擁抱通用、開放型應用趨勢

在今年的華南國際自動化展覽會上,埃莫(Elmo)運動控制技術有限公司展出的一款SCARA機器人吸引了現場眾多參觀者駐足觀看。采用埃莫最新開發的高端伺服驅動器及白金版Maestro運動控制器,技術人員將一款古董級磁帶輪SCARA機器人改造為高精度、高速、現代化的機器人,實現了各種插補運動,運行平滑無抖動,高動態響應,且系統可擴展。

埃莫是一家開發、制造各種先進伺服驅動器和網絡式運動控制器的專業廠商,長期專注于伺服驅動/控制產品的高性能、高效率、可靠性、安全性、簡便性和標準化開發。本刊近期采訪到埃莫(Elmo)運動控制技術有限公司中國區總經理石中林,請他來談談埃莫目前在產品技術開發上的重點以及中國區業務開拓的最新進展。

擁抱通用、開放型應用趨勢

就當前國內整體運動控制市場的發展,石中林先生認為,中低端市場的競爭日益激烈,而在高端市場上,隨著國內制造產業的整體轉型與升級,對于自動化程度更高的設備需求呈現出明顯的增長趨勢,智能化、網絡化產品和系統越來越受到用戶的歡迎,在這一方面,憑借多年來長期專注的技術開發及實用經驗,令到一些歐美品牌更具有優勢。

作為一家擁有28年開發經驗的專業廠商,埃莫的目標是為客戶帶來更有性價比優勢、通用性、開放性俱佳的產品和系統。“‘中國制造2025’重在實現智能化生產,建立先進制造、網絡協同的新型生產模式,因此,未來的運動控制產品一定是融合在一個開放式的環境中,基于行業共同認可的標準,並且能夠支持各種電機、反饋裝置、上層系統等等,最終構建出一個互聯互通、開放型的生產制造體系。”石中林先生說。

正是基于這一理念,埃莫在伺服驅動/控制產品的開發上強調的是一套系統可滿足多種應用要求。從復雜的多軸運動控制,到要求極其苛刻的伺服系統,埃莫提供的是一套系統可支持多種運動(單軸、多軸、各種角度範圍、精密度、集中式控制)、多種伺服系統(各種尺寸大小、運動方式、功率)、多種電流、電壓規格、多種反饋方式(絕對式、增量式、模擬量等)、多種伺服電機(直線電機、音圈電機、力矩電機等)。除了各類通用型行業設備市場之外,埃莫還專門針對特殊應用環境開發出了一系列成熟方案,如可適用于超低溫、高海拔、高濕度條件下的伺服驅動/控制產品等。

在網絡性能的開發上,埃莫是目前少數幾家通過EtherCAT一致性測試的廠商之一。在埃莫新推出的白金版Maestro運動控制器中,同樣支持EtherCAT通訊標準協議,在開放的網絡架構之下,系統可實現與任何其他產品快速而簡單的集成,滿足網絡環境中對各種功率、速度、總線負載操作的可靠性要求,從而使得系統具有高速、高效的網絡傳輸性能及最優化的多軸同步功能。

無刷直流電機絕對是電機驅動器中最酷的一款產品

有充分的理由說無刷直流電機絕對是電機驅動器中最酷的一款產品。您可以獲得更高的效率、功率和扭矩,更低的噪音、電磁干擾(EMI及振動,更長的電池及電機壽命,更快的速度,更好的產品,更多的驚喜、樂趣和朋友,更好看的外觀以及無數追隨者的崇敬。這份清單使我可能已經漸漸陷于自己的希望和夢想(見圖1因此我只能說“結果可能會各不相同”

圖1無刷DC希望和夢想的支持者

無刷直流電機驅動的樂趣在于算法。您可以實現有傳感器或無傳感器監控、梯形或正弦控制、磁場定向控制(FOC或換向。可選方案和烹飪雞蛋的方法一樣多—但事實上,只有十種真正稱得上是獨特的其他方法只是做了一個小小的變化)但是現在不打算談論這些。將要討論“方法零”為電機驅動系統設計硬件。這一步,您隨時可離開。圖2所示為我對此現象的印象。

圖2舒適度隨著電壓水平和模擬內容線性下降

對于其余六個讀卡器,許多無刷直流電機系統旨在追求高功率和高效率,這意味著最好的實現方式是用分立式MOSFET控制柵極驅動器的微控制器(MCU您測試出最佳的速度環路算法來控制您的電機之前,您只需將MCU智能與MOSFET原始電流驅動能力連接即可。柵極驅動器充當MCU邏輯域與MOSFET和電動機的功率域之間的轉換器。有兩種可以實現這種轉換器的架構︰分立式柵極驅動器和集成式柵極驅動器。有很多原因說服你任選其一。分立式驅動器提供最高的電源電壓支持和最優的性能,但需要更多的組件並且缺乏維護功能。集成式驅動器為電機驅動器提供更具針對性的解決方案,但不會為您提供電壓支持或分立式柵極驅動器的超高性能。除在一個芯片上使用三個分立式柵極驅動器外,像DRV8320這樣的集成式驅動器還可以提供附加功能,如柵極驅動電源、感應放大器、功率器件或集成式柵極驅動無源器件。剛剛略讀上述段落的讀者可以看下表1

表 1:分立式柵極驅動器與集成式柵極驅動器;表中的細節比段落細節更多!

本系列的第2局部中,將創立並展示分立驅動器和集成驅動器之間的原理圖和布局差異,以檢測我落實原理圖和布局的能力。

集成式智能功率模塊解決電機控制難題

電機是多數電器設備的核心組件,也是最消耗電能的裝置,如果能夠有效率地控制電機的運作,將對能源的利用有極大的協助,符合世界節能減排的趨勢。通過智能功率模塊的協助,將能夠有效提升電機的運作效率,讓我來進一步了解智能功率模塊的特性。

提高電機控制應用的效率和可靠性

由于對高能效、環境責任和滿足政府法規的需求不時增加,對高效電子系統的需求也越來越嚴苛。由于電機消耗的電能佔比最大(佔全球總能耗的40%~50%同時具備高效和可靠性能的電機控制解決方案將非常重要。

當前電機控制架構的主要設計考慮和難點很多,其中包括必需考慮電機的運作效率、可靠性,並降低噪聲與熱性能,還要考慮如何縮減電路板空間及易于設計整個系統。

飛兆半導體于2016年並入安森美半導體,使得安森美半導體的智能功率模塊產品線更為完整。功率半導體技術方面有多年專業經驗的飛兆半導體,推出了MotionSPM?智能功率模塊,綜合了其在功率半導體技術方面的多年專長、先進的封裝技術和應用知識,開發出適用于電機控制和工業變頻器應用的解決方案。通過將電機驅動和維護電路集成到單個封裝中,SPM模塊簡化並加快了系統設計,有助于優化效率。SPM模塊提供全功能、高性能三相逆變輸出級和優化的柵極驅動技術,最大水平地減少了電磁干擾(EMI和損耗,並提供模塊內保護功能。

MotionSPM?智能功率模塊內置的高壓集成電路(HVIC可將得到邏輯電平柵極輸入,轉換為驅動模塊的內部MOSFET或絕緣柵雙極晶體管(IGBT所需的高電壓、高電流驅動信號。三個獨立的源極/發射極開路引腳可用于各相位,以支持最廣泛的控制算法。

MotionSPM?產品組合電壓範圍包括40V至1200V功率支持20W至7.5kW提供設計可縮放性,能夠進一步縮短上市時間,各種各樣的封裝選項可以協助設計人員縮小外形尺寸。集成式SPM模塊覆蓋各種電機驅動應用,從小型風扇電機、泵、電動工具和家用電器到高功率空調設備和工業驅動。SPM模塊還支持設計工具、參考設計和評估板,能夠簡化和縮短設計周期。

MotionSPM?產品組合中的SPM3功率模塊系列,支持600V和1200V適用于功率高達3kW廣泛功率應用,獨立的發射極開路引腳適用于各相位,可支持最廣泛的控制算法。SPM3模塊支持具有非常低熱阻的封裝,包括Al2O3DBC陶瓷基板和FULLPA K可供客戶選用。

SPM3功率模塊已經通過UL第E209204UL1557認證,具有低功耗的NPTTrenchIGBT耐壓1200V器件 和FS3IGBT局部耐壓600V新產品)通過內置自舉二極管和熱檢測裝置(TSU實現更強、更完整的維護功能,擁有更高的抗噪聲和浪涌能力,可提供更佳的可靠性,采用DBC基板1.1℃/W最大值)來實現更佳的熱性能,最大額定電流值擴大至50A

SPM3功率模塊系列中的FNB33060T一款先進的SPM?3模塊,支持600V-30A三相IGBT逆變器,帶積分柵極驅動器和保護功能,采用低功耗、額定短路IGBT使用Al2O3陶瓷基質實現極低熱阻,內置自舉二極管和專用Vs引腳簡化PCB布局,具備低側IGBT獨立發射極開路引腳可用于三相電流檢測,采用單相接地電源,支持LVIC內置溫度感測功能,可用于監控溫度,並已針對5kHz開關頻率進行優化,絕緣等級可達2500Vrms/分。

還有其他幾款型號功能近似,主要是電壓與安培數不同,像是FNB34060T可支持600V-40AFNB35060T則是支持600V-50AFSBB10CH120DF可支持1200V-10AFSBB15CH120DF則是1200V-15AFSBB20CH120DF則可支持1200V-20A多樣化的選擇,可以滿足用戶不同的需求。

SPM3功率模塊系列的所有器件都是引腳兼容的包括有從3A ~50A /600V和10~20A /1200V廣泛產品涵蓋範圍,擁有卓越的散熱性能和低損耗,相當適合大功率空調(3HP?7HP緊湊型工業級變頻器、工業泵、工業風扇電機、伺服驅動器、交流感應、無刷直流(BLDC和永磁同步(PMSM電機類型等典型的應用。

安森美半導體繼續地擴展MotionSPM?產品組合,並不時改進制造工藝、創新的拓撲,以及系統專業知識,以協助電路設計工程師開發出適用于任何電機控制應用的解決方案,並提供最廣泛的封裝種類,具備熱性能優化封裝,高功率密度和可穩健地裝配等優勢,擁有更佳的耐用性、優化的導通和開關損耗,有助于增加可靠性和減少設計時間,高電壓電機控制應用的理想選擇。

無刷柵極驅動器設計

可以整天談論功能和優點,但工程師想看的一些真正的電路。這篇博文中,將直接比擬分立式和集成式柵極驅動架構,展示兩者的電路板級差異。

原理圖和布局比較的兩個關鍵指標是組件數量和解決方案尺寸。第一個度量標準是元件數量。這在原理圖完成後可以相對容易地找到然而,解決方案尺寸的估算更加復雜。經常看到集成電路元件尺寸上簡單標注的解決方案尺寸。但是發現這其實非常不準確,因為它並未考慮外部元件、元件與電路板上的布線之間需要的間隙。

外地設計軟件上花費了一些時間,為無刷直流電機驅動器創立分立式和集成式柵極驅動器架構的並行原理圖和布局。選擇了TI一款分立式柵極驅動器和DRV8320作為我集成式柵極驅動器。另外,使用了NexFET?功率MOSFET規範QFN封裝。雖然這種設計恰好使用規範分立式FET但TI最近推出了兩款可用于此應用的垂直集成的半橋式電源塊,節省了更多的設計空間。這個運用使我因自己貧乏的電路圖和布局技巧倍感壓力,但是希望這些圖片對那些想要比擬這兩種無刷直流架構的人有所幫助。

無刷直流電機一般采用方波驅動

無刷直流電機因無勵磁繞組,無換向器、無電刷、無滑環,使其結構比一般傳統的交、直流電動機來得簡單,運行較為可靠,維護較為簡單。與鼠籠型感應電動機相比較,其結構的簡單水平和運行的可靠性大體相當。由于沒有勵磁鐵耗和銅耗,功率在300W以下時,其效率比同規格的用電流勵磁的電機高10%~20%;和感應電動機相比,效率更高。

無刷直流電機一般采用方波驅動,采用霍爾傳感器獲得轉子位置,通過此信號強制換相.這種方案控制方法簡單,本錢低,目前電動車方案中應用廣泛.但由于方波驅動換相時會呈現電流突變,導致轉矩脈動較大,因此噪聲指標差,難以在家電應用領域推廣.而正弦驅動可以防止換相時的電流突變,雖然最大轉矩會降低,但在噪聲指標上有明顯的優勢.

通常永磁同步電機的控制都采用DSP,並且電機需要提供光電編碼盤來精確檢測轉子位置,可以實現高精度控制,甚至可用在伺服系統中,但本錢會很高,家電應用對價格非常敏感,而且有些應用對性能要求不高,比方電風扇,保守的DSP矢量控制正弦驅動高本錢方案也比擬難推廣.因此本文提出的采用8位單片機集成PWM發生器的正弦驅動方案有較高的市場價值.

一般正弦驅動直流無刷電機的氣隙磁場是正弦波(也稱為永磁同步電機)或是正弦波注入高次諧波後的磁場波形,定子多采用分布繞組,因此反電動勢也是正弦波。三路霍爾傳感器裝置在轉子上,每隔60°電角度輸出變化一次,以此作為正弦波的同步信號,保證沒有累積誤差.

二、硬件結構

本方案的核心是一顆集成PWM發生器的8位單片機SH79F168,采用優化的單機器周期8051內核,內置16kFlash存儲器,兼容保守8051所有硬件資源,采用JTA G仿真方式,內置16.6MHz振蕩器,同時擴展了如下功能:

?雙DPP指針.16位 x8乘法器和16位/8除法器.

?3通道12位帶死區控制PWM,6路輸出,輸出極性可設,中心和邊沿對齊模式

?集成故障檢測功能,可瞬時關閉PWM輸出.

?內置放大器和比較器,可用作電流放大采樣和過流保護.

?提供硬件抗干擾措施.

?提供Flash自編程功能,可以模擬用做EEROM,方便存儲參數.

主系統架構采用三相全控橋,自舉升壓驅動IC,控制地和功率地共享,采用IC內置放大器和ADC實現電流電壓采樣,節省電壓/電流互感器,同時利用IC內部集成的比擬器和PWM故障檢測功能實現過流保護.

三、霍爾相序自動測定

不管使用何種控制方式,都必需先知道Hall信號與轉子位置的對應關系。Hall信號每60°電角度變化一次,共有6個值,以二極三相集中繞組為示意,如圖1圖2所示。

圖1中可以看到三個Hall傳感器在空間中依次相差120°電角度,轉子磁極寬度為180°,設Ha裝置在圖2A繞組處,HbB繞組處,HcC繞組處。HallS極下輸出1高阻輸出,外部上拉)N極下輸出0則轉子順時針旋轉時,Hall信號的變化順序是101001011010110100MSB=HcLSB=Ha每個Hall狀態堅持60°電角度的時間。以轉子磁勢的位置來劃分Hall區域,如圖3所示。

圖3Hall信號區域的劃分

可以看出Hall信號區域的劃分完全是由Hall傳感器的裝置位置決定的二二方式通電時,如AB相通電,則定子磁勢Fa位置如圖3所示,正好在110和010區域的分界處,此時若轉子磁勢Ff圖標位置,則轉子將順時針轉過60°電角度,然後Hall信號的輸出變為010這時必需立刻使AC相通電,使Fa指向圖4所示的位置,這樣就可以帶動轉子轉動。保守的方波控制就是采用這種方式.

圖4轉子位置變化後相應定子磁勢位置

為了實現自動判別Hall輸出信號與轉子磁動勢的位置關系,常采用的方法是將轉子固定在圖46個不同區域中,記錄下對應的Hall信號值。圖4中,若持續給AC相通電(電流從A流入,C流出)則Fa會停在圖標的位置,而Ff最終也將停在Fa位置,而這個位置正好在兩個不同的Hall信號區域之間,這樣就無法準確的測出Hall輸出信號與轉子磁動勢位置的對應關系。

本方案采用的方法是三相通電,先給ABAC相通電,如圖5所示,定子磁動勢指向一個Hall區域的正中間,這樣轉子也將停在此位置,此時記錄下Hall輸出。然後給ACBC相通電,如圖6所示。

以此類推,接下來給BA BC通電;BA CA 通電;CBCA 通電;A BCB通電,分別記下相應的Hall值。有一點需要注意,最初給ABAC通電時,若此時轉子磁動勢Ff位置正好如圖7所示,則轉子將沒有力矩,無法轉到Fa位置,呈現死角,為了防止這種現象,采用正交驅動強制定位,給ABAC相通電之前先給BC兩相通電,就可以避免。

四、正弦波控制方式

得知Hall輸出信號與轉子磁動勢位置的關系之後,圖7中,Ff位于圖標的位置,方波驅動方式下,此時若給BC相通電,則Ff將逆時針旋轉,為了能夠讓Ff旋轉一周,爾後的通電順序是BC-A C-A B-CB-CA -BA -BC反之,為了讓Ff順時針旋轉,通電的順序應該是CB-CA -BA -BC-A C-A B-CB

由電機基礎理論可知:

T=K*Fa*Ff*sinθ

式中K為常數,Ff為定子磁動勢,Fa為轉子磁動勢,θ為定子磁動勢和轉子磁動勢的夾角,明顯θ=90度時轉矩最大.方波控制以六步運行,θ在60°到120度之間變化,因此不是恆定轉矩,正弦波控制的目的就是控制定子磁鏈方向,盡量堅持定子磁鏈方向和轉子磁鏈方向垂直.這也就是DSP矢量控制追求的目標—定子磁鏈定向控制).這樣轉矩最大且恆定.

要想獲得上述效果,必需精確知道轉子位置,一般的做法是采用光電編碼盤,但成本較高,鑒于家電應用對動態性能要求不高,電機轉速不會突變,60度電角度內可以認為電機勻速運行,因此本方案采用目前無刷電機標配的霍爾傳感器.

圖8中,一個360°電角度周期內電流按照t0t6順序變化。因此可以在順序中作出一個360度正弦波的表,每隔60度分段,通過讀取3路霍爾的當前值,軟件取不同的段,取出的數據和外部輸入的速度給定系數(0~1之間)相乘,然後送入PWM發生器的佔空比寄存器,就可以復現一個完整的360度正弦波,按上述描述,不考慮電機的瞬態響應,兩次讀表的間隔時間根據以下方法確定:定時器紀錄電機轉子每轉過60度電角度所花費的時間,根據上兩次60度電角度轉子所花時間來預測下一個60度電角度需要多長時間.將此時間片除以60度表的數據量,就可以得知每次取表的間隔時間.

圖8三相電流示意圖

五、超前換相角處理

上述方案實現的理想狀態下的電壓驅動波形,只是保證電壓矢量是和轉子磁勢方向基本垂直,實際上由于電機是感性負載,電機定子電流矢量滯後于定子電壓矢量,因此定子磁勢也滯後于定子電壓矢量,也就是說,如果依照上述SPWM波形驅動電機,定子磁勢和轉子磁勢夾角將小于90度,導致電機轉矩不是最大,定子電流存在直軸分量,發生去磁效應,導致控制器的功率因素不高,因此需要加入超前換相處理.以便定子磁勢和轉子磁勢夾角盡量接近90度.

實現起來其實很簡單,只要在做正弦表時,將初始角度超前就可以了,不需要更改軟件結構.更靈活一點的處置方法是給取表執針加一個偏移量,這樣可以根據負載狀況靈活設置超前換相角.

六、如何調速

從上文可以看出,SPWM調制波頻率不是隨意給出的而是根據Hall信號的變化隨時調整的屬于自控式變頻,如果要調節電機速度,不能更改調制正弦波頻率,而是修改調制波幅度,因此軟件中取出的正弦表值會和外部的速度給定系數相乘後再寫入PWM發生器的佔空比寄存器中,調制幅度修改後,電機上的等效電壓變化,然後速度發生變化,而正弦調制波的頻率則依據轉子霍爾信號主動調整.

七、總結

采用上述方案做成的控制器,實際運行效果比用方波控制噪聲小,轉動平滑,可實現無級調速,尤其適用于家用電風扇無刷電機控制或空調風扇控制。

全球產業轉移 三大巨頭出售電機業務

企業普虧,又一家國際巨頭要變賣電機業務了!

近年來,電機市場瞬息萬變,前有GEATB出賣電機業務,後有鄭煤機收購BOSCH國際電機市場要變天,三大巨頭甩手電機業務,中國企業接盤欲爭三甲,中國財政支持推動企業跨國並購,實則有兩重考慮。

一.全球產業轉移 三大巨頭出賣電機業務

1.GE1.42億美金出賣電機業務

GEGenerElectricCompany-通用電氣公司)美國大型跨國企業,成立于1892年,電機專業技術方面擁有130多年歷史,具有一流的電機制造技術和健全的北美銷售網絡。但在2017年12月25日,被中國臥龍電氣集團股份有限公司以1.42億美金收購100%股份。

美國通用電氣公司CEOJohnFlanneri表示,GE現在只關注三大業務︰能源、航空和醫療設備,將收縮通用電氣的全球結構。未來的GE將是一家焦點更為集中的工業企業。

話雖如此,但據記者了解,從2001年“9.11恐怖襲擊以及2008年的全球金融危機後,GE電機電力等核心業務繼續低迷,2017年10月公司大幅下調業績預期並發出重組計劃,要剝離超過200億美元資產並大幅裁員。剝離業務、大幅裁員、資產重組…GE公司一直堅挺著不放棄,但終究是有心無力。

2.BOSCH5.45億歐元出賣電機業務

Bosch德國博世集團)成立于1886年,全球第一大汽車技術供應商,電機業務佔據全球市場17%份額,擁有汽車行業的頂級客戶,其產品和系統解決方案聞名于世,BOSCH啟停電機技術,歐洲目前50%以上的新車都安裝了該套系統。

然而這樣一家實力雄厚的國際頂尖企業,綜合實力在德國工業中排前五,卻在2018年1月4日被中國鄭煤機(全稱︰鄭州煤礦機械集團股份有限公司)正式宣布以5.45億歐元勝利收購SGHold100%股份,此次收購是2018年中國電機行業首起大舉動,鄭煤機為此還向境外銀行貸款3億歐元。

關于Bosch為何要出賣電機業務,行業人士透露,全球產業轉移的大背景下,電機行業的技術壁壘大大降低,國內自主零部件企業在這一領域實力不時提升,使得博世在電機領域的技術優勢和市場份額都大不如以往,競爭壓力不時增大。這種情況下,博世此舉確實是審時度勢,明智之舉。

3.ATB以1.015歐元出賣電機業務

德國ATB電機集團是歐洲居領先地位的電動馬達和驅動系統的制造商,具有超越80年驅動技術領域的經驗,曾在2004年一舉拿下英國、法國和塞爾維亞三個電機制造廠。ATB變賣電機業務已是舊聞,但作為全球極具影響力的企業,該段歷史還是值得一提的

2010年6月,奧利地一家法院宣告A-TEC集團破產,資產重整打包出賣,2011年10月19日,中國臥龍控股集團有限公司作價1.015億歐元完成了對奧地利ATB集團97.94%股份的收購兼並,成為ATB集團的實際控制人。

二.電機欲爭全球三甲 財政支持推動跨國並購

從上面收購案例和以往的經驗可見,中國企業十分熱衷于跨國並購,近年來的海外並購數額以70%速度增長,成為亞太最具並購活力的地區。

此外,中國的海外並購也是相當熱血,一旦發現可心的資產,便不惜本錢據為己有。上述電機行業的三大收購案,鄭煤機為了勝利並購博世,不惜以公司與公司下屬企業做擔保,向境外銀團申請貸款三億歐元。明星企業臥龍電氣豪舉拿下兩家,而據記者了解,同臥龍談判達成之前,GE曾有意將出售的局部業務轉讓于ABB不過因為價格沒談攏,被ABB拒絕了而後中國企業通過協商與GE達成協議,以5.45億歐元高價收購旗下部分電機業務。

中國業界曾將這種行為戲稱為 18歲現象”供認這種並購行為在經濟上不成熟,但卻絲毫不減緩海外並購速度。有人曾計算,從中國近年來完成並購的聯想、以及海爾和原打算購買優尼科的中海油、GEATBBOA SH這幾項並購所涉資金來看,這需要中國賣一億部計算機、一億個冰箱和空調,再貼上一億件衣服和一億雙鞋子,才干賺到這些利潤。對于這些企業來說,這顯然非企業的財力所及,那麼,底是誰在推動中國的並購?

臥龍董事長陳建成說︰跨國並購是為能早日實現‘全球電機NO.1目標,通過全球大規模並購實現全球經營基本格局後,臥龍將繼續推進產業全球布局與經營體系整合工作,積極參與全球競爭,實現全球經營一體化。

近幾年,臥龍繼續聚焦電機制造核心業務,實施內生外延雙輪驅動發展模式,海外市場收購了ATBOLISIRGE公司,同時先後在國內市場收購美的清江電機、章丘海爾電機、南陽防爆電機、鞍山榮信等多家電機制造企業。此次收購GE旗下的SIM電機業務,還簽署了商標許可協議,欲借助SIM窗口,將公司產品以GE品牌銷售至美洲市場,從而形成1+1>2產業協同模式。

除了企業全球化發展需要外,微電機世界網認為,推動中國並購的面前必定是中國政府之手。而中國政府推動外國企業海外並購,也有兩重考慮。

一是中國經濟生長隱憂漸顯。由于市場競爭白熱化,中國企業面臨巨大挑戰,大多數企業都面臨利潤下降的困境。這些企業希望通過擴大規模來降低成本,以贏得更多 利潤空間。二是由于中國的外匯儲藏總量過大,當前外匯供需不平衡的狀態,于中國政府來說,通過對外投資、跨國並購等方式將美元花進來減少壓力是合理選擇。

此情況下,中國政府采取許多措施鼓勵外國企業“走出去”並且政府部門將從政策和財政上為企業提供更多的支持,所以歸根到底,推動中國企業並購熱潮的推手還是政府“財政支持”

三相異步電動機“極數”

概念

三相異步電動機轉速是分級的由電機的極數”決定的

三相異步電動機“極數”指定子磁場磁極的個數。定子繞組的連接方式不同,可形成定子磁場的不同極數。選擇電動機的極數是由負荷需要的轉速來確定的電動機的極數直接影響電動機的轉速,電動機的電流只跟電動機的電壓、功率有關系。

電動機轉速=60x電動機頻率/電動機極對數

分類

1.極數反映出電動機的同步轉速

2極同步轉速是3000r/min4極同步轉速是1500r/min6極同步轉速是1000r/min,8極同步轉速是750r/min

繞組的一來一去才干組成回路,也就是磁極對數,成對出現的極就是磁極的意思,這些繞組當通過電流時會產生磁場,相應的就會有磁極。

三相交流電機每組線圈都會發生NS磁極,每個電機每相含有的磁極個數就是極數。由于磁極是成對出現的所以電機有2468極之分。

2.若三相交流電的頻率為50Hz,則合成磁場的同步轉速為50r/s,即3000r/min.

如果電動機的旋轉磁場不止是一對磁極,進一步分析還可以得到同步轉速n與磁場磁極對數p關系:n=60f/p.f為頻率,單位為Hz.n單位為r/min

n與所接交流電的頻率 f電機的磁極對數(P之間有嚴格的關系 ns=f/P

中國,電源頻率為50赫,所以二極電機的同步轉速為3000轉/分,四極電機的同步轉速為1500轉/分,以此類推。異步電機轉子的轉速總是低于或高于其旋轉磁場的轉速,異步之名由此而來。異步電機轉子轉速與旋轉磁場轉速之差(稱為轉差)通常在10%以內。

由此可知,交流電機(不論是同步還是異步)轉速都受電源頻率的制約。因此,交流電機的調速比較困難,最好的方法是改變電源的頻率,而以往要改變電源頻率是比擬復雜的

所以70年代以前,要求調速的場所,多用直流電機。隨著電力電子技術的發展,交流電動機的變頻調速技術已開始得到實用。

3.交流三相異步電動機極數為總線圈組數除以三。

4.同步電動機的轉速=60*頻率/極對數(國工頻為50Hz

異步電動機轉速=60*頻率/極對數)1-

轉差率,用來表示轉子轉速n與磁場轉速n0相差的水平的物理量。

另外,同等功率的電動機,轉速越大,輸出扭矩越小。

5.同步電機的極數

大容量的同步電機均為轉極式,即轉子為磁極,由勵磁繞組通以直流電發生或由轉子上的永磁體產生,而同步機的極對數就是轉子磁極的對數。八極電機就是轉子有8個磁極,2p=8,即此電機有4對磁極(公眾號:泵管家)

一般汽輪發電機多為隱極式電機,極對數很少,一般為12對,而n=60f/p,所以他轉速很高,最高可達3000轉(工頻)而水輪發電機的極數相當多,轉子結構為凸極式,工藝比擬復雜,由于他極數很多,所以它轉速很低,可能只有每秒幾轉!

識別方法:

1看轉速比如1430r/min實際同步轉速就是1500轉,由轉速公式︰轉速=時間(60秒)頻率(50HZ除以磁極對數 一個磁極對為2個極,由此就可以算出 3000÷1500=2個磁極對 也就是4極電動機。

2看型號就更直接了例如 電動機型號是Y132M-4

Y三相異步電動機,其中三相異步電動機的產品名稱代號還有︰

YR為繞線式異步電動機;

YB為防爆型異步電動機;

YQ為高起動轉距異步電動機;

YX3為高效異步電動機;

YE3為超高效異步電動機(現在買皖南電機的YE3系列還有國家的高效節能補貼哦!132機座中心高(mm一般功率和級數確定了中心高和機座長度也就確定了

M機座長度代號

4磁極數

3異步電機是以Y開頭,鼠籠型為YR增安型為YA 然後是中心高和極數,例如YR400-45606KV異步鼠籠型電機中心高為400mm極數為4極,額定功率560KW額定電壓6KV

選擇方法

電機的功率大約等于水泵功率除水泵效率除電機效率。電機效率一般是0.85對應的電機功率分別告訴你5.5KW15KW轉速是2900那麼電機分別是5.5KW-2P和15KW-2P電機的轉速=頻率×60S÷(電機的極數÷2

向高端化發起沖擊 致新精密成功鳴鑼掛牌

2018年1月11日下午,江甦股權交易中心企業集中掛牌儀式隆重舉行。據了解,本次掛牌的共有38家企業,其中常州市致新精密電子有限公司(以下簡稱“致新精密”勝利掛牌生長板。掛牌儀式的勝利舉行,也意味著致新精密向資本市場邁出了重要的一步。

此次掛牌活動現場,致新精密企業領導就公司的主營業務、產品特色以及公司優勢等進行了介紹,全方位展示了公司未來發展的戰略布局。隨後,致新精密代表人接受中心頒授的掛牌證書,並在台上敲響開市鑼。

對于此次勝利掛牌。致新精密總經理陸文興對《磁性元件與電源》記者表示︰公司從成立至今已經有五六年了對于一家企業來說,想要發展壯大,往高端走是必定的並且我公司是一家高新技術企業,也一直在向高端發展,同時我擁有很多專利以及知識產權等,而這些都是沖擊高端所作出的努力。而掛牌對我來說,也是一種學習。

談到對未來的發展計劃時,陸文興還說道︰目前來說,公司還專注于測試丈量領域,做好這一塊的前提下,可能會計劃進入能源檢測行業,以響應國家的藍天計劃’和適應新能源的發展。

致新精密簡介

常州市致新精密電子有限公司,業界一家領先的從事電子丈量儀器研發、生產和銷售的高新技術企業。該公司于2011年成立,其主要業務有︰LCR數字電橋、變壓器綜合測試儀、濾波器測試儀、安規測試儀、層間短路測試儀、非晶合金測試儀、超聲水聲阻抗分析儀、丈量測試系統解決方案定制等。其中,該公司2013年出產ZX278X系列變壓器綜合測試儀獲得江甦省科學技術廳頒發的高新技術產品證書”並于2015年被江甦省科學技術廳認定為“高新技術企業”2016年通過ISO90012008質量管理體系認證。

致新精密臨時致力于研發投入,曾獲得“一種丈量儀器中的USBHID虛擬鍵盤通訊接口”等多項專利,致力于成為測試丈量領域的全球領先品牌。該公司為了更好地滿足客戶需求,堅持開放合作,並以客戶需求驅動研發流程,圍繞提升客戶價值進行技術、產品、解決方案及業務管理的繼續創新。研發領域廣泛采用國際化的集成產品開發流程(IPD充沛理解客戶需求的情況下,大大縮短產品的上市時間,協助市場和客戶成功。

電動機功率和電動機電流

知道了電動機功率,也就知道了電動機電流,就有了空開(斷路器)接觸器和導線的選型依據。

一般把微型塑殼斷路器叫做空開,有兩個系列,一個是動力維護型—D型,一個是照明維護型—C型;用空開在選型時,注意事項︰C型選取系數是1.5-2倍,D型選取系數是1.25-1.5倍。用總制型塑殼斷路器選取系數是1.15倍即可。

空開選擇︰電機的額定電流乘以2.5倍,整定電流是電機的1.5倍就可以了,大陸普遍用紅色表示L英文簡寫LLIVE線。這樣保證頻繁啟動,也保證短路動作靈敏;接觸器︰交流接觸器選擇是電機流的2.5倍;電線選擇︰根據電流大小來選擇的

例如,一台三相異步電機,7.5KW4極,其額定電路約為15A

1空開的選擇︰一般選用其額定電流1.5-2.5倍,電機的額定電流乘以2.5倍,整定電流是電機的1.5倍就可以了,這樣保證頻繁啟動,也保證短路動作靈敏。

2接觸器的選擇︰根據電機功率選擇合適大小就行,1.5-2.5倍,還要注意輔助觸點的匹配,不要到時候買回來輔助觸點不夠用。交流接觸器選擇是電機流的2.5倍。這樣可以保證臨時頻繁工作。

3電線的選擇︰根據電機的額定電流15A 選擇合適載流量的電線,如果電機頻繁啟動,選相對粗一點的線,反之可以相對細一點,載流量有相關計算口決,這里我選擇4平方。

接觸器選型,要分清它直接啟動還是降壓啟動,還要看它重負載啟動還是輕負載啟動;對于直接啟動或者重負載啟動,考慮到啟動過程的沖擊電流以及產品的質量的可靠性一般選擇是電動機額定電流的2-2.5足可,對于降壓啟動,如星三角啟動器,主接觸器選擇電動機額定電流即可,接星形的接觸器相對可以小一級配置。

導線我可以根據導線的平安載流量,查表求的也可以根據經驗進行估算選型,同時也要考慮銅線的最小裝置線徑及機械強度問題。一般我根據電動機額定電流這樣算導線的一個KW一個平方導線,這個導線是鋁芯線,折合銅芯線要降一級選擇。

電線平安載流量表

舉個實例,15KW電動機選型。15KW電動機它估算電流是15*2=30A 左右。

空開選型是D型電流是30*1.25-1.5選擇電流50A 為宜,C型選擇63A

接觸器直接啟動選擇65A 星三角降壓啟動,主接觸器選擇32A 星點接觸器選擇25A 即可。

直接啟動用導線10平方,星三角降壓啟動用導線4平方即可,以上導線選擇是銅芯線。

2電氣中的零線、火線、地線

交流電源線分為零線(標志字母為”N”Neutralwire和火線(標志字母為”L”LiveWire和用電器相連還有地線—和大地相連的導線;火線、零線、地線都是連接在三孔插座的導線,火線與零線之間堅持呈正弦振蕩式的壓差。由于大地和零線電位相同,故火線與地線也堅持呈正弦振蕩式的壓差。當人體接觸火線時,火線的電流通過人體流入大地或者零線,會發生觸電事故,而接觸零線則不會被電擊的把外殼能導電的用電器的外殼與地線連接,漏電的情況下,電流會直接通過地線流入大地而不通過身體,從而防止發生觸電事故。

零線(N主要應用于工作回路,從變壓器中性點接地後引出主干線。

地線(PE不必于工作回路,只作為維護線。利用大地的絕對“0電壓,當設備外殼發生漏電,電流會迅速流入大地,即使發生PE線有開路的情況,也會從附近的接地體流入大地。從變壓器中性點接地後引出主干線並每間隔20-30米重復接地)

火線,就是電路中輸送電的電源線。

也就是火線;藍色代表NNEUPA L線,也就是零線;黃綠相間(俗稱花線)表示地線(E線)

圖解直流電機的工作原理

一.直流電機的物理模型圖解釋。這是分析直流電機的物理模型圖。其中,固定部分有磁鐵,這里稱作主磁極;固定部分還有電刷。轉動部分有環形鐵心和繞在環形鐵心上的繞組。(其中2個小圓圈是為了方便表示該位置上的導體電勢或電流的方向而設置的)

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上圖表示一台最簡單的兩極直流電機模型,它的固定部分(定子)上,裝設了一對直流勵磁的靜止的主磁極N和S,在旋轉部分(轉子)上裝設電樞鐵心。定子與轉子之間有一氣隙。在電樞鐵心上放置了由A和X兩根導體連成的電樞線圈,線圈的首端和末端分別連到兩個圓弧形的銅片上,此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣,由換向片構成的整體稱為換向器。換向器固定在轉軸上,換向片與轉軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對固定不動的電刷B1和B2,當電樞旋轉時,電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。
二.直流發電機的工作原理
直流發電機的原理圖
直流發電機是機械能轉換為直流電能的電氣設備。
如何轉換?分以下步驟說明︰
設原動機拖動轉子以每分轉n轉轉動;
電機內部的固定部分要有磁場。這個磁場可以是如圖示的磁鐵也可以是磁極鐵心上繞套線圈,再通過直流電產生磁場。其中 If 稱之為勵磁電流。這種線圈每個磁極上有一個,也就是,電機有幾個磁極就有幾個勵磁線圈,這幾個線圈串聯(或並聯)起來就構成了勵磁繞組。這里要注意各線圈通過電流的方向不可出錯。在以上條件下環外導體將感應電勢,其大小與磁通密度 B 、導體的有效長度 l 和導體切割磁場速度 v 三者的乘積成正比,其方向用右手定則判斷。
但是要注意某一根轉子導體的電勢性質是交流電。而經電刷輸出的電動勢確是直流電了。這便是直流發電機的工作原理。如下動畫演示︰
三.直流電動機的工作原理

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直流電動機的原理圖
對上一頁所示的直流電機,如果去掉原動機,並給兩個電刷加上直流電源,如上圖(a)所示,則有直流電流從電刷 A 流入,經過線圈abcd,從電刷 B 流出,根據電磁力定律,載流導體ab和cd收到電磁力的作用,其方向可由左手定則判定,兩段導體受到的力形成了一個轉矩,使得轉子逆時針轉動。如果轉子轉到如上圖(b)所示的位置,電刷 A 和換向片2接觸,電刷 B 和換向片1接觸,直流電流從電刷 A 流入,在線圈中的流動方向是dcba,從電刷 B 流出。
此時載流導體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定,它們產生的轉矩仍然使得轉子逆時針轉動。這就是直流電動機的工作原理。外加的電源是直流的,但由于電刷和換向片的作用,在線圈中流過的電流是交流的,其產生的轉矩的方向卻是不變的。
實用中的直流電動機轉子上的繞組也不是由一個線圈構成,同樣是由多個線圈連接而成,以減少電動機電磁轉矩的波動,繞組形式同發電機。如下動畫演示︰
將直流電動機的工作原理歸結如下︰
將直流電源通過電刷接通電樞繞組,使電樞導體有電流流過。
電機內部有磁場存在。
載流的轉子(即電樞)導體將受到電磁力 f 的作用 f=Blia (左手定則)
所有導體產生的電磁力作用于轉子,使轉子以n(轉/分)旋轉,以便拖動機械負載。
§1.2直流電機的結構

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這是一台國產直流電機的結構裝配圖和結構剖面圖。旋轉電機都是由定子和轉子兩大部分組成,每一部分也都由電磁部分和機械部分組成,以便滿足電磁作用的條件。換向極用來改善換向。
旋轉電機 包括 定子(電磁部分,機械部分)和轉子(機械部分,電磁部分 )
定子︰
◇ 主磁極(勵磁繞組 主極鐵心)
◇ 換向極(繞組和鐵心)
◇ 機座
◇ 端蓋
◇ 電刷裝置
轉子︰
◇ 電樞繞組
◇ 電樞鐵心
◇ 換向器
◇ 轉軸、風扇
●定子的主要部件包括︰直流電機的定子由主磁極、機座、換向極、端蓋和電刷裝置等部件組成。

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主磁極 主磁極的作用是建立主磁場。絕大多數直流電機的主磁極不是用永久磁鐵而是由勵磁繞組通以直流電流來建立磁場。主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組構成。主磁極鐵心靠近轉子一端的擴大的部分稱為極靴,它的作用是使氣隙磁阻減小,改善主磁極磁場分布,並使勵磁繞組容易固定。為了減少轉子轉動時由于齒槽移動引起的鐵耗,主磁極鐵心采用1~1.5mm的低碳鋼板沖壓一定形狀疊裝固定而成。主磁極上裝有勵磁繞組,整個主磁極用螺桿固定在機座上。主磁極的個數一定是偶數,勵磁繞組的連接必須使得相鄰主磁極的極性按 N,S 極交替出現。
機座 ——機座有兩個作用,一是作為主磁極的一部分,二是作為電機的結構框架。 機座中作為磁通通路疊部分稱為磁軛。機座一般用厚鋼板彎成筒形以後焊成,或者用鑄鋼件(小型機座用鑄鐵件)制成。機座的兩端裝有端蓋。

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換向極 ——換向極是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個小磁極,它的作用是改善直流電機的換向情況,使電機運行時不產生有害的火花。換向極結構和主磁極類似,是由換向極鐵心和套在鐵心上的換向極繞組構成,並用螺桿固定在機座上。換向極的個數一般與主磁極的極數相等,在功率很小的直流電機中,也有不裝換向極的。換向極繞組在使用中是和電樞繞組相串聯的,要流過較大的電流,因此和主磁極的串勵繞組一樣,導線有較大的截面。
端蓋 —— 端蓋裝在機座兩端並通過端蓋中的軸承支撐轉子,將定轉子連為一體。同時端蓋對電機內部還起防護作用。

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電刷裝置——電刷裝置是電樞電路的引出(或引入)裝置,它由電刷,刷握,刷桿和連線等部分組成,右圖所示,電刷是石墨或金屬石墨組成的導電塊,放在刷握內用彈簧以一定的壓力按放在換向器的表面,旋轉時與換向器表面形成滑動接觸。刷握用螺釘夾緊在刷桿上。每一刷桿上的一排電刷組成一個電刷組,同極性的各刷桿用連線連在一起,再引到出線盒。刷桿裝在可移動的刷桿座上,以便調整電刷的位置。
●轉子的主要部件包括︰
直流電機的轉動部分稱為轉子,又稱電樞。轉子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉軸、軸承、風扇等。

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電樞鐵心 —— 電樞鐵心既是主磁路的組成部分,又是電樞繞組支撐部分;電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內。為減少電樞鐵心內的渦流損耗,鐵心一般用厚0.5mm且沖有齒、槽的型號為DR530或DR510的 鋼片疊壓夾緊而成,如左圖所示。小型電機的電樞鐵心沖片直接壓裝在軸上,大型電機的電樞鐵心沖片先壓裝在轉子支架上,然後再將支架固定在軸上。為改善通風,沖片可沿軸向分成幾段,以構成徑向通風道。

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電樞繞組——電樞繞組由一定數目的電樞線圈按一定的規律連接組成,他是直流電機的電路部分,也是感生電動勢,產生電磁轉矩進行機電能量轉換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩形截面的導線繞成,分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內,上下層以及線圈與電樞鐵心之間都要妥善地絕緣(右圖),並用槽楔壓緊。大型電機電樞繞組的端部通常緊扎在繞組支架上。

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換向器——前面已經指出,在直流發電機中,換向器起整流作用,在直流電動機中,換向器起逆變作用,因此換向器是直流電機的關鍵部件之一。換向器由許多具有鴿尾形的換向片排成一個圓筒,其間用雲母片絕緣,兩端再用兩個V形環夾緊而構成,如圖3-10所示。每個電樞線圈首端和尾端的引線,分別焊入相應換向片的升高片內。小型電機常用塑料換向器,這種換向器用換向片排成圓筒,再用塑料通過熱壓制成。