電角度是實(shí)際的空間幾何角度。
電機(jī)每對極在定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓上所占的角度360°/p指的是實(shí)際的空間幾何角度，這個角度被稱為機(jī)械角度。在四極及以上極數(shù)的電機(jī)中常常把一對極所占的機(jī)械角度定義為360度電角度，這是因?yàn)?a href="/hebeideji/4301194063249712343.html">繞組中感應(yīng)電勢變化一個周期為360°。對于兩極電機(jī)，其定子內(nèi)圓所占電角度和機(jī)械角度相等均為360°；而p對極電機(jī), 其定子內(nèi)圓全部電角度為360°·p，但機(jī)械角度卻仍為360°。所以二者存在以下關(guān)系：
電角度=機(jī)械角度×極對數(shù)
常用的三相無刷直流電動機(jī)，一般有3個位置傳感，輸出波形有兩種：一種是相位差60°電角度，另一種是相位差120°電角度。例如，1對磁極，相位差120°電角度，則3個位置傳感器的空間間隔為120°機(jī)械角度；2對磁極，相位差為60°電角度，則3個位置傳感器的空間間隔為30°機(jī)械角度。
極相組按電角度連接方法的分析
對中小型三相異步電動機(jī)定子繞組損壞的原因和繞組形式以及極相組接線進(jìn)行了闡述和分析，提出了按180°電角度完成極相組連接的方法。
計(jì)算參數(shù)
電動機(jī)在定子和轉(zhuǎn)子繞組嵌線前，都應(yīng)通過資料或計(jì)算出繞組的有關(guān)資料。
相繞組首端位置的確定和極相組的構(gòu)成
繞組嵌線完畢后，依據(jù)槽距角α進(jìn)行各相繞組首端的確定和極相組的構(gòu)成。為了滿足繞組的對稱，各相首端在空間上應(yīng)相隔120°電角度，但在實(shí)際生產(chǎn)中各相首端的位置從工藝上考慮，總希望所有引出線都集中在機(jī)座上出 線口附近。這時三相繞組引出線之間可能并不差120°電角度，而只要保證每相繞組中電流方向和大小不變即可。首端位置確定后即可分別按槽距180°電角度完成各相極相組間連接，構(gòu)成極相組。如先接A相再接B相，最后接C相。
實(shí)例分析
首先將每極下同相線圈串聯(lián)起來構(gòu)成極相組，同相線圈按電勢相加原理來接線，如頭 —頭相連、尾 —頭相連，然后再將極相組連接起來構(gòu)成相繞組。相繞組的連接還可按槽距180°電角度規(guī)律來進(jìn)行接線。先確定某個極相組線圈的一端定為A相首端，然后找到這個極相組線圈的另一 端，并從這個線端所在的槽位，以槽距角30°為基數(shù)，順序查找槽距180°電角度的槽位，可找到第二個極相組線圈的一個引線端，這個極相組必然屬于A相，將這兩個線端進(jìn) 行連接。再找出第二個極相組電感線圈的另 一個引線端，從這個引線端所在的槽位開始順次查找槽距180°電角度的槽位，可找到第三個極相組的引線端，并把這兩個引線端連接起來，依據(jù)同樣的方法，可將屬于A相的其它極相組連接起來，尾端引出，構(gòu)成A相繞組。
B相和C相繞組的構(gòu)成與A相相同，只是在定子內(nèi)部空間分別相差120°和240°電角度。
接線原理
以定子槽數(shù)，磁極數(shù)，相數(shù)的電機(jī)為例：各相繞組在鐵芯槽中排列時，相隔180°電角度的兩槽圈邊必為同一相，由此極相組相隔180°電角度相連接，就可以達(dá)到相鄰兩極相組的電流流向相反，產(chǎn)生異性磁極。換句話說，同相繞組的各個有效邊在同性磁極下電流流向相同，在異性磁極下同向繞組電感線圈中電流應(yīng)反向，只要符合這一 規(guī)律，接線才為正確。提出的按槽距180°電角度完成極相組連接方法，即符合上述原理。
繞組端部的接線方式是由磁極極性來決定的，繞組接線的行進(jìn)方向必須符合繞組內(nèi)電流方向，要使電流都相加，而不能互相抵消。
矢量控制系統(tǒng)中初始尋相和電角度的測定
介紹了永磁同步線性電機(jī)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)矢量控制的特點(diǎn)和要求，提出了一種基于增量式位置傳感器的初始尋相和電角度測量方法，并經(jīng)試驗(yàn)加以驗(yàn)證。
電機(jī)初始尋相的實(shí)現(xiàn)
直線電機(jī)在起動時，動子的位置具有不確定性。直線伺服系統(tǒng)中 一般采用增量式光柵尺作為位置傳感器，無法確定動子的絕對位置及電機(jī)的初始相位角。對于直線伺服系統(tǒng)一般還需要一個確定的機(jī)械零點(diǎn)；對于增量式系統(tǒng)，每次上電后都需要進(jìn)行回零點(diǎn)操作，之后才能建立起坐標(biāo)系統(tǒng)。
為了讓線性電機(jī)有一個確定的機(jī)械零點(diǎn)，可以在直線電機(jī)端部安裝 一個接近傳感器，保證在接近開關(guān)能檢測到的范圍內(nèi)光柵尺有一 個Z軸脈沖。將光柵尺的Z軸脈沖和接近開關(guān)的輸出信號進(jìn)行邏輯與，用此信號控制計(jì)數(shù)器的復(fù)位。系統(tǒng)上電后直線電機(jī)以一定的速度向零點(diǎn)運(yùn)動，當(dāng)系統(tǒng)檢測到電機(jī)端部的Z軸脈沖時，計(jì)數(shù)器復(fù)位信號有效，計(jì)數(shù)器清零，此時電機(jī)所在的位置即為零點(diǎn)。
電機(jī)的零點(diǎn)確定后，可以用實(shí)驗(yàn)的方法確定電機(jī)在零點(diǎn)處 軸與 軸之間的電角度，并以此角度作為初始電角度。在初始定位階段由于 和 都是定值，即給電機(jī)施加的是一固定的電壓空間矢量，電機(jī)的動子會在此電壓矢量的作用下運(yùn)動到與之重合的位置。此時電機(jī)的初始電角度為90，這就是矢量控制的初始電角度，而此時的位置也就是電機(jī)的初始位置。當(dāng)給電機(jī)施加直流電壓時，動子繞組中的電流會很大，因此要控制施加的直流電壓的幅值和時間。為了避免給電機(jī)施加直流電壓時加速度過大，可以采用緩慢升高直流電壓幅值的方式。
電機(jī)電角度的測定
精確獲得了電機(jī)初始相位之后，還需要在電機(jī)運(yùn)動過程中方便、準(zhǔn)確的確定其電角度。根據(jù)電機(jī)原理可知，電機(jī)一對極距對應(yīng)的電角度為360。對于線性電機(jī)，動子移動的距離和電角度的變化量成正比，因此可以根據(jù)增量式光柵尺反饋的位置信息來間接計(jì)算電機(jī)的電角度。
永磁同步直線電機(jī)硬件系統(tǒng)，可以使用芯片LS7266的B通道測定電機(jī)的電角度。把該通道的周期寄存器的值設(shè)為電機(jī)一對極距對應(yīng)的光柵尺的脈沖數(shù)，并根據(jù)初始電角度設(shè)置計(jì)數(shù)器的初始值。如果電機(jī)電角度增大時，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值也增大。反之，如果電機(jī)電角度減小時，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值也減小。
根據(jù)永磁同步直線電機(jī)的特點(diǎn)，結(jié)合接近傳感器和光柵尺的z軸脈沖來確定機(jī)械零點(diǎn)，進(jìn)而獲得初始相位。以此為基礎(chǔ)，再利用工控芯片LS9266來計(jì)算電機(jī)在運(yùn)行過程中的電角度。實(shí)驗(yàn)證明，提出的方法幫助線性電機(jī)矢量控制系統(tǒng)取得了良好的控制效果。
參考資料 >