電角度

電角度是實際的空間幾何角度。

電機每對極在定子內圓上所占的角度360°/p指的是實際的空間幾何角度，這個角度被稱為機械角度。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周期為360°。對於兩極電機，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係：

電角度=機械角度×極對數

常用的三相無刷直流電動機，一般有3個位置感測，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個位置感測器的空間間隔為120°機械角度；2對磁極，相位差為60°電角度，則3個位置感測器的空間間隔為30°機械角度。

基本介紹

• 中文名：電角度
• 外文名：electrical angle 
• 機械角度：實際的空間幾何角度
• 公式：電角度=機械角度×極對數
• 四極電機：一對極所占的角度定義為360度

極相組按電角度連線方法的分析

對中小型三相異步電動機定子繞組損壞的原因和繞組形式以及極相組接線進行了闡述和分析，提出了按180°電角度完成極相組連線的方法。

計算參數

電動機在定子繞組嵌線前，都應通過資料或計算出繞組的有關資料。

相繞組首端位置的確定和極相組的構成

繞組嵌線完畢後，依據槽距角α進行各相繞組首端的確定和極相組的構成。為了滿足繞組的對稱，各相首端在空間上應相隔120°電角度，但在實際生產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座上出 線口附近。這時三相繞組引出線之間可能並不差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。首端位置確定後即可分別按槽距180°電角度完成各相極相組間連線，構成極相組。如先接A相再接B相，最後接C相。

實例分析

首先將每極下同相線圈串聯起來構成極相組，同相線圈按電勢相加原理來接線，如頭 —頭相連、尾 —頭相連 ，然後再將極相組連線起來構成相繞組。相繞組的連線還可按槽距180°電角度規律來進行接線。先確定某個極相組線圈的一端定為A相首端，然後找到這個極相組線圈的另一 端，並從這個線端所在的槽位，以槽距角30°為基數 ，順序查找槽距180°電角度的槽位，可找到第二個極相組線圈的一個引線端，這個極相組必然屬於A相，將這兩個線端進 行連線。再找出第二個極相組線圈的另 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，並把這兩個引線端連線起來，依據同樣的方法，可將屬於A相的其它極相組連線起來，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。

接線原理

以定子槽數Z=18，磁極數2p=4，相數m=3的電機為例：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°電角度相連線，就可以達到相鄰兩極相組的電流流向相反，產生異性磁極 。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線圈中電流應反向，只要符合這一 規律，接線才為正確。提出的按槽距180°電角度完成極相組連線方法，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電機的結構。根據矢量控制的特點和要求，提出了一種基於增量式位置感測器的初始尋相和電角度測量方法，並經試驗加以驗證。

電機初始尋相的實現

直線電機在起動時，動子的位置具有不確定性。直線伺服系統中 一般採用增量式光柵尺作為位置感測器，無法確定動子的絕對位置及電機的初始相位角。對於直線伺服系統一般還需要一個確定的機械零點；對於增量式系統，每次上電後都需要進行回零點操作，之後才能建立起坐標系統。

為了讓直線電機有一個確定的機械零點，可以在直線電機端部安裝 一個接近開關，保證在接近開關能檢測到的範圍內光柵尺有一 個Z軸脈衝。將光柵尺的Z軸脈衝和接近開關的輸出信號進行邏輯與，用此信號控制計數器的復位。系統上電後直線電機以一定的速度向零點運動，當系統檢測到電機端部的Z軸脈衝時，計數器復位信號有效，計數器清零，此時電機所在的位置即為零點。

電機的零點確定後，可以用實驗的方法確定電機在零點處d軸與A軸之間的電角度，並以此角度作為初始電角度。在初始定位階段由於U和 U^- 都是定值，即給電機施加的是一固定的電壓空間矢量，電機的動子會在此電壓矢量的作用下運動到與之重合的位置。此時電機的初始電角度為90^。，這就是矢量控制的初始電角度，而此時的位置也就是電機的初始位置。當給電機施加直流電壓時，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。為了避免給電機施加直流電壓時加速度過大，可以採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後，還需要在電機運動過程中方便、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^。。對於直線電機，動子移動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間接計算電機的電角度。

永磁同步直線電機硬體系統，可以使用晶片LS7266的B通道測定電機的電角度。把該通道的周期暫存器的值設為電機一對極距對應的光柵尺的脈衝數，並根據初始電角度設定計數器的初始值。如果電機電角度增大時，計數器的計數值也增大。反之，如果電機電角度減小時，計數器的計數值也減小。

根據永磁同步直線電機的特點，結合接近開關和光柵尺的z軸脈衝來確定機械零點，進而獲得初始相位。 以此為基礎，再利用工控晶片LS9266來計算電機在運行過程中的電角度。實驗證明， 提出的方法幫助直線電機矢量控制系統取得了良好的控制效果。