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電角度（實(shí)際的空間幾何角度）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-16

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電角度

實(shí)際的空間幾何角度

電角度是實(shí)際的空間幾何角度。

電機(jī)每對(duì)極在定子內(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(gè)角度被稱(chēng)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(duì)極所占的機(jī)械角度定義為360度電角度，這是因?yàn)槔@組中感應(yīng)電勢(shì)變化一個(gè)周期為360°。對(duì)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(duì)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(duì)數(shù)

常用的三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，一般有3個(gè)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(duì)磁極，相位差120°電角度，則3個(gè)位置傳感器的空間間隔為120°機(jī)械角度；2對(duì)磁極，相位差為60°電角度，則3個(gè)位置傳感器的空間間隔為30°機(jī)械角度。

基本信息

中文名	電角度
外文名	electric degress
公式表示	電角度=機(jī)械角度×極對(duì)數(shù)
機(jī)械角度	實(shí)際的空間幾何角度

極相組按電角度連接方法的分析

對(duì)中小型三相異步電動(dòng)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(dòng)機(jī)在定子繞組嵌線前，都應(yīng)通過(guò)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(duì)稱(chēng)，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(shí)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(lái)構(gòu)成極相組，同相線圈按電勢(shì)相加原理來(lái)接線，如頭 —頭相連、尾 —頭相連，然后再將極相組連接起來(lái)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(lái)進(jìn)行接線。先確定某個(gè)極相組線圈的一端定為A相首端，然后找到這個(gè)極相組線圈的另一端，并從這個(gè)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(gè)極相組線圈的一個(gè)引線端，這個(gè)極相組必然屬于A相，將這兩個(gè)線端進(jìn) 行連接。再找出第二個(gè)極相組線圈的另一個(gè)引線端，從這個(gè)引線端所在的槽位開(kāi)始順次查找槽距180°電角度的槽位，可找到第三個(gè)極相組的引線端，并把這兩個(gè)引線端連接起來(lái)，依據(jù)同樣的方法，可將屬于A相的其它極相組連接起來(lái)，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(shí)，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(shuō)，同相繞組的各個(gè)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(lái)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(cè)定

介紹了永磁同步直線電機(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(cè)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(dòng)時(shí)，動(dòng)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(wú)法確定動(dòng)子的絕對(duì)位置及電機(jī)的初始相位角。對(duì)于直線伺服系統(tǒng)一般還需要一個(gè)確定的機(jī)械零點(diǎn)；對(duì)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)。

為了讓直線電機(jī)有一個(gè)確定的機(jī)械零點(diǎn)，可以在直線電機(jī)端部安裝一個(gè)接近開(kāi)關(guān)，保證在接近開(kāi)關(guān)能檢測(cè)到的范圍內(nèi)光柵尺有一個(gè)Z軸脈沖。將光柵尺的Z軸脈沖和接近開(kāi)關(guān)的輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯與，用此信號(hào)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(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到電機(jī)端部的Z軸脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位信號(hào)有效，計(jì)數(shù)器清零，此時(shí)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(dòng)子會(huì)在此電壓矢量的作用下運(yùn)動(dòng)到與之重合的位置。此時(shí)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(shí)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(shí)，動(dòng)子繞組中的電流會(huì)很大，因此要控制施加的直流電壓的幅值和時(shí)間。為了避免給電機(jī)施加直流電壓時(shí)加速度過(guò)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(cè)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(dòng)過(guò)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(duì)極距對(duì)應(yīng)的電角度為360。對(duì)于直線電機(jī)，動(dòng)子移動(dòng)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(lái)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(cè)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(duì)極距對(duì)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(shí)，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(shí)，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)合接近開(kāi)關(guān)和光柵尺的z軸脈沖來(lái)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(lái)計(jì)算電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的電角度。實(shí)驗(yàn)證明，提出的方法幫助直線電機(jī)矢量控制系統(tǒng)取得了良好的控制效果。

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