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永磁电机充退磁控制优化

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:转子温升过高,永磁体将会产生不可逆的退磁,为此可设计转子内部通风回路,直接冷却永磁体。老化处理 为了保证永磁电机在运行过程中的性能稳定,不发生明显的不可逆退磁,在使用前应先进行老化处理。可根据以下现象判断永磁电机是否退磁。用磁通表检测永磁电机的气隙磁场。充磁机通过电机外壳、定子对转子表面的磁体充磁。

永磁电机充退磁控制优化

1.永磁电机退磁原因

永磁电机退磁有以下几种因素造成:

(1)环境或运行温度过高,超过可恢复值。

(2)电机的散热风扇异常,导致电机高温。

(3)磁钢氧化。

(4)电磁退磁。

(5)强烈振动。

(6)电机没有设置温度保护装置。

(7)电机本身设置不合理。

(8)永磁体自然失效。在常规的环境中,在永磁电机充磁后,长期运行即使忽略外界环境和其他外界条件的影响,永磁体的磁性也会随着时间的变化而改变,开路磁通随着时间的变化而损失的百分比叫时间稳定性,也称为自然失效。自然失效跟永磁体的尺寸及使用材料的内禀矫顽力有关。永磁材料随着时间的磁通损失与所经历的时间对数基本成线性关系。

以上第(3)种情况,磁钢氧化,则磁钢不能再用了。其他情况可以考虑充磁。充磁费用很低。

2.如何防止永磁电机退磁

为了预防永磁电机产生不可逆退磁,应采取如下一些措施。

(1)从永磁电机设计上采取措施

1)适当增加永磁体的厚度。由于转矩绕组电流产生的磁通和径向力绕组产生的磁通作用下,转子表面永磁体容易引起退磁。因此在电动机气隙不变的情况下,要保证永磁体不退磁,最为有效的方法就是适当增加永磁体的厚度。

2)采用磁钢星形切向结构。磁钢星形切向结构布置方式的主要特点是并联磁通比较大,磁阻转矩比较大,对充分利用磁通转矩,提高电机运行的稳定性有利。

3)转子内部设通风槽回路。转子温升过高,永磁体将会产生不可逆的退磁,为此可设计转子内部通风回路,直接冷却永磁体。同时这也有利于提高电机效率

4)选用矫顽力高的磁钢。电机定子绕组通电产生的磁场如果等于内禀矫顽力时,磁钢的剩磁密度将降为零,即磁钢会出现瞬间退磁。为了避免电退磁现象的发生,设计时可以选用内禀矫顽力更高的磁钢,比如N35UH型磁钢(25koe)。它比普通的N33H型(22koe)磁钢高5koe;N35UH型磁钢的最高工作温度是180℃,比普通的磁钢(N33H)的最高温度150℃最高出30℃。

(2)正确选择永磁电机 永磁电机退磁的一个主要原因是温度过高,如果电机功率选择小了,则会过载,使运行温度过高。因此,在选择永磁电机功率时要留有一定的余量,一般应大于实际负载的20%左右为宜。

(3)避免重载起动和频繁起动 异步起动永磁同步电动机应尽量避免重载直接起动或频繁起动。异步起动过程中,起动短矩是振荡的,在起动转矩波谷段,定子磁场对转子磁极就是退磁作用。因此尽量避免异步起动永磁电动机重载和频繁起动。

(4)老化处理 为了保证永磁电机在运行过程中的性能稳定,不发生明显的不可逆退磁,在使用前应先进行老化处理。方法是将充磁后的永磁材料升温至预计最高工作温度并保持一定时间(一般为2~4h),已预先消除这部分不可逆退磁。

3.如何判断永磁电机是否退磁(www.xing528.com)

永磁电机退磁,电机性能会很明显地下降,电流增大,出力不足,甚至会导致电机不能驱动负载以致烧坏电机。可根据以下现象判断永磁电机是否退磁。

(1)永磁电机退磁后运行电流一般会超出额定电流值较多。如果电机只在低速或高速运行时才报过载或偶尔报过载的情况,一般不是退磁导致。

(2)永磁电机在开始运行时电流正常,经过一段时间后,电流变大,时间久了就会报变频器过载。这时需要确定负载是否正常,变频器参数设置是否正确,如果两者都没有问题,则可通过测量空载反电动势加以判断。

须指出,永磁电机退磁是需要一定时间的,有的几个月甚至一两年,如果用户选型错误导致报电流过载,不属于电机退磁。

4.如何检测永磁电机是否退磁

检测永磁电机是否退磁,除观察电流是否增大、出力是否降低、带负载是否困难加以判断外,可以用以下方法检测。

(1)用磁通表检测永磁电机的气隙磁场。

(2)通过空载反电动势来判定电机的退磁状况。其方法是:电机在额定电压、额定频率下空载运行达到稳定,调节电机的电压,使其电流最小,此时的外加电压可近似为空载反电动势,测出三个出线端的外加电压,取其平均值即为空载反电动势。如果此值低于电机铭牌上反电动势50V以上,即可确定电机退磁。

5.永磁电机如何充磁

永磁电机的充磁方法有多种,下面介绍几种较实用的方法。

(1)方法一。首先在未充磁永磁体表面上缠绕充磁线圈,然后再将缠绕有充磁线圈的未充磁永磁体安放于永磁电机的转子或定子上,接着对永磁电机定子、转子进行组装,组装完毕后对充磁线圈充电,线圈产生的磁场方向与未充磁永磁体的充磁方向相同,未充磁永磁体被磁化为永磁体,实现永磁电机的充磁。

(2)方法二。将没有充磁的电机装配好后,整体在充磁机内充磁。充磁机通过电机外壳、定子对转子表面的磁体充磁。由于装配时转子没有磁性,方便装配。充磁的原理就是通过电流产生一个强大的磁场,这个饱和磁场磁化永磁体后会在永磁体留下剩磁场,从而达到充磁的目的。

但这种充磁方法的效果可能不是很好,因为不好控制永磁体充磁磁场分布,定子、转子磁路多少会对充磁磁场有所影响。

(3)方法三。对于瓦片形磁极(磁瓦),可采用以下几种充磁方式。

1)磁瓦单独充磁,再装入机壳,然后装配整体。

该充磁方式属于开路充磁,由于充磁时没有外磁场磁路,没有构成闭合回路,故不易充饱和,对磁瓦的磁通密度有影响,一般比闭路充磁会偏低一些。这种方式充磁很方便。

2)磁瓦装入机壳再充磁,然后装配整体。

该充磁方式最为常用,属于闭路充磁,充磁后的磁通密度也是最高的,而且可以通过充磁头的形状来调整气隙磁密的波形,达到满足不同永磁电机性能的要求。但是在电机装配时,需要使用专用工装进行装配,否则可能会由于磁吸力的原因磕伤转子或使磁瓦产生磁碎。

3)磁瓦装入机壳,再装配合成品,最后整体充磁。

该充磁方式也属于闭路充磁(因为转子冲片是良好的导磁材料),充磁后的磁瓦磁通密度大小一般介于第一种和第二种之间。须注意:在使用整机充磁时,最好将电刷与转子绕组处于开路状态,否则在电刷与换向器接触表面可能会产生打火现象。

以上三种充磁方式,第一种充磁方式要比第二、三种充磁方式表面剩磁低10%左右,一般而言采用第二种充磁方式比较合理。

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