的誕生，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)電路也有了進(jìn)一步的發(fā)展，可以更加靈活方便地控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，并且在電路中增加了保護(hù)電路——互鎖和雙重互鎖，可以實(shí)現(xiàn)低電壓和遠(yuǎn)距離頻繁控制。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了PLC、單片機(jī)等控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，并且在實(shí)際應(yīng)用電路中增加了一些接近開關(guān)、光電開關(guān)等實(shí)現(xiàn)了雙向自動(dòng)控制，為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。一、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路（一）電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制常見的電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路如圖所示。（1）正向啟動(dòng)：①

合上空氣開關(guān)QS接通三相電源；②

按下正向啟動(dòng)按鈕SB3，KM1通電吸合并自鎖，主觸頭閉合接通電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)這時(shí)的相序是A、B、C，即正向運(yùn)行。①

合上空氣開關(guān)QS接通三相電源；②

按下反向啟動(dòng)按鈕SB2，KM2通電吸合并通過輔助觸點(diǎn)自鎖，常開主觸頭閉合換接了電動(dòng)機(jī)三相的電源相序，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的相序是A、B、C，即反向運(yùn)行。（2）反向啟動(dòng)：二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析（3）互鎖環(huán)節(jié)：具有禁止功能在線路中起安全保護(hù)作用。①

接觸器互鎖：KM1線圈回路串入KM2的常閉輔助觸點(diǎn)，KM2線圈回路串入KM1的常閉觸點(diǎn)。當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器KM1線圈通電動(dòng)作后，KM1的輔助常閉觸點(diǎn)斷開了KM2線圈回路，若使KM1得電吸合，必須先使KM2斷電釋放，其輔助常閉觸頭復(fù)位，這就防止了KM1、KM2同時(shí)吸合造成相間短路，這一線路環(huán)節(jié)稱為互鎖環(huán)節(jié)。二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析（3）互鎖環(huán)節(jié)：具有禁止功能在線路中起安全保護(hù)作用。②

按鈕互鎖：在電路中采用了控制按鈕操作的正反傳控制電路，按鈕SB2、SB3都具有一對(duì)常開觸點(diǎn)，一對(duì)常閉觸點(diǎn)，這兩個(gè)觸點(diǎn)分別與KM1、KM2線圈回路連接。例如，按鈕SB2的常開觸點(diǎn)與接觸器KM2線圈串聯(lián)，而常閉觸點(diǎn)與接觸器KM1線圈回路串聯(lián)。按鈕SB3的常開觸點(diǎn)與接觸器KM1線圈串聯(lián)，而常閉觸點(diǎn)與接觸器KM2線圈回路串聯(lián)。這樣當(dāng)按下SB2時(shí)只能有接觸器KM2的線圈可以通電而KM1斷電，按下SB3時(shí)只能有接觸器KM1的線圈可以通電而KM2斷電，如果同時(shí)按下SB2和SB3則兩只接觸器線圈都不能通電。這樣就起到了互鎖的作用。電動(dòng)機(jī)正向（或反向）啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)后，不必先按停止按鈕使電動(dòng)機(jī)停止，可以直接按反向（或正向）啟動(dòng)按鈕，使電動(dòng)機(jī)變?yōu)榉捶较蜻\(yùn)行。二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)由熱繼電器FR完成。（4）（5）二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析它采用了晶體管接近開關(guān)（無觸點(diǎn)開關(guān)），因此它比機(jī)械式的行程開關(guān)可靠而且壽命長。可逆正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，接近開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)到行程自動(dòng)停止電路（二）可逆正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，接近開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)到行程自動(dòng)停止電路圖所示是一款電動(dòng)機(jī)可控制正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)方向，接近開關(guān)用作自動(dòng)停止的一種具備行程控制的電路。接近開關(guān)是一種非接觸式的開關(guān)裝置，只要當(dāng)運(yùn)動(dòng)的金屬物體接近它到一定距離時(shí)，它就能發(fā)出接近信號(hào)，接近開關(guān)內(nèi)的觸點(diǎn)就會(huì)動(dòng)作，以控制運(yùn)動(dòng)物體的位置，而不用直接碰撞它。由于二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析本電路的特點(diǎn)：具有控制可靠、準(zhǔn)確和安全等特點(diǎn)，適用于需進(jìn)退、上下、左右移動(dòng)，并能按規(guī)定位置停止的各種生產(chǎn)機(jī)械。（1）電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)：合上電源開關(guān)QS，扳合旋轉(zhuǎn)開關(guān)SA，接近開關(guān)SQ1、SQ2線圈得電。按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1得電并吸合，電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)并帶動(dòng)金屬體向下、向前或向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬體接近到規(guī)定的位置時(shí)，接近開關(guān)SQ1的常閉觸點(diǎn)SQ1動(dòng)作，切斷了正向控制電路，使電動(dòng)機(jī)停止。（2）電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)：按下反向起動(dòng)按鈕SB3，接觸器KM2得電并吸合，電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)金屬體向下、向后或向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬體接近到規(guī)定的位置時(shí)，接近開關(guān)內(nèi)常閉觸點(diǎn)SQ2動(dòng)作，切斷了反向控制電路，使電動(dòng)機(jī)停止。二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析圖所示是一款按鈕互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路，實(shí)際上它是將上一個(gè)圖所示電路中兩個(gè)接觸器的常閉觸點(diǎn)去掉，換上復(fù)合按鈕的常閉觸點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)互鎖控制的。復(fù)合按鈕的特點(diǎn)是，同一個(gè)按鈕上的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)聯(lián)動(dòng)，并且操作時(shí)常閉觸點(diǎn)先斷開，常開觸點(diǎn)后閉合，復(fù)位時(shí)，常開觸點(diǎn)先斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。按鈕互鎖的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路（三）按鈕互鎖的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析本電路的特點(diǎn)：在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，可直接按下反轉(zhuǎn)按鈕，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。同樣，在反轉(zhuǎn)時(shí)，可直接按下正轉(zhuǎn)按鈕，使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，操作比較方便。另外，由于兩個(gè)起動(dòng)按鈕的常閉輔助觸點(diǎn)相互聯(lián)鎖，保證了兩個(gè)接觸器不能同時(shí)通電，從而避免了相間短路事故。本電路常適用于需正反轉(zhuǎn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)且不頻煩操作的各種生產(chǎn)機(jī)械。（1）正轉(zhuǎn)控制：合上電源開關(guān)QS，按下正轉(zhuǎn)按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電并吸合，其主觸點(diǎn)閉合、常開輔助觸點(diǎn)閉合并自鎖，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。這時(shí)電動(dòng)機(jī)所接電源相序?yàn)锳-B-C。（2）反轉(zhuǎn)控制：按下反向起動(dòng)按鈕SB3，此時(shí)SB3的常閉觸點(diǎn)先斷開正轉(zhuǎn)接觸器KM1的線圈電源，按鈕SB3的常開觸點(diǎn)才閉合，接通反轉(zhuǎn)接觸器KM2線圈的電源，使KM2吸合，輔助常開觸點(diǎn)閉合并自鎖，主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。這時(shí)電動(dòng)機(jī)所接電源相序?yàn)镃-B-A。如需要電動(dòng)機(jī)停止，按下停止按鈕SB1即可。二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析圖所示的電路可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)之前，先用轉(zhuǎn)換開關(guān)SA預(yù)選電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，然后由啟動(dòng)按鈕控制接觸器，再由接觸器主觸點(diǎn)來接通和斷開電動(dòng)機(jī)三相電源，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。實(shí)際上該電路是在電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)控制電路的基礎(chǔ)上，將轉(zhuǎn)換開關(guān)接入主電路以改變電動(dòng)機(jī)三相繞組接入電源的相序，來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)換開關(guān)預(yù)選電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的起停控制電路（四）轉(zhuǎn)換開關(guān)預(yù)選電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的啟停控制電路二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析本電路的特點(diǎn)是：控制電路簡單，適用于不經(jīng)常改變電動(dòng)機(jī)方向的生產(chǎn)機(jī)械。轉(zhuǎn)換開關(guān)SA有4對(duì)觸點(diǎn)、3個(gè)位置，當(dāng)SA在上方位置時(shí)，合上電源開關(guān)QS，電動(dòng)機(jī)三相繞組按A-B-C的相序接入電源，按下啟動(dòng)按鈕SB2，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)SA在中間位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)三相電源斷開，操作SB2時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)；當(dāng)SA在下方位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)三相繞組按C-B-A的相序接入電源，按下起動(dòng)按鈕SB2，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析防止相間短路的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路（五）防止相間短路的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路圖所示電路是利用聯(lián)鎖繼電器延長轉(zhuǎn)換時(shí)間來防止相間短路的。正轉(zhuǎn)接觸器KM1得電吸合并自鎖，電動(dòng)機(jī)正向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)，KM1的常開輔助觸點(diǎn)KM1（1-2）閉合，使聯(lián)鎖繼電器K得電吸合并自鎖，串聯(lián)在KM1、KM2電路中的常閉觸點(diǎn)K（3-4）、K（5-6）斷開，使KM2不能得電，實(shí)現(xiàn)互鎖。按下按鈕SB3時(shí)二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析這種電路能完全防止正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換過程中的電弧短路，適用于轉(zhuǎn)換時(shí)間小于滅弧時(shí)間的場(chǎng)合。按下反轉(zhuǎn)按鈕SB2時(shí)首先斷開KM1控制電路，KM1斷電釋放，當(dāng)其主觸點(diǎn)斷開，待電弧完全熄滅后，聯(lián)鎖繼電器K斷電釋放，這時(shí)K的常閉觸點(diǎn)K（5-6）閉合，KM2才能得電吸合并自鎖，電動(dòng)機(jī)才能反向轉(zhuǎn)動(dòng)。二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析刀開關(guān)主要用在照明電路和三相動(dòng)力電路以及7.5kW以下電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電路中。刀開關(guān)接有熔斷器，它不僅能起開關(guān)作用，還能起到短路保護(hù)作用。圖所示為刀開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)單向旋轉(zhuǎn)電路。刀開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)單向旋轉(zhuǎn)電路（六）刀開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)單向旋轉(zhuǎn)電路二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析當(dāng)合上刀開關(guān)時(shí)，電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，斷開刀開關(guān)時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。刀開關(guān)上接有熔斷器FU，一旦發(fā)生電路短路事故，熔斷絲會(huì)熔斷，切斷電動(dòng)機(jī)電源，防止電動(dòng)機(jī)燒壞，從而起到保護(hù)作用。此電路具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便、造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。但是它帶電拉合閘的滅弧能力較弱，因此只適用于不頻繁起動(dòng)的小容量電動(dòng)機(jī)，并且不易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析圖所示是一種自動(dòng)往復(fù)帶雙向延時(shí)停留的電動(dòng)機(jī)控制電路。該電路還具有點(diǎn)動(dòng)控制功能。在不按下SB2情況下，按下SB3或SB4分別實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)操作。SB2是自動(dòng)往復(fù)起動(dòng)按鈕。SQ1是正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)行程開關(guān)，SQ2是反轉(zhuǎn)變正轉(zhuǎn)行程開關(guān)。自動(dòng)往復(fù)帶雙向延時(shí)停留的電動(dòng)機(jī)控制電路（七）自動(dòng)往復(fù)帶雙向延時(shí)停留的電動(dòng)機(jī)控制電路二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析當(dāng)按下SB2，使中間繼電器KA得電并自鎖，其接于接觸器線圈回路的常幵觸點(diǎn)閉合，為自動(dòng)循環(huán)做好準(zhǔn)備。然后按下SB3，KM1得電吸合并自鎖，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)工作臺(tái)正向到達(dá)極限位置，壓下行程開關(guān)SQ1，使其常閉觸點(diǎn)斷開，KM1失電，切斷電動(dòng)機(jī)正向電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。同時(shí)，SQ1常開觸點(diǎn)閉合，KT2得電，經(jīng)一段延時(shí)停留，KT2常開延時(shí)閉合觸點(diǎn)閉合，KM2得電吸合并自鎖，電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。行程開關(guān)SQ1復(fù)位，其常開觸點(diǎn)斷開，使KT2失電，常閉觸點(diǎn)閉合，為KM1得電做準(zhǔn)備。二、常見電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析當(dāng)工作臺(tái)反向運(yùn)行到極限位置，壓下行程開關(guān)SQ2，使其常閉觸點(diǎn)斷開，KM2失電，切斷電動(dòng)機(jī)反向電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。同時(shí)SQ2常開觸點(diǎn)閉合，KT1得電，經(jīng)一段延時(shí)停留，KT1常開延時(shí)閉合觸點(diǎn)閉合，KM1又得電吸合并自鎖，電動(dòng)機(jī)又開始正向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)循環(huán)工作。三、永磁同步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理（一）定義永磁同步電動(dòng)機(jī)以永磁體提供勵(lì)磁，使電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡單，降低了加工和裝配費(fèi)用，且省去了容易出問題的集電環(huán)和電刷，提高了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性；又因無需勵(lì)磁電流，沒有勵(lì)磁損耗，提高了電動(dòng)機(jī)的效率和功率密度。永磁同步電動(dòng)機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和端蓋等部件構(gòu)成。定子與普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)基本相同，采用疊片結(jié)構(gòu)以減小電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的鐵耗。轉(zhuǎn)子可做成實(shí)心，也可用疊片疊壓。電樞繞組可采用集中整距繞組的，也可采用分布短距繞組和非常規(guī)繞組。三、永磁同步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理（二）工作原理當(dāng)三相電流通入永磁同步電機(jī)定子的三相對(duì)稱繞組中時(shí)，電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)合成一個(gè)幅值大小不變的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。由于其幅值大小不變，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的軌跡便形成一個(gè)圓，稱為圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。其大小正好為單相磁動(dòng)勢(shì)最大幅值的1.5倍，即2 2 p

F

3

F

3

0.9k

NI式中 F——

圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，T?m；Fφ——

單相磁動(dòng)勢(shì)的最大幅值，T?m；k——

基波繞組系數(shù)；p——

電機(jī)極對(duì)數(shù)；N——

每一線圈的串聯(lián)匝數(shù)；I——

線圈中流過電流的有效值。三、永磁同步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理由于永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒為同步轉(zhuǎn)速，因此轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)和定子圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)保持相對(duì)靜止。兩個(gè)磁場(chǎng)相互作用，在定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中形成一個(gè)合成磁場(chǎng)，它與轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，產(chǎn)生了一個(gè)推動(dòng)或者阻礙電機(jī)旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩Te，即Te=

kBRBnet·sinθ式中 Te——

電磁轉(zhuǎn)矩，N?m；θ——

功率角，rad；BR——

轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)，T；Bnet——

氣隙合成磁場(chǎng)，T。三、永磁同步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理功率角。永磁同步電機(jī)概念圖由于氣隙合成磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)位置關(guān)系的不同，永磁同步電機(jī)既可以運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)也可以運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，永磁同步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)，如圖所示。當(dāng)氣隙合成磁場(chǎng)滯后于轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，這時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)；相反，當(dāng)氣隙合成磁場(chǎng)超前于轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同，這時(shí)電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)與氣隙合成磁場(chǎng)之間的夾角稱為三、永磁同步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理在此處所討論的永磁同步電機(jī)使用一個(gè)安裝在鐵磁心上的環(huán)形永磁鐵。內(nèi)部永磁同步電機(jī)不在這里考慮。因磁鐵嵌入到一個(gè)電鍍的鐵磁心內(nèi)是非常困難的，通過使用適當(dāng)厚度的磁鐵（500

μm）以及在轉(zhuǎn)子和定子鐵心的高性能磁材料，氣隙可以做得非常大（300～500

μm）而沒有明顯的性能損失，這使得定子繞組在氣隙中占據(jù)一定的空間，從而大大簡化了永磁同步電動(dòng)機(jī)的制造。永磁同步電機(jī)由兩個(gè)關(guān)鍵部件組成，即一個(gè)多極化永磁轉(zhuǎn)子和帶有適當(dāng)設(shè)計(jì)繞組的定子。在操作過程中，旋轉(zhuǎn)的多極化永磁轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子與定子的氣隙形成一個(gè)隨時(shí)間變化的磁通。這個(gè)通量在定子繞組端子上產(chǎn)生交流電壓，從而形成用于發(fā)電的基礎(chǔ)。三、永磁同步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理（三）控制技術(shù)1.

永磁同步電機(jī)恒壓頻比控制方法永磁同步電機(jī)的恒壓頻比控制方法與交流感應(yīng)電機(jī)的恒壓頻比控制方法相似，控制電機(jī)輸入電壓的幅值和頻率同時(shí)變化，從而使電機(jī)磁通恒定，恒壓頻比控制方法可以適應(yīng)大范圍調(diào)速系統(tǒng)的要求。三、永磁同步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理優(yōu)點(diǎn)恒壓頻比控制方法的最大優(yōu)點(diǎn)是在不反饋電流、電壓或位置等物理信號(hào)的前提下，仍能達(dá)到一定的控制精度。恒壓頻比控制方法控制算法簡單、硬件成本低廉，在通用變頻器領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)恒壓頻比控制方法的缺點(diǎn)也顯而易見，由于在控制過程中沒有反饋速度、位置或任何其他的信號(hào)，所以幾乎不能獲得電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信息，更無法精確控制轉(zhuǎn)速或電磁轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)性能一般，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差，尤其在給定目標(biāo)速度發(fā)生變化或者負(fù)載突變時(shí)，容易產(chǎn)生失步和振蕩等問題。顯然，這種控制方法不能分別控制轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流，在控制過程中容易存在較大的勵(lì)磁電流，影響電機(jī)的效率。因此，此種控制方法常用于性能需求較低的通用變頻器中，如空調(diào)、流水線的傳送帶驅(qū)動(dòng)控制、水泵和風(fēng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行等。三、永磁同步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理（三）控制技術(shù)2.

永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct

Self-Control，DSC）在定子靜止坐標(biāo)系上構(gòu)建磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩模型，通過施加不同的電壓矢量實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的控制。直接轉(zhuǎn)矩控制方法有著算法簡單、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)，因此，在要求高瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)的場(chǎng)合，此種方法得到了廣泛應(yīng)用。三、永磁同步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理一些專業(yè)人士通過優(yōu)化電壓矢量作用時(shí)間來減小低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，效果較好。也有人基于離散空間矢量調(diào)制技術(shù)將直接轉(zhuǎn)矩控制方法應(yīng)用于交流感應(yīng)電機(jī)的控制中，減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。由于控制存在固有的缺點(diǎn)使得直接轉(zhuǎn)矩控制方法在速度較低時(shí)控制頻率低，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大。因此減小低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也成了直接轉(zhuǎn)矩控制方法中的研究熱點(diǎn)。減小低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法如下：三、永磁同步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理3.永磁同步電機(jī)矢量控制技術(shù)永磁同步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)是參照直流電機(jī)的控制策略，利用坐標(biāo)變換將采集到的電機(jī)三相定子電流、磁鏈等矢量按照轉(zhuǎn)子磁鏈這一旋轉(zhuǎn)矢量的方向分解成兩個(gè)分量，一個(gè)沿著轉(zhuǎn)子磁鏈方向，稱為直軸勵(lì)磁電流；另一個(gè)正交于轉(zhuǎn)子磁鏈方向，稱為交軸轉(zhuǎn)矩電流。（三）控制技術(shù)三、永磁同步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理根據(jù)不同的控制目標(biāo)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)速度和轉(zhuǎn)矩的精確控制，使控制系統(tǒng)獲得良好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。根據(jù)不同的控制目標(biāo)，永磁同步電機(jī)矢量控制算法可以分為以下幾種，這些性能指標(biāo)均可以通過對(duì)直軸勵(lì)磁電流和交軸轉(zhuǎn)矩電流的獨(dú)立控制來實(shí)現(xiàn)。id=0控制最大轉(zhuǎn)矩/電流控制弱磁控制拓展知識(shí)——電機(jī)常見故障1.

發(fā)電機(jī)過熱發(fā)電機(jī)沒有按規(guī)定的技術(shù)條件運(yùn)行，如定子電壓過高，鐵損增大；負(fù)荷電流過大，定子繞組銅損增大；頻率過低，使冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速變慢，影響發(fā)電機(jī)散熱；功率因數(shù)太低，使轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流增大，造成轉(zhuǎn)子發(fā)熱。應(yīng)檢查監(jiān)視儀表的指示是否正常。如不正常，要進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)和處理，使發(fā)電機(jī)按照規(guī)定的技術(shù)條件運(yùn)行。（1）發(fā)電機(jī)的三相負(fù)荷電流不平衡，過載的一相繞組會(huì)過熱；若三相電流之差超過額定電流的10%，即屬于嚴(yán)重相電流不平衡，三相電流不平衡會(huì)產(chǎn)生負(fù)序磁場(chǎng)，從而增加損耗，引起磁極繞組及套箍等部件發(fā)熱。應(yīng)調(diào)整三相負(fù)荷，使各相電流盡量保持平衡。（2）拓展知識(shí)——電機(jī)常見故障風(fēng)道被積塵堵塞，通風(fēng)不良，造成發(fā)電機(jī)散熱困難。應(yīng)清除風(fēng)道積塵、油垢，使風(fēng)道保持暢通。（3）進(jìn)風(fēng)溫度過高或進(jìn)水溫度過高，冷卻器有堵塞現(xiàn)象。應(yīng)降低進(jìn)風(fēng)或進(jìn)水溫度清除冷卻器內(nèi)的堵塞物。在故障未排除前，應(yīng)限制發(fā)電機(jī)負(fù)荷，以降低發(fā)電機(jī)溫度。軸承加潤滑脂過多或過少，應(yīng)按規(guī)定加潤滑脂，通常為軸承室的1/2～1/3（轉(zhuǎn)速低的取上限，轉(zhuǎn)速高的取下限），并以不超過軸承室的70%為宜。（5）拓展知識(shí)——電機(jī)常見故障軸承磨損。若磨損不嚴(yán)重，使軸承局部過熱；若磨損嚴(yán)重，有可能使（6） 定子和轉(zhuǎn)子摩擦，造成定子和轉(zhuǎn)子局部過熱。應(yīng)檢查軸承有無噪聲，若發(fā)現(xiàn)定子和轉(zhuǎn)子摩擦，應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行檢修或更換軸承。定子鐵心絕緣損壞引起片間短路，造成鐵心局部的渦流損失增加而發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使定子繞組損壞。應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行檢修。（7）定子繞組的并聯(lián)導(dǎo)線斷裂，使其他導(dǎo)線的電流增大而發(fā)熱，應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行檢修。（8）拓展知識(shí)——電機(jī)常見故障2.

發(fā)電機(jī)中性線對(duì)地有異常電壓正常情況下，由于高次諧波影響或制造工藝等原因造成各磁極下的氣隙不均、磁勢(shì)不等而出現(xiàn)的很低電壓，若電壓在一至數(shù)伏，不會(huì)有危險(xiǎn)，不必處理。（1）發(fā)電機(jī)繞組有短路或?qū)Φ亟^緣不良，導(dǎo)致電設(shè)備及發(fā)電機(jī)性能變壞，容易發(fā)熱，應(yīng)及時(shí)檢修，以免事故擴(kuò)大。（2）空載時(shí)中性線對(duì)地?zé)o電壓，而有負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)電壓，是由于三相不平衡引起的，應(yīng)調(diào)整三相負(fù)荷使其基本平衡。（3）拓展知識(shí)——電機(jī)常見故障3.

發(fā)電機(jī)電流過大負(fù)荷過大，應(yīng)減輕負(fù)荷。（1）輸電線路發(fā)生相間短路或接地故障，應(yīng)對(duì)線路進(jìn)行檢修，故障排除后即可恢復(fù)正常。（2）4.

發(fā)電機(jī)端電壓過高與電網(wǎng)并列的發(fā)電機(jī)電網(wǎng)電壓過高，應(yīng)降低并列的發(fā)電機(jī)的電壓。（1）勵(lì)磁裝置的故障引起過勵(lì)磁，應(yīng)及時(shí)檢修勵(lì)磁裝置。（2）拓展知識(shí)——電機(jī)常見故障5.

功率不足由于勵(lì)磁裝置電壓源復(fù)勵(lì)補(bǔ)償不足，不能提供電樞反應(yīng)所需的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)端電壓低于電網(wǎng)電壓，送不出額定無功功率，應(yīng)采取下列措施。在發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁電抗器之間接入一臺(tái)三相調(diào)壓器，以提高發(fā)電機(jī)端電壓，使勵(lì)磁裝置的磁勢(shì)逐漸增大。（1）改變勵(lì)磁裝置電壓磁通勢(shì)與發(fā)電機(jī)端電壓的相位，使合成總磁通勢(shì)增大，可在電抗器每相繞組兩端并聯(lián)數(shù)千歐、10

W的電阻。（2）減小變阻器的阻值，使發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流增大。（3）拓展知識(shí)——電機(jī)常見故障6.

定子繞組絕緣擊穿、短路定子繞組受潮。對(duì)于長期停用或經(jīng)較長時(shí)間檢修的發(fā)電機(jī)，投入運(yùn)行前應(yīng)測(cè)量絕緣電阻，不合格者不準(zhǔn)投入運(yùn)行。受潮發(fā)電機(jī)要進(jìn)行烘干處理。（1）繞組本身缺陷或檢修工藝不當(dāng)，造成繞組絕緣擊穿或機(jī)械損傷。應(yīng)按規(guī)定的絕緣等級(jí)選擇絕緣材料，嵌裝繞組及浸漆干燥等要嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行。（2）繞組過熱。絕緣過熱后會(huì)使絕緣性能降低，有時(shí)在高溫下會(huì)很快造成絕緣擊穿。應(yīng)加強(qiáng)日常的巡視檢查，防止發(fā)電機(jī)各部分發(fā)生過熱而損壞繞組絕緣。（3）拓展知識(shí)——電機(jī)常見故障絕緣老化。一般發(fā)電機(jī)運(yùn)行15～20年以上，其繞組絕緣老化，電氣性能變差，甚至使絕緣擊穿。要做好發(fā)電機(jī)的檢修及預(yù)防性試驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)絕緣不合格，應(yīng)及時(shí)更換有缺陷的繞組絕緣或更換繞組，以延長發(fā)電機(jī)的使用壽命。（4）發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)入金屬異物，在檢修發(fā)電機(jī)后切勿將金屬物件、零件或工具遺落到定子膛中；綁緊轉(zhuǎn)子的綁扎線、緊固端部零件，以不致發(fā)生由于離心力作用而松脫。（5）拓展知識(shí)——電機(jī)常見故障過大電壓擊穿。①

線路遭受雷擊，而防雷保護(hù)不完善。應(yīng)完善防雷保護(hù)設(shè)施。②誤操作，如在空載時(shí)，將發(fā)電機(jī)