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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。

電機每對極在定子內圓上所占的角度360°/p指的是實(shí)際的空間幾何角度，這個(gè)角度被稱(chēng)為機械角度。在四極及以上極數的電機中常常把一對極所占的機械角度定義為360度電角度，這是因為繞組中感應電勢變化一個(gè)周期為360°。對于兩極電機，其定子內圓所占電角度和機械角度相等均為360°；而p對極電機, 其定子內圓全部電角度為360°·p，但機械角度卻仍為360°。所以二者存在以下關(guān)系：

電角度=機械角度×極對數

常用的三相無(wú)刷直流電動(dòng)機，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°機械角度；2對磁極，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=機械角度×極對數
機械角度	實(shí)際的空間幾何角度

極相組按電角度連接方法的分析

對中小型三相異步電動(dòng)機定子繞組損壞的原因和繞組形式以及極相組接線(xiàn)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。

計算參數

電動(dòng)機在定子繞組嵌線(xiàn)前，都應通過(guò)資料或計算出繞組的有關(guān)資料。

相繞組首端位置的確定和極相組的構成

繞組嵌線(xiàn)完畢后，依據槽距角α進(jìn)行各相繞組首端的確定和極相組的構成。為了滿(mǎn)足繞組的對稱(chēng)，各相首端在空間上應相隔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(xiàn)都集中在機座上出線(xiàn)口附近。這時(shí)三相繞組引出線(xiàn)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(xiàn)圈串聯(lián)起來(lái)構成極相組，同相線(xiàn)圈按電勢相加原理來(lái)接線(xiàn)，如頭 —頭相連、尾 —頭相連，然后再將極相組連接起來(lái)構成相繞組。相繞組的連接還可按槽距180°電角度規律來(lái)進(jìn)行接線(xiàn)。先確定某個(gè)極相組線(xiàn)圈的一端定為A相首端，然后找到這個(gè)極相組線(xiàn)圈的另一端，并從這個(gè)線(xiàn)端所在的槽位，以槽距角30°為基數，順序查找槽距180°電角度的槽位，可找到第二個(gè)極相組線(xiàn)圈的一個(gè)引線(xiàn)端，這個(gè)極相組必然屬于A(yíng)相，將這兩個(gè)線(xiàn)端進(jìn) 行連接。再找出第二個(gè)極相組線(xiàn)圈的另一個(gè)引線(xiàn)端，從這個(gè)引線(xiàn)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(xiàn)端，并把這兩個(gè)引線(xiàn)端連接起來(lái)，依據同樣的方法，可將屬于A(yíng)相的其它極相組連接起來(lái)，尾端引出，構成A相繞組。

B相和C相繞組的構成與A相相同，只是在定子內部空間分別相差120°和240°電角度。

接線(xiàn)原理

以定子槽數

，磁極數

，相數

的電機為例：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，就可以達到相鄰兩極相組的電流流向相反，產(chǎn)生異性磁極。換句話(huà)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(xiàn)圈中電流應反向，只要符合這一規律，接線(xiàn)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(xiàn)方式是由磁極極性來(lái)決定的，繞組接線(xiàn)的行進(jìn)方向必須符合繞組內電流方向，要使電流都相加，而不能互相抵消。

矢量控制系統中初始尋相和電角度的測定

介紹了永磁同步直線(xiàn)電機的結構。根據矢量控制的特點(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)試驗加以驗證。

電機初始尋相的實(shí)現

直線(xiàn)電機在起動(dòng)時(shí)，動(dòng)子的位置具有不確定性。直線(xiàn)伺服系統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)子的絕對位置及電機的初始相位角。對于直線(xiàn)伺服系統一般還需要一個(gè)確定的機械零點(diǎn)；對于增量式系統，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系統。

為了讓直線(xiàn)電機有一個(gè)確定的機械零點(diǎn)，可以在直線(xiàn)電機端部安裝一個(gè)接近開(kāi)關(guān)，保證在接近開(kāi)關(guān)能檢測到的范圍內光柵尺有一個(gè)Z軸脈沖。將光柵尺的Z軸脈沖和接近開(kāi)關(guān)的輸出信號進(jìn)行邏輯與，用此信號控制計數器的復位。系統上電后直線(xiàn)電機以一定的速度向零點(diǎn)運動(dòng)，當系統檢測到電機端部的Z軸脈沖時(shí)，計數器復位信號有效，計數器清零，此時(shí)電機所在的位置即為零點(diǎn)。

電機的零點(diǎn)確定后，可以用實(shí)驗的方法確定電機在零點(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，即給電機施加的是一固定的電壓空間矢量，電機的動(dòng)子會(huì )在此電壓矢量的作用下運動(dòng)到與之重合的位置。此時(shí)電機的初始電角度為90，這就是矢量控制的初始電角度，而此時(shí)的位置也就是電機的初始位置。當給電機施加直流電壓時(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。

電機電角度的測定

精確獲得了電機初始相位之后，還需要在電機運動(dòng)過(guò)程中方便、準確的確定其電角度。根據電機原理可知，電機一對極距對應的電角度為360。對于直線(xiàn)電機，動(dòng)子移動(dòng)的距離和電角度的變化量成正比，因此可以根據增量式光柵尺反饋的位置信息來(lái)間接計算電機的電角度。

永磁同步直線(xiàn)電機硬件系統，可以使用芯片LS7266的B通道測定電機的電角度。把該通道的周期寄存器的值設為電機一對極距對應的光柵尺的脈沖數，并根據初始電角度設置計數器的初始值。如果電機電角度增大時(shí)，計數器的計數值也增大。反之，如果電機電角度減小時(shí)，計數器的計數值也減小。

根據永磁同步直線(xiàn)電機的特點(diǎn)，結合接近開(kāi)關(guān)和光柵尺的z軸脈沖來(lái)確定機械零點(diǎn)，進(jìn)而獲得初始相位。以此為基礎，再利用工控芯片LS9266來(lái)計算電機在運行過(guò)程中的電角度。實(shí)驗證明，提出的方法幫助直線(xiàn)電機矢量控制系統取得了良好的控制效果。

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