1、電動車電機(jī)技術(shù)詳解電動車電機(jī)技術(shù)詳解 2019-11-282019-11-281 1、直流電機(jī)系統(tǒng)、直流電機(jī)系統(tǒng)2 2、異步電機(jī)系統(tǒng)、異步電機(jī)系統(tǒng)3 3、電系統(tǒng)運(yùn)用趨勢、電系統(tǒng)運(yùn)用趨勢目 錄1.1、直流電機(jī)任務(wù)原理 原理圖(物理模型圖) 磁極對N、S不動, 線圈繞組abcd 旋轉(zhuǎn), 換向片1、2旋轉(zhuǎn), 電刷及出線A、B不動1 1、直流電機(jī)系統(tǒng)、直流電機(jī)系統(tǒng)1.2、直流發(fā)電機(jī)原理機(jī)械能-直流電能原動機(jī)拖動電樞以轉(zhuǎn)速n(r/min)旋轉(zhuǎn)； 電機(jī)內(nèi)部有磁場存在；或定子不動部件上的勵(lì)磁繞組經(jīng)過直流電流(稱為勵(lì)磁電流If)時(shí)產(chǎn)生恒定磁場勵(lì)磁磁場，主磁場 電樞線圈的導(dǎo)體中將產(chǎn)生感應(yīng)電勢 e = B l v

2、 ，但導(dǎo)體電勢為交流電，而經(jīng)過換向器與電刷的作用可以引出直流電勢EAB，以便輸出直流電能。為了得到穩(wěn)定的直流電勢，直流電機(jī)的電樞圓周上普通有多個(gè)線圈分布在不同的位置，并經(jīng)過多個(gè)換向片聯(lián)接成電樞繞組。動畫1.2、. 直流電動機(jī)的原理 ( Principies of DC Motor) 將直流電源經(jīng)過電刷和換向器接入電樞繞組，使電樞導(dǎo)體有電流ia 經(jīng)過。 電機(jī)內(nèi)部有磁場存在。 載流的轉(zhuǎn)子即電樞導(dǎo)體將遭到電磁力 f 的作用 f = B l ia 左手定那么 一切導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力作用于轉(zhuǎn)子可產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，以便拖動機(jī)械負(fù)載以n(r/min)旋轉(zhuǎn)。 結(jié)論：直流電機(jī)的可逆性原理：同一臺電機(jī)，構(gòu)造上不作任何改

3、動，可以作發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以作電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。為了得到最大的直流電勢，電刷的位置必需與位于幾何中線上的導(dǎo)體相接觸 1 1、直流電機(jī)系統(tǒng)、直流電機(jī)系統(tǒng)動畫1.3、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式 定義 直流電機(jī)勵(lì)磁繞組的接線方式稱為勵(lì)磁方式。本質(zhì)上就是勵(lì)磁繞組和電樞繞組如何聯(lián)接。分類 除了永磁直流電機(jī)外，直流電機(jī)的勵(lì)磁方式有他勵(lì)式和自勵(lì)串勵(lì)、并勵(lì)和復(fù)勵(lì)式。 1 1、直流電機(jī)系統(tǒng)、直流電機(jī)系統(tǒng)1.4、直流電機(jī)的電勢平衡方程式 直流電機(jī)的電路包括電樞支路和勵(lì)磁支路。 在分析直流電機(jī)時(shí)，最好先根據(jù)勵(lì)磁方式畫出電機(jī)的電路連線。 發(fā)電機(jī)按照發(fā)電機(jī)慣例標(biāo)注電勢，電流和電壓。電動機(jī)那么按照電動機(jī)慣例標(biāo)注。 1直流發(fā)電機(jī)的電勢平

4、衡方程 以他勵(lì)發(fā)電機(jī)為例。留意圖中電樞和勵(lì)磁的圖符。作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電勢Ea和電樞電流Ia同方向。除了電阻壓降IaRa外，還要思索電刷壓降Us 電勢平衡方程為Ea=U+IaRa+2Us 如有串勵(lì)繞組，那么Ra中應(yīng)為串勵(lì)、補(bǔ)償和換向極繞組電阻。 2直流電動機(jī)的電勢平衡方程 以并勵(lì)電動機(jī)為例。 電樞接通直流電源。 流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中受力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩子一旦旋轉(zhuǎn)，就有電勢產(chǎn)生。 勢與電流方向相反。故電動機(jī)的感應(yīng)電勢又叫反電勢。U=Ea+IaRa+2Us 1 1、直流電機(jī)系統(tǒng)、直流電機(jī)系統(tǒng) 1.5、電磁轉(zhuǎn)矩 (Magnetic-electric Torque)在直流電機(jī)中，當(dāng)電樞繞組經(jīng)過電流時(shí)，與氣隙磁

5、場作用會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T。在電動機(jī)中，電磁轉(zhuǎn)矩屬于拖動轉(zhuǎn)矩；而在發(fā)電機(jī)中那么為阻力轉(zhuǎn)矩 T=Ct* * IaCT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，由電機(jī)構(gòu)造決議?？梢婋姶呸D(zhuǎn)矩正比于每極磁通量和電樞電流。這一電磁轉(zhuǎn)矩公式把機(jī)械量T，磁場量和電量Ia聯(lián)絡(luò)起來了。 穩(wěn)態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)矩平衡 對發(fā)電機(jī)來說，轉(zhuǎn)軸上輸入的是機(jī)械轉(zhuǎn)矩T1。T1抑制各種阻力轉(zhuǎn)矩如摩擦，鐵耗，風(fēng)阻等T0后與負(fù)載后電樞電流Ia產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T相平衡: T1=T+T0 對于電動機(jī)來說，從電樞端輸入電流并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T,T抑制各種阻力轉(zhuǎn)矩T0后與機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2相平衡: T = T0+T2 1 1、直流電機(jī)系統(tǒng)、直流電機(jī)系統(tǒng)1.6、直流電動機(jī)特性 1直流電動機(jī)的啟

6、動 啟動過程及其要求電動機(jī)接到規(guī)定電源后，轉(zhuǎn)速從0上升到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過程稱為啟動(starting)過程。 合閘瞬間的啟動電流很大可達(dá) (1020)IN n=0, Ea= Ce n = 0 ， Ia=( U-Ea ) / Ra= U/Ra 這樣大的啟動電流會引起電機(jī)換向困難，并使供電線路產(chǎn)生很大的壓降。因此必需采取適當(dāng)?shù)拇胧┫拗茊与娏鳌?對啟動的要求： 1最初啟動電流Ist要??；2最初啟動轉(zhuǎn)矩Tst要大；3啟動設(shè)備要簡單和可靠。 直流電動機(jī)的啟動方法a.電樞回路串電阻啟動 1最初啟動電流：Ist =U / ( Ra+Rst ) 2最初啟動轉(zhuǎn)矩：Tst=CT Ist 3為了在限定的電流Ist下獲

7、得較大的啟動轉(zhuǎn)矩Tst，應(yīng)該使磁通盡能夠大些，因此啟動時(shí)串聯(lián)在勵(lì)磁回路的電阻應(yīng)全部切除。 4有了一定的轉(zhuǎn)速n后，電勢Ea不再為0，電流Ist會逐漸減小，轉(zhuǎn)矩Tst也會逐漸減小。 5為了在啟動過程中一直堅(jiān)持足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，普通將啟動器設(shè)計(jì)為多級，隨著轉(zhuǎn)速n 的增大，串在電樞回路的啟動電阻Rst逐級切除，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后全部切除。 6啟動電阻Rst普通設(shè)計(jì)為短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)方式，不允許長時(shí)間經(jīng)過較大的電流 1 1、直流電機(jī)系統(tǒng)、直流電機(jī)系統(tǒng)b、他勵(lì)電動機(jī)降壓啟動 對于他勵(lì)直流電動機(jī)，可以采用專門設(shè)備降低電樞回路的電壓以減小啟動電流。 串勵(lì)與復(fù)勵(lì)電動機(jī)啟動方法根本上與并勵(lì)電動機(jī)一樣，即采用電樞回路串電阻的方法減

8、小啟動電流。 串勵(lì)電動機(jī)絕對不允許空載啟動。串電阻啟動設(shè)備簡單，投資小，但啟動電阻上要耗費(fèi)能量；電樞降壓啟動設(shè)備投資較大，但啟動過程節(jié)能。 1 1、直流電機(jī)系統(tǒng)、直流電機(jī)系統(tǒng)1.7、他勵(lì)直流電動機(jī)機(jī)械特性 機(jī)械特性：n=f(T)是指U=UN，If=IfN時(shí)，改動負(fù)載的過程中，轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩T變化的函數(shù)關(guān)系 機(jī)械特性方程式 n=f(T) 用電樞回路總電阻思索電刷接觸壓降。 n=U-(Ra+Rp)Ia/(Ce)Ia=T/(CT)n=U/(Ce)-(Ra+Rp)/(CeCT2)T = n0L-kT其中，n0=U/(Ce)為理想空載轉(zhuǎn)速，而k=(Ra+Rp)/(CeCT2)為機(jī)械特性的斜率。 固有機(jī)

9、械特性 n=f(T) 改動三個(gè)量U、Rp 中恣意一個(gè)，可以改動機(jī)械特性曲線外形。 U=UN, =N, Rp=0時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。其方程為 n = U / (CeN) - RaT/(CeCTN2) 由于Ra很小，轉(zhuǎn)矩T增大時(shí)，n下降很小，他勵(lì)電動機(jī)的固有機(jī)械特性是一條比較平的下降曲線。即屬硬特性 1 1、直流電機(jī)系統(tǒng)、直流電機(jī)系統(tǒng)u人為人工機(jī)械特性 n=f(T) 改動三個(gè)量U、Rp之一而其他量不變時(shí)可以得到人為機(jī)械特性。 電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性，性，n=U/(Cen=U/(CeN N)-)-（R Ra a+R+Rp p)T/(C)T/(Ce eC

10、CT TNN2 2) )對應(yīng)于不同的對應(yīng)于不同的RpRp可以得到一簇斜可以得到一簇斜率不同的曲線率不同的曲線 改變電樞電壓的人為機(jī)械特性改變電樞電壓的人為機(jī)械特性, , n = U / (Cn = U / (Ce eN N) -) -RaT/(CRaT/(Ce eC CT TNN2 2) )斜率不變，理想空載轉(zhuǎn)速斜率不變，理想空載轉(zhuǎn)速n0ln0l不不同的一簇平行線。同的一簇平行線。(UUN) (UU,電流方向改動，電能從電動機(jī)回饋到電源。 在電力機(jī)車下坡時(shí)，由于重力作用使得電動機(jī)轉(zhuǎn)速高于原來的空載轉(zhuǎn)速，Ea增大，超越U以后，電流也會反向，進(jìn)入正向回饋制動形狀。 (2)反向回饋制動他勵(lì)電動機(jī)拖動

11、勢能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。 反接電源電壓并給電樞支路串入限流電阻。任務(wù)點(diǎn)將會穩(wěn)定在第iv象限。在D點(diǎn)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，EaU，電流流向電源，屬于反向回饋制動。 反向回饋制動常用于高速下放重物時(shí)限制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 1 1、直流電機(jī)系統(tǒng)、直流電機(jī)系統(tǒng)2.1、異步電機(jī)主要額定值如下三相時(shí)： 額定電壓: UN(V)，額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，規(guī)定加在定子繞組上的線電壓； 額定電流：IN(A),額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，規(guī)定加在定子繞組上的線電流； 額定功率: PN(W；kW),額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動機(jī)的輸出功率； 額定轉(zhuǎn)速: nN(r/min),額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； 額定頻率: fN(Hz)，規(guī)定的電源頻率(我國用工

12、頻 50Hz)； 額定效率N，額定功率因數(shù): cosN 等。 額定電壓、額定電流、額定功率的關(guān)系 無論接法或是Y接法，下式均成立：PN = 3 UNp INp cosNN = P1NN = sqrt(3)UN IN cosNN (W) 旋轉(zhuǎn)電機(jī)交流繞組的電勢和磁勢旋轉(zhuǎn)磁場是交流電機(jī)任務(wù)的根底。在交流同步電機(jī)實(shí)際中有兩種旋轉(zhuǎn)磁場：(1)電氣旋轉(zhuǎn)磁場(2)機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場 經(jīng)過原動機(jī)拖動磁極旋轉(zhuǎn)可以產(chǎn)活力械旋轉(zhuǎn)磁場。三相對稱電流通入三相對稱繞組時(shí)在電機(jī)內(nèi)部會自動產(chǎn)生一個(gè)圓形的電氣旋轉(zhuǎn)磁場。交流繞組處于旋轉(zhuǎn)磁場中，并切割這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，便產(chǎn)生感應(yīng)電勢。2 2、異步電機(jī)系統(tǒng)、異步電機(jī)系統(tǒng)2.2、 三相基波合

13、成磁勢旋轉(zhuǎn)磁勢 一.圖解法證明1. 三相對稱電流通入三相對稱繞組 三相對稱電流:Iam = Ibm = Icm= Im, Ia、Ib、Ic 在時(shí)間上依差120o 三相對稱繞組: 匝數(shù)、繞型、線徑三相均相等；三相在空間上依差120o電角度 2. 圖中繞組首末端、電流正負(fù)的表示繞組的的首、末端： A B C 、X Y Z電流的正、負(fù)： 頭出尾進(jìn)、尾出頭進(jìn)3. 分析各瞬間磁場分布的情況 1.三相對稱電流通入三相對稱繞組時(shí)，在電機(jī)內(nèi)部可自動產(chǎn)生一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁勢 用動畫演示動畫關(guān)于圓形橢圓形脈振磁勢的闡明 2. 旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)向永遠(yuǎn)是由帶有超前電流的相轉(zhuǎn)向帶有滯后電流的相。改動旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向的方法：互換接在

14、電源上的恣意兩根線即改動相序即可。 3.旋轉(zhuǎn)磁勢的幅值為: F 1 = (m/2) Fp1 = (m/2) 0.9 (I1 N1/ p) Kw1 , 本例子中： m = 3相 4.旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速為: n1 = 60f /p 5.當(dāng)某相電流到達(dá)最大值時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁勢的幅值位置恰好轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線上。 2 2、異步電機(jī)系統(tǒng)、異步電機(jī)系統(tǒng)2.3、轉(zhuǎn)差、轉(zhuǎn)差率切割磁力線是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子感生電流和電磁轉(zhuǎn)矩的必要條件。 轉(zhuǎn)子必需與旋轉(zhuǎn)磁場堅(jiān)持一定的速度差，才能夠切割磁力線。 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1為同步轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)子的實(shí)踐轉(zhuǎn)速n簡稱轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。兩者在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有差別，即 轉(zhuǎn)差 n = n1-n 轉(zhuǎn)差率: s =

15、(n1-n) / n1 注: s是異步電機(jī)的一個(gè)根本變量，在分析異步電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有著重要的位置。 啟動瞬間即堵轉(zhuǎn)時(shí)：n= 0, s=1 理 想 空 載 時(shí)： n= n1, s=0 電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), s在01之間。 轉(zhuǎn)差率普通很?。?sN=0.0150.06 制動運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反，即n1與n反向，s1 發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，n高于同步轉(zhuǎn)速n1, s0. 根據(jù)轉(zhuǎn)差率可以區(qū)分異步電機(jī)的屬何種運(yùn)轉(zhuǎn)形狀：2 2、異步電機(jī)系統(tǒng)、異步電機(jī)系統(tǒng)2.4、電勢平衡方程式 1.定子繞組電勢平衡方程式定子繞組接到交流電源上，與電源電壓相平衡的電勢壓降包括： 主電勢感應(yīng)電勢： 定子繞組通入三相對稱交流電流時(shí)，將

16、會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的主磁通，同時(shí)被定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組切割，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。有效值為： E1= 4.44 f1 N11kw1 漏磁電勢漏抗壓降 定子漏磁通：僅與定子繞組相匝鏈。 漏抗壓降：E1=-jI1X1 電阻壓降：R1I1 定子邊方程式：U1=-E1+I1(R1+jX1) =-E1+I1Z1 2.轉(zhuǎn)子繞組的電勢及電流轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢 轉(zhuǎn)子繞組切割主磁通的轉(zhuǎn)速 主磁通以同步速度n1旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體切割主磁通的相對轉(zhuǎn)速為(n1-n)=sn1 頻率公式：f2=p.sn1/60=f1s (Hz) 結(jié)論：由于s很小，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率很低。普通 1-3 Hz 2 2、異步電機(jī)系統(tǒng)、異

17、步電機(jī)系統(tǒng)2.5、有效值 公式：E2s=4.44sf1N21kw2=E2s 感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)差率成正比。 對繞線式三相異步電動機(jī): 轉(zhuǎn)子繞組每相串聯(lián)匝數(shù)的計(jì)算方法同定子繞組的計(jì)算，相數(shù)也等于3。 對籠型轉(zhuǎn)子來說，由于每個(gè)導(dǎo)條中電流相位均不一樣，所以，1根導(dǎo)條即為1相，可見相數(shù)=導(dǎo)條數(shù)=轉(zhuǎn)子槽數(shù)*；每相串聯(lián)匝數(shù)為半匝即1/2匝。 留意轉(zhuǎn)子不動s=1)時(shí)的感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)感應(yīng)電勢的關(guān)系。 轉(zhuǎn)子繞組的阻抗 閉合的轉(zhuǎn)子繞組中有電流流過。同樣會產(chǎn)生漏磁電抗壓降。 漏抗公式：X2s=2f2L2=2sf1L2=sX2 漏抗也與轉(zhuǎn)差率正比。轉(zhuǎn)速越高，漏抗越小。 計(jì)入轉(zhuǎn)子電阻后：Z2s=R2+jX2s 轉(zhuǎn)子繞組

18、中的電流 轉(zhuǎn)子繞組短路，轉(zhuǎn)子電壓為0，感應(yīng)電勢全部加在轉(zhuǎn)子阻抗上 轉(zhuǎn)子回路方程：E2s=I2Z2s 轉(zhuǎn)子電流：I2=E2s/Z2s=sE2/(R2+jsX2s)I2=sE2/sqrt(R22+(sX2)2) 2 2、異步電機(jī)系統(tǒng)、異步電機(jī)系統(tǒng)2.6、異步電動機(jī)的磁勢平衡1.定子繞組的磁勢幅值：F1=(m1/2).(0.9*I1N1./p)kw1 ；轉(zhuǎn)速： n1=60f1/p 2.轉(zhuǎn)子繞組磁勢有效值：F2=(m2/2).(0.9*I2N2/p)kw2 ；轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子電流的頻率 f2=sf1 轉(zhuǎn)子磁勢F2相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：n2= 60f2/p = 60 sf1/p= sn1= n1-n 轉(zhuǎn)子磁勢F2

19、相對于空間的轉(zhuǎn)速為 n2+n=n1-n+n=n1 結(jié)論：定、轉(zhuǎn)子磁勢在空間相對靜止，均以同步速n1旋轉(zhuǎn)。 3.磁勢平衡方程式激磁電流Im產(chǎn)生激磁磁勢Fm 建立主磁通1所需求的電流為激磁電流Im 。激磁磁勢的幅值為：Fm=m1/2.(0.9*ImN1/p)kw1 激磁磁勢近似不變 由電勢方程式：U1=-E1+I1(R1+jX1)= -E1+I1Z1電源電壓不變，阻抗壓降很小，電勢近似不變； 由公式：U1=4.44f1N11kw1，1近似不變； 可見，勵(lì)磁磁勢和勵(lì)磁電流幾乎不變。 空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁磁勢全部由定子磁勢F0提供，即：F0=Fm 負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組中有電流I2流過，產(chǎn)生一個(gè)同步旋轉(zhuǎn)磁勢

20、F2，為了堅(jiān)持原Fm不變，定子磁勢F1除了提供激磁磁勢Fm外，還必需抵消轉(zhuǎn)子磁勢Fm的影響，即：F1=F1F+Fm=(-F2+Fm) 異步電動機(jī)的磁勢平衡方程：F1 + F2 = Fm; 即 (m1/2)(0.9*I1N1/p)kw1+(m2/2) (0.9*I2N2/p)kw2 =(m1/2)(0.9*ImN1/p)kw1 I1+(m2N2kw2)/(m1N1kw1)I2=I1+I2/ki=Im 結(jié)論：空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流近似為0，定子電流等于勵(lì)磁電流；負(fù)載時(shí)，定子電流隨負(fù)載增大而增大。2 2、異步電機(jī)系統(tǒng)、異步電機(jī)系統(tǒng)2.7、異步電動機(jī)的任務(wù)特性分析異步電動機(jī)的任務(wù)特性是指在額定電壓及額定

21、頻率下，電動機(jī)的主要物理量轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)矩、電流、效率、功率因數(shù)分別隨輸出功率變化的關(guān)系曲線。u.轉(zhuǎn)差率特性 s=f(P2) s = pCu2/PM=(m1R2I22)/(1T)=(m1R2I22)/(1CM1I2cos2)=(m1R2I2)/(1CM1cos2)u隨著負(fù)載功率的添加，轉(zhuǎn)子電流增大，故轉(zhuǎn)差率隨輸出功率增大而增大。u轉(zhuǎn)矩特性T2=f(P2) u異步電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩:T 2=P 2/u轉(zhuǎn)速的變換范圍很小，從空載到滿載，轉(zhuǎn)速略有下降。由于u sN=0.0150.06u轉(zhuǎn)矩曲線為一個(gè)悄然上翹的曲線。2 2、異步電機(jī)系統(tǒng)、異步電機(jī)系統(tǒng)u.電流特性I1= f(P2) uI1 = - I2 +

22、Im空載時(shí)電流很小，隨著負(fù)載電流增大，電機(jī)的輸入電流增大悄然上翹。 u.效率特性 = f(P2) u=P2/(P2+pCu1+pFe+pCu2+p+p)其中銅耗隨著負(fù)載的變化而變化與負(fù)載電流的平方正比；鐵耗和機(jī)械損耗近似不變；u效率曲線有最大值，可變損耗等于不變損耗時(shí)，電機(jī)到達(dá)最大效率。u異步電動機(jī)額定效率在74-94%之間；最大效率發(fā)生在(0.7-1.0)倍額定效率處。u功率因數(shù)特性 cos1= f(P2) u空載時(shí)，定子電流根本上用來產(chǎn)生主磁通，有功功率很小，功率因數(shù)也很低；u隨著負(fù)載電流增大，輸入電流中的有功分量也增大，功率因數(shù)逐漸升高；u在額定功率附近，功率因數(shù)到達(dá)最大值。u假設(shè)負(fù)載繼

23、續(xù)增大，那么導(dǎo)致轉(zhuǎn)子漏電抗增大漏電抗與頻率成正比，從而引起功率因數(shù)下降。 2 2、異步電機(jī)系統(tǒng)、異步電機(jī)系統(tǒng) 電動汽車對電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)用條件和運(yùn)用性能，相對于傳統(tǒng)的工業(yè)用電機(jī)系統(tǒng)要求具有很大的差別，電機(jī)本體的設(shè)計(jì)與制造、控制器的設(shè)計(jì)制造以及控制算法都有公用的技術(shù)和新的技術(shù)難點(diǎn)。電動汽車用電機(jī)控制器技術(shù)程度國內(nèi)外差距較大，也是制約國內(nèi)電機(jī)系統(tǒng)批量化消費(fèi)的主要要素之一，同時(shí)控制器的性能是電機(jī)系統(tǒng)性能優(yōu)劣的關(guān)鍵，也是整車提升競爭力的關(guān)鍵，是降低電機(jī)系統(tǒng)本錢的關(guān)鍵點(diǎn)之一。1、在整車啟動、爬坡、加速和高速行駛時(shí)將動力電池組內(nèi)電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能給整車提供驅(qū)動力；2、在整車下長坡限速和減速制動時(shí)將整車動能轉(zhuǎn)換成

24、電能并儲存在動力電池組內(nèi)，即電制動。系統(tǒng)系統(tǒng)功能功能3 3、電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)用趨勢、電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)用趨勢電機(jī)類型特點(diǎn)控制技術(shù)發(fā)展趨勢直流有刷電機(jī)直流有刷電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，起步加速牽優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，起步加速牽引力大引力大缺點(diǎn)：有機(jī)械換向器缺點(diǎn)：有機(jī)械換向器 ，最高速受限，需，最高速受限，需定期維護(hù)保養(yǎng)；體積大定期維護(hù)保養(yǎng)；體積大脈寬調(diào)制技術(shù)脈寬調(diào)制技術(shù)控制系統(tǒng)：較簡單控制系統(tǒng)：較簡單逐步被替代逐步被替代異步電機(jī)驅(qū)動異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、運(yùn)行可靠，低轉(zhuǎn)矩脈動，低噪聲，轉(zhuǎn)速運(yùn)行可靠，低轉(zhuǎn)矩脈動，低噪聲，轉(zhuǎn)速

25、極限高極限高 缺點(diǎn)：低速小負(fù)載時(shí)效率低；控制系統(tǒng)缺點(diǎn)：低速小負(fù)載時(shí)效率低；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)負(fù)載，故障率高，成本高結(jié)構(gòu)負(fù)載，故障率高，成本高控制技術(shù)：控制技術(shù)：V/ F V/ F 控制、轉(zhuǎn)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制和差頻率控制、矢量控制和直、接轉(zhuǎn)矩控制直、接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)(DTC)和無和無轉(zhuǎn)速傳感器的控制法轉(zhuǎn)速傳感器的控制法有被其它新型無刷永磁牽引電有被其它新型無刷永磁牽引電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)逐步取代的趨勢；機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)逐步取代的趨勢；美國傾向于采用異步電機(jī)驅(qū)動美國傾向于采用異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)系統(tǒng)無刷永磁同步無刷永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：具有較高的功率密度和效率以及：具有較高的功率密度和效

26、率以及寬廣的調(diào)速范圍；寬廣的調(diào)速范圍；缺點(diǎn)缺點(diǎn)：但造價(jià)較高，永磁材料會有退磁：但造價(jià)較高，永磁材料會有退磁效應(yīng)，抗腐蝕性差，磁場不可變效應(yīng)，抗腐蝕性差，磁場不可變低速時(shí)常采用矢量控制，低速時(shí)常采用矢量控制，包括氣隙磁場定向、轉(zhuǎn)子包括氣隙磁場定向、轉(zhuǎn)子磁鏈定向、定子磁鏈定向；磁鏈定向、定子磁鏈定向；高速時(shí)用弱磁控制高速時(shí)用弱磁控制得到日本和美國汽車公司親睞得到日本和美國汽車公司親睞已在國內(nèi)外多種電動車輛中獲已在國內(nèi)外多種電動車輛中獲得應(yīng)用，得應(yīng)用，發(fā)展前景十分廣闊發(fā)展前景十分廣闊 開關(guān)磁阻電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：高密度、高效率、輕量化、低成：高密度、高效率、輕量化、低成本、寬

27、調(diào)速本、寬調(diào)速缺點(diǎn)缺點(diǎn)：但具有高度的非線性：但具有高度的非線性應(yīng)用較多的是智能控制，應(yīng)用較多的是智能控制，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò), ,模糊控制模糊控制, ,滑滑模控制等智能控制方法?？刂频戎悄芸刂品椒o傳感器的無傳感器的SRD也是未來的也是未來的發(fā)展趨勢之一發(fā)展趨勢之一 ；極具潛力，；極具潛力，但目前應(yīng)用還受限制；但目前應(yīng)用還受限制；德國、英國等大力開發(fā)開關(guān)磁德國、英國等大力開發(fā)開關(guān)磁阻電機(jī)阻電機(jī)表 各種電機(jī)性能、控制技術(shù)和運(yùn)用趨勢3 3、電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)用趨勢、電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)用趨勢 系統(tǒng)部件整車類型電機(jī)本體控制器電機(jī)系統(tǒng)類型異步電機(jī)/永磁電機(jī)異步電機(jī)/永磁電機(jī)技術(shù)核心點(diǎn)純電動1、高功率密度2、噪聲低3、

28、高能量密度4、維護(hù)性好5、磁路設(shè)計(jì)6、寬的橫轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)設(shè)計(jì)7、耐壓絕緣設(shè)計(jì)8、溫度場設(shè)計(jì)大功率設(shè)計(jì)硬件：1、功率器件驅(qū)動保護(hù)電路2、功率電路可靠性和電磁兼容性設(shè)計(jì)3、控制電路板電磁兼容和可靠性設(shè)計(jì)4、功率電路的熱管理設(shè)計(jì)軟件：1、熱管理控制技術(shù)2、矢量控制算法3、智能化控制算法大功率管理ISG混合動力1、盤式電機(jī)制造工藝；2、高溫退磁3、更好的抗震性轉(zhuǎn)矩控制精度轉(zhuǎn)矩變化率控制插電式混合動力盤式電機(jī)盤式電機(jī)電機(jī)控制器電機(jī)控制器普通電機(jī)普通電機(jī)電機(jī)及變速機(jī)構(gòu)一體化電機(jī)及變速機(jī)構(gòu)一體化3 3、電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)用趨勢、電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)用趨勢車用空調(diào)運(yùn)用特點(diǎn)：多干擾性：太陽輻射強(qiáng)度隨時(shí)間變化，人員數(shù)量變化，電

29、子設(shè)備起停多工況性：行駛工況多變能源有限性驅(qū)動系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定汽車空調(diào)內(nèi)平均夏季溫度22-28度，冬季15-18度車內(nèi)濕度：30%-70%電機(jī)功率1.5 - 18KW其制冷系數(shù)COP在1.3-1.6左右1743002352 2022-1-1127電動車用空調(diào)工況：上車前靜止工況：上車前啟動電動空調(diào)，對車內(nèi)空氣進(jìn)展預(yù)先調(diào)理長時(shí)間低速行駛工況：迎風(fēng)量減少，電機(jī)熱負(fù)荷大，低速或停頓運(yùn)轉(zhuǎn)空調(diào)；加速、爬坡工況：電池大電流放電，空調(diào)變速運(yùn)轉(zhuǎn)車用空調(diào)電機(jī)分類： 有刷直流電動機(jī) 無刷直流電動機(jī) 三相永磁同步電機(jī)2022-1-1128緊縮機(jī)的轉(zhuǎn)速采用的控制方法：1當(dāng)車室溫度高于設(shè)定溫度1C時(shí)，為了盡快使溫度到達(dá)設(shè)

30、定值，緊縮機(jī)以最大轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；2假設(shè)車室溫度低于設(shè)定溫度1C，緊縮機(jī)以最低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；3當(dāng)室溫偏向在-11C之間時(shí)，緊縮機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)過模糊控制算法來控制，以每一采樣時(shí)辰室溫與設(shè)定值的溫差及溫差的變化率為輸入量，經(jīng)過模糊推理得出緊縮機(jī)的轉(zhuǎn)速值。2022-1-11292022-1-1130制冷系統(tǒng)圖：2022-1-1131風(fēng)道系統(tǒng)圖：2022-1-1132空調(diào)系統(tǒng)圖1空調(diào)系統(tǒng)圖22022-1-11332022-1-1134緊縮機(jī)總成相關(guān)規(guī)范2022-1-1135緊縮機(jī)總成根本參數(shù)2022-1-1136制冷量、功耗丈量工況詳細(xì)參數(shù)制冷量、功耗丈量工況詳細(xì)參數(shù)緊縮機(jī)的噪聲要求緊縮機(jī)的噪聲要求清潔度 緊縮機(jī)總

31、成內(nèi)部外來雜質(zhì)總量必需小于 40 mg。 含水率 緊縮機(jī)含水率不得超越 150010-6高壓走漏 在緊縮機(jī)內(nèi)充入 HFC-134a 氣體，壓力到達(dá) 0kPa 后，各處走漏量不得超越 11 g/y。 耐壓性 緊縮機(jī)高壓側(cè)經(jīng) 8 275kPa 的壓力實(shí)驗(yàn)后無損壞及走漏。 緊縮機(jī)低壓側(cè)經(jīng) 5 170kPa 壓力實(shí)驗(yàn)后無損壞及走漏。 耐振動性 緊縮機(jī)總成經(jīng)振動實(shí)驗(yàn)后應(yīng)符合以下要求 緊縮機(jī)內(nèi)部各面不出現(xiàn)裂紋和損壞； 螺栓不得有松動和損壞。 溫度交變實(shí)驗(yàn) 緊縮機(jī)經(jīng) 720h 溫度交變循環(huán)后，HFC134a走漏量不得超越 11g/年。 2022-1-1137緊縮機(jī)總成技術(shù)要求緊縮機(jī)總成技術(shù)要求絕緣電阻 電動

32、緊縮機(jī)總成緣電阻應(yīng)大于 50 M。 耐電壓 電動緊縮機(jī)總成施加頻率為 50 Hz、實(shí)踐正弦波的 1500 V 電壓， 歷時(shí) 1 min，絕緣應(yīng)無擊穿、閃絡(luò)和飛弧。電磁輻射抗擾性 電動緊縮機(jī)及功率驅(qū)動模塊總成在運(yùn)轉(zhuǎn)中所產(chǎn)生的電磁輻射不得超越GB/T 14023-2000中第4章所規(guī)定的輻射干擾允許值。 耐久性實(shí)驗(yàn)(包括功率驅(qū)動模塊) 2022-1-11382022-1-1139(*)轉(zhuǎn)速循環(huán)實(shí)驗(yàn)工況： 1) 用 30s 從0 r/min 升速到 2500 r/min，2500r/min 繼續(xù) 1min， 2) 用 15s 從2500 r/min 升速到 3000 r/min，3000r/min 繼續(xù) 1min， 3) 用 15s 從3000 r/min 升速到 3500 r/min，3500r/min 繼續(xù) 1min， 4) 用 15s 從3500 r/min 升速到 4000 r/min，4000r