电机驱动板及说明(精选5篇)
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电机驱动板及说明(精选5篇)
第一篇:电机驱动板及说明
L298直流电机/步进电机驱动板
【实物图片】
驱动板尺寸:65mmX50mmX30mm 安装尺寸:49.2mmX45mm 孔径:直径3.5mm
[主要功能特点]
•关键芯片:L298N 双H 桥直流/步进电机驱动芯片 L298N 芯片工作电压:DC 4.5~5.5V。
电机驱动电源电压DC 5--35V。
电源输入正常时有LED 灯指示。
最大输出电流2A(瞬间峰值电流3A),最大输出功率25W。
输出正常时电机运转有LED 灯指示。
具有二极管续流保护。
可单独控制2台直流电机或1台两相4 线(或6 线)步进电机。
可以采用并联接法控制一台高达3A 的直流电机。
可实现电机正反转。
直流电机转速可通过PWM 方式实现调速。
•可以给单片机等控制器提供5V电源
接口说明:
J1:电机驱动电源输入接口
范围DC 5V—35V。
V+接正,GND接地,注意不要接反电源极性。
J2:驱动器和控制端的接口
控制直流电机时IN1、IN2 和ENA 为一组,它们控制的电机A 接在J3 的A+和A-,如果电机A 不调速,则ENA 悬空即可;如果电机A调速,则ENA 接一路PWM 输出口;IN3、IN4 和ENB 为一组,它们控制的电机B 接在J3 的B+和B-,如果电机B 不调速,则ENB 悬空即可;如果电机B 调速,则ENB 接另一路PWM 输出口;控制步进电机时IN1、IN2、IN3和IN4接4根IO 线,A-、A+接步进电机一相;B-、B+接步进电机另一相。
ENA、ENB 悬空即可。
如果是6线步进电机,可以把两相的公共线一起接在 J1 的V+即可。
J3:输出电机接口
接直流电机时,A+和A-为一路电机;B+和B-为另一路电机。
接步进电机时,A+、A-、B+和B-步进电机的4 根相线接口,如果是6线步进电机,可以把两相的公共线一起接在 J1 的V+即可。
第二篇:《驱动电机及控制技术》教学大纲
《驱动电机及控制技术》教学大纲
一、授课对象
本课程适用于汽车服务系新能源汽车制造与装配专业(中、高级)班三年制二、课程学时
总学时 108课时,6课时/周,1学期授完。
三、课程的任务和目的
本课程是中等职业学校电子技术应用与维修专业教材,是一门机电类专业课程。
其任务是:使学生掌握常用电动机的结构及其控制方法,培养学生对常用电动机的维护、保养与检修的技能和解决实际问题的能力;对学生进行职业意识培养和职业道德教育,提高学生的综合素质与职业能力,增强学生适应职业变化的能力,为学生职业生涯的发展奠定基础。
本课程目的是:使学生能掌握电动类、制冷类日用电器中主要使用的三种电动机——单相异步电动机、直流电动机和单相串励电动机的结构、原理及应用,以及电动类、制冷空调类电器专用电动机的结构及其控制方法。
熟悉对上述电动机进行维护、保养与检修。
结合生产生活实际,培养学生对所学专业知识的兴趣和爱好,养成自主学习与探究学习的良好习惯,从而能够解决专业技术实际问题,养成良好的工作方法、工作作风和职业道德。
四、课程内容和要求
第一章:直流电动机 8课时 1.教学内容:
第一节:直流电动机的结构和分类
第二节:直流电动机的工作原理与运行特性第三节:直流电动机的起动、反转和调速。
2.教学要求与建议:了解直流电动机的基本结构和分类,掌握直
流电动机的基本工作原理,理解直流电动机的起动、反转、调速的原理和方法,初步了解直流电动机常见故障的检修方法。
第二章:单相异步电动机 10课时 1.教学内容:
第一节:异步电动机的结构和工作原理第二节:单相异步电动机的分类第三节:单相异步电动机的反转和调速
2.教学要求与建议:了解单相异步电动机的基本结构,掌握单相异步电动机的基本工作原理,理解异步电动机的分类和起动方式,了解单相异步电动机的反转、调速的原理和方法,初步了解单相异步电动机常见故障及其检修方法。
第三章:单相串励电动机 12课时
1、教学内容
第一节:单相串励电动机的结构和运转原理第二节:单相串励电动机的运行特性第三节:单相串励电动机的反转和调速
2、教学要求与建议:理解单相串励电动机的基本结构和工作原理,了解单相串励电动机的主要特点和应用。
第四章:三相异步电动机 16课时 1.教学内容:
第一节:三相异步电动机的结构和工作原理第二节:三相异步电动机的运行特性
第三节:三相异步电动机的反转、起动和调速2.教学要求与建议:
了解三相异步电动机的基本结构,掌握三相异步电动机的基本工作原理和运行特性,理解三相异步电动机起动、反转与调速的原理和方法。
第五章:其他类型的电动机简介 10课时
1、教学内容:
第一节:单相同步电动机第二节:步进电机
2、教学要求与建议:
了解其他类型的电动机(包括单相同步电动机、步进电机和直线电动机)的基本结构、原理和应用。
第六章:电风扇电动机及其控制 16课时
1、教学内容:第一节:电风扇电动机第二节:电风扇控制电路
2、教学要求与建议:
掌握电风扇的电控方式,各种常用电控器件的结构、原理和使用方法;能够阅读典型的电风扇电控线路图。
第七章:空调电动机及其控制 16课时
1、教学内容:
第一节:制冷压缩机电动机的结构与原理第二节:空调控制电路
2、教学要求与建议掌握空调的压缩机电动机的结构、工作原理及应用;掌握空调的基本控制方式,常用电控器件的结构、原理和使用方法,掌握其典型电控线路和读图方法。
第八章:各类电动机维修实训 20课时
1、教学内容:
实训一:电动机维修基础实训实训二:直流电动机维修实训实训三:单相异步电动机维修实训实训四:电风扇电动机的检修实训五:制冷压缩电动机及其控制电路的检修
2、教学要求与建议
掌握电动机维修常用工具和仪表的使用方法;掌握日用电器直流电动机的拆装方法和常见的检修方法;学会测定单相异步电动机的技术参数;掌握洗衣机电动机的拆装方法及常见故障的检修方法;掌握台扇、转页扇、吊扇的结构、电动机绕组展开图、电动机拆装、绕组重绕的方法及常见故障的检修方法;掌握电冰箱、空调器中制冷压缩机电动机的结构和常见故障的检修方法。
五、考核方式
平时成绩(40%)+期末考试成绩(60%)= 课程总成绩其中:平时成绩包括:作业、笔记、考勤、课堂讨论、查找资料
第三篇:新能源汽车驱动电机发展趋势【干货】
新能源汽车驱动电机发展趋势
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深圳机械展.随着全球汽车电动化渗透率的不断提高,驱动电机行业将会迎来整体规模的迅速扩张。
在这一过程当中,具备规模效应和技术优势的第三方电机制造商将有机会迅速扩大市场份额,收获业绩的大幅增长。
全球驱动电机市场趋势
根据估测,随着全球汽车电动化快速推进,新能源汽车电机系统市场将随之快速扩张,市场规模有望从2015年的$23亿增长到2030年的$318亿。
新能源汽车电机系统主要包括电动机和逆变器两部分,虽然同其他大部分汽车零部件一样,这两部分部件长期都面临降价压力,但是由于新能源汽车总量的上升,行业总体还是具备较大上升空间。
我们预期到2030年市场规模年均增速将在18%-20%左右。
系统单价方面,电机系统整体往高功率方向发展的同时也带来了装配价格的提升。
根据估测,在中性假设条件下,2030年电动车销量将达到2000万台,约占当年乘用车总销量的16%-18%。
然而,如果放到乐观情景下,即电池价格大幅下滑,且环保政策更加严厉的条件下,电动车销量增长的速度有可能大幅上升,我们预期在乐观情况下新能源汽车年销总量有可能达到3000万台的水平,约占当年汽车销量的25%-27%。
预计单电机混动车的功率需求大约在30kw左右(平均价格约$200-$300),双电机插电混功率约为50-100kw(平均价格$800-$1000),纯电动车的电机功率约为200kw(平均价格$1000-$1500)。
电动机市场情况
我们预计到2030年电动机(不包括逆变器)的销量年均增速将达到18%,到2030年行业整体销量达到$195亿,相较2015年$12亿的水平扩展近17倍。
预期电动机的销量将从2015年的360万上升到2030年的4900万,同时,单车电机数量预计将有所下滑,从1.8下降到1.4,主要是由于单电机的纯电动车销量占比提升。
但电动机单价方面我们预期将进一步提升,从目前的$350上升至
$380,主要是受高价大功率电机的更广泛应用所拉动。
从市场份额情况看,丰田集团在2016年的数据中遥遥领先(集团主要生产电机的公司包括电装公司和爱信精机),本田集团位居第二,而同时这两大集团也都在混动领域占据全球领先地位。
之后是比亚迪以及给特斯拉供货的台湾电机制造商富田电机。
电机行业在长期发展过程中,第三方供应商崛起将是大势所趋。
如果我们观察当前日本汽车行业产业链情况,不难发现占据龙头地位的前三强(丰田、)都倾向于自供电机产品,这除了和日本制造企业的传统基因相关外,也同行业发展的阶段有关。
如果对照一下PC和手机行业的发展史,我们不难发现,这两个行业在初期都是高度上下游整合生产,无论是PC行业的惠普、苹果、硅图公司,还是手机行业的诺基亚、摩托罗拉都在产业链中高度整合生产,因为在初期产品更新换代速度较快,需要上游零部件供应商迅速做出反应相互配合,所以整合生产的模式具备较高的性价比;
然而到了行业发展中后期,由于整个市场规模扩充,同时产品更新换代速度不需要像初期那样快,此时第三方供应商以整个市场为客户对象的规模效应便体现出来,这也催生了富士康、美光、海力士等一系列第三方供应商的崛起。
新能源汽车电机行业也不例外,从当前时点看,本田已经宣布将与日立合作生产电机。
同时日产也在投资者交流会上提到将来可能开始外采电机。
2017年10月,三菱电机宣布将为戴姆勒奔驰提供电机和逆变器。
随着第三方电机厂商高效能、低成本产品的普及,电机行业市场份额从主机厂自供向第三方企业转移是大势所趋。
目前日本的电机企业已经相继开始对电动化所带来的趋势转变做出了应对。
我们预期电装和爱信精机将会首先利用他们现有的规模优势,用较低的成本占有市场份额,而紧随其后的电产和明电舍也将迅速跟进。
目前电机行业的平均毛利率在30%左右,而生产规模是决定毛利率高低的主要因素之一。
逆变器行业情况
我们预测逆变器行业也将迎来高速增长,根据估测,逆变器市场销售收入规模将从2015年的$12亿上升至2030年的133亿。
从销量上来看,因为逆变器与电机的比例基本是1:1,所以预计其销售总量将从2015年的360万上升到2030年的4900万。
$300-$400下降到$200-$300,主要是来自于上量之后的成本规模效应。
与电机领域相似,在逆变器行业丰田集团目前同样也是居于领先地位。
同时丰田集团下属的电装集团目前正在大规模扩展其逆变器客户。
在丰田之后,三菱电机也占据相当大的市场份额。
技术演变
从电机的分类来看,主要有直流、交流感应、永磁同步和开关磁阻四种,新能源汽车电机主要用到后三种。
目前,永磁同步由于其较优的性能,是主流的电机类型。
交流异步电机的价格适中,但性能稍差,在美国及中国有部分厂商使用。
而开关磁阻电机的主要优势在于其较低的价格,但同时也存在着杂音和震动的技术问题,如果这些问题能够解决的话,开关磁阻电机将具备很大的市场。
交流异步电机:虽然从目前看,交流异步电机(额定功率在79-85左右)相比永磁同步功率方面不具备优势,但是其成本较永磁同步电机低出不少。
在体积方面,交流异步电机比永磁同步电机更大,主要是受设计构造的限制。
永磁同步电机:电机内部有包裹永磁体的转子,整体系统功率较大(在90-92左右),同时体积较小。
造价方面较为昂贵,主要由于永磁材料价格较
出效能。
永磁电机是当前电动车电机行业中应用广泛的电机类型。
开关磁阻电机:开关磁阻电机价格非常具有竞争力,主要由于其转子中没有高成本的永磁体,同时其功率适中(额定功率在80-86左右)。
由于是利用定子和转子的拉力来提供动力,过程中导致的震动和噪音是其主要问题。
由于电动车电机目前正处在迅速上量的时间段,我们
相信需求的提升会加快技术的革新替代。
电机技术提升方向
通过研究过去20年电机的技术演进趋势,我们发现电机技术还有较大的继续提升的空间。
首先看机芯用钢的厚度情况。
对于定子和转子来说,其主要是由薄电磁钢层叠加组成,1997年第一代的丰田普锐斯使用的是0.35mm的钢层,随后减到0.3mm,近2016年降到0.25mm。
一般来说,薄钢层数的提升能够增加电机效率,同时也对控制电机温度有帮助。
目前,制造薄钢是行业的一大技术难题。
主要的难点在于控制压铸中的回弹,以及钢片材料的一致性保持。
从当前情况来看,旋锻加工技术由于其成本和生产效率方面的优势将会越来越成为行业的主流制造方式。
其次,在绕线密度方面,总体上定子中绕线的量是决定电机功率大小的重要因素。
而决定绕线量的则主要是在有限空间内铜线可以绕机芯的圈数。
技术
方面目前插入器的使用由于适合高功率的定子加工,并有逐渐成为行业生产标配的趋势。
而线圈类型方面,主要有方形和圆形两种,目前主流厂商使用的是圆形,但是方形技术由于具备较高的空间利用率,正逐渐替代圆形成为行业大方向,而丰田和本田目前已经开始批量采用方形绕线技术。
其他厂商这边,安川电机已经开始研发电子绕线技术,目的是提升控制和效率(马自达已经开始试用)。
在冷却系统方面,分电机和逆变器两部分:电机这块,由于随着电机温度升高永磁电机的磁力会减弱,所以冷却系统的效率对于电机高功率运行至关重要。
不从技术演变趋势看,主流的冷却技术已经从风冷、水冷,发展到目前油冷的阶段。
其主要技术手段是将电机浸入到油冷室中来达到降温的目的。
虽然有专家认为与油的摩擦会降低电机的效率,但是综合各方面情况,油冷依旧是目前技术条件下有效的冷却模式。
逆变器方面,冷却系统对于逆变器的表现也同样重要,日产近声
称在聆风2017新车型中,依靠提升逆变器冷却系统,将电机的输出功率从80kw提升至110kw,而电机其他部分均和上一代相同。
这体现出了逆变器冷却系统的重要性。
虽然碳化硅的使用将会使得电机的抗热和抗压性有所提升,但是其较高的成本,其大规模应用的时间点可能很难在短期内到来。
第四篇:电机电磁计算说明
鼠笼型转子三相异步电动机电磁计算说明
一、主要性能数据
1.电动机五个重要的性能指标
效率[η]、功率因数[cosϕ]、最大转矩倍数[Tst]、堵转转矩倍数[Tst]、堵转电流倍数[Ist]。
2.电动机的额定值
额定功率:电动机在额定情况运行下,由轴端输出的机械功率,单位kW。
额定电压:电动机额定运行时外加于定子绕组上的线电压,单位V。
额定频率:电动机额定运行时电网频率,单位Hz。
额定电流:电动机在额定电压、额定频率下、轴端有额定功率输出时,通过定子绕组的线电流单位A。
额定转速:电动机在额定电压、额定频率下、轴端有额定功率输出时,转子的转速,单位r/min。
3.在电磁计算中什么是标幺值?怎么表示?
标幺值是一种比值,它表示的是实际值与基值的比例关系。
一般按下面的方法表示。
如定子相电流I1的表么值用i1表示,i1=4.为什么在电磁计算中要使用标幺值?
在电磁计算中采用标幺值不但可以方便计算,又可清楚的反映各参数之间的关系。
5.电磁计算中基值有那些。
功率基值:额定输出功率P2,单位kW 电压基值:额定相电压U1,单位V 电流基值:功电流IKW,单位A 阻抗基值:
''I1IKW。
U1,单位Ω IKW6.输出功率的计算过程
P2=3⋅I1⋅cosφ⋅U1⋅η(I1每相电流、U1相电压)因为,Y接时UN=3⋅U1,△接时IN=3⋅I1(用相量计算可证明)故:
P2=3⋅UN⋅IN⋅cosφ⋅η 7.功电流的计算
功电流:IKWP2⋅103,单位A。
=3⋅U
1二、三相交流绕组
1.对三相交流绕组的要求
a.在一定的导体数下,获得较大的基波电势和基波磁势。
b.三相电势和磁势必须对称,即三相大小相等相位互差120︒。
c.电势和磁势波形尽可能接近正弦波,谐波分量要小。
d.用铜量少,绝缘性能和机械性能可靠。
2.三相绕组的分类
a.按槽内层数分类,可分为双层绕组和单层绕组。
b.按每极每相槽数分类,可分为整数槽绕组和分数槽绕组。
c.按排列方式可分为,双层绕组可分为迭绕组、波绕组;单层绕组可分为等元件绕组、单层交叉绕组和单层同心绕组。
3.每极每相槽数q 为了使三相电势相等,每相在每极下应占有相等的槽数,该槽数成为每极每相槽数。
一般用q表示,q=Z(Z为槽数,p为极数)。
q可以是整数,也可以是分数。
q为分m⋅p数时q=ab中c不能是3或3的倍数。
cbp,amax=。
cc
4.最大并联支路数a 对于整数槽amax=p,对于分数槽q=a
5.极距τ和节距y
极距τ=Z(槽),当线圈的节距y=τ时成为等距绕组,当y<τ时成为短距绕组。
在p电动机设计中一般采用短距绕组来降低高次谐波的影响。
三、三相交流电机的磁路计算 1.感应电势
当磁通密度幅值为Bm的正弦磁场以速度v切割长度为l的导体时,会在导体内部感应强度为幅值E的电势,即E=Bm⋅l⋅v当Bm的单位为T,l的单位为m,v的单位为m/sm/s时,E的单位为V。
2.导体电势
根据电路基础,导体电势得有效值Ec1=为频率,Φ为每极磁通。
3.匝电势
线圈得两条边在不同极下,感应电势的大小相等、方向相反,且在时间上相差180︒,故整距线圈的匝电势Et1=2Ec1=4.44⋅f⋅Φ,考虑
到短距对电势的影响,Ec1m2,其中f=2.22⋅f⋅Φ(推导过程省略)Et1=2Ec1=4.44⋅f⋅Φ⋅Kp1,其中Kp1=sin(4.线圈电势
y1τ⋅90︒)成为短距系数。
ω匝线圈的电势Ey1=ω⋅Et1
5.线圈组电势
考虑到线圈的分布对电势的影响(存在电角度差),线圈组(q 个线圈)的电势Eq1=q⋅Ey1⋅Kd1,其中Kd16.相电势、每相磁通量q⋅ap⋅π2,称为绕组的分布系数。
(a=)=aQ1q⋅sin2sinE=4.44⋅ω⋅Kdp1⋅f⋅Φ,其中kdp1=kd1⋅kp1,Φ为每极磁通量,ω为每相串联导体数。
在电磁计算中一般要先假定电势求磁通,即Φ=E,2.22⋅f1⋅ω⋅Kdp1E=(0.85~0.95)⋅U1,其中U1为定子绕组每相电压。
7.磁通密度、磁势的计算
电机的每极磁路通过了2个定子齿、1个定子轭、2个转子齿、1个转子轭、2个气隙。
定子齿部磁密Bt1=FsΦ
St1ΦSt2转子齿部磁密Bt2=Fs定子轭部磁密Bc1=1Φ⋅2Sc11Φ⋅2Sc2转子轭部磁密Bc2=气隙磁密Bg=FsΦSg其中Fs是反应磁路饱和影响的波幅系数,S为各部分磁路面积。
在求得磁路各部分磁通密度后,根据铁心的磁化曲线可获得各部分的单位长度磁势at,用at乘以各部分磁路长度l可得到各部分磁路的磁势,但气隙磁势求法不同。
ATg=0.8⋅Bg⋅ge,其中ge=g⋅Kc1⋅Kc2为有效气隙长度。
将各部分磁路的磁势相加可得每极所需磁势AT。
磁密的单位为Tesla(国际单位制)或Gauss,1T=10000G 磁势的单位为A或A⋅T(Amp⋅Turn)。
8.磁化电流
满载磁化电流Im=2.22⋅AT⋅p单位A。
m⋅ω⋅Kdp1'满载磁化电流标么值im=Im Ikw激磁电抗标么值xm=U11()X=m'Imim空载电势标么值e0=1-im⋅x1(E0=U1-Im⋅X1),其中x1为考虑定子槽漏磁、端部漏磁、谐波影响的等效电抗,其实际值的单位为Ω。
满载电势标么值e=1-(ip⋅r1+ir⋅x1)(E=U1-(Ip⋅R1+Ir⋅X1))其中ip 为定子电流中的有功分量的标么值ip=1η=i1⋅cosϕ,ir为定子电流中的无功分量
谐波影响的程度,ir=im+ix=i1⋅sinϕ,ix为满载电抗电流其大小反应了电机的漏磁、可用电路法直接求解出。
利用电机空载电势和满载电势的比值可轻松求出空载磁路特性(如Bt10=e0Bt1),根e据空载磁路可得空载磁化电流Im0=9.电机的电流
2.22⋅AT0⋅p
m⋅ω⋅Kdp1电流是电机计算中的最关键参数,电磁计算其实就是计算电机各部分电流。
有功电流概念:有功电流是指定子电流中以做功(发热或产生机械能)形式消耗掉的部分,用Ip表示。
无功电流概念:无功电流是指定子电流中用于能量转换(激励磁通、电抗电流)的部分,其本身不产生热量,用Ir表示。
定子电流是有功电流分量和无功电流分量的矢量和,用I1表示。
2I1=Ip+Ir2,转子电流(导条电流)i2=22ip+ix,有效值I2=i2⋅IKWm1⋅ω⋅Kdp1Q2,试中m1⋅ω⋅Kdp1Q2是将转子电流折算到定子侧的电流变比,由于铸铝转子绕组是一个对称的多相绕组(每根导条为一相),实际上转子绕组共有N根导体,其绕组系数为1。
端环电流IR=I2⋅流计算。
Q2π⋅p,即表示将端环电流按电角度(α=)折算后,用导条电
Q2π⋅p
四、电动机的功率方程
1.平衡方程
方程中所有项目都为有功功率即P2=P1-Pcu1-Pfe-Pcu2-Ps-Pfw 是功率平衡方程。
以发热和做功的形式消耗,以下逐项说明。
2.额定功率
P2=3⋅UN⋅IN⋅η⋅cosϕ是通过电机转轴输出的额定机械功率。
3.输入功率
P1=3⋅UN⋅IN⋅cosϕ是输入电机的有功电功率。
4.定子铜耗
Pcu1=3⋅I12⋅R1是定子电流与定子电阻产生的电功率,也发热形式消耗。
5.定子铁耗
2Pfe=3⋅I0⋅Rm()是定子铁心受磁滞现象和涡流现象影响的热损耗,在实际计算中是通过铁心磁路各部分磁通密度查到对应的每单位损耗值,再乘以铁心总重量,在通过校正系数得到的。
铁耗的大小与最大磁密、额定频率、材料用量、单片厚度成正比。
注意,实际中还存在转子铁耗,但转子频率非常低f2=s⋅f1,故可忽略不计。
6.转子铜耗
2Pcu2=I2⋅R2是转子电流与转子电阻产生的电功率,也发热形式消耗。
7.杂散损耗
Ps是反应漏磁通、谐波磁通、磁谐波磁通产生的有害附加转矩对电机的损耗,一般按经验或标准选取。
8.机械损耗
Pfw是考虑风扇和轴承对电机的损耗,一般按经验取。
9.转差率
S=Pcu2'表示为铜耗占总电磁功率的比例,式中为旋转铁耗约占铁Pfe'P2+Pfe+Ps+Pfw耗的65%。
10.效率
η=P2为输出功率与输入功率的比值。
P111.功率因数 cosϕ=
五、IpIKW =I1⋅ηI1最大转矩
电动机的最大转矩与额定电压的平方成正比,与频率成反比。
转差率可以影响最大转矩时转差点。
六、起动计算
鼠笼型转子电动机的起动计算十分复杂,因为起动时,起动电流很大,导致磁路饱和,磁路的各个参数改变,不能按原磁路参数计算。
另外由于转子导条有集肤效应(又称挤流效应)使转子的有效槽高变短,又改变了转子参数。
下面简单介绍一下这些关键参数。
KZ起动时由于磁路饱和引起漏抗变化系数。
KR考虑集肤效应使。