新能源汽车电工电子与电力电子基础课件(中)

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第一节 电动汽车电机
三、 控电机
控制电机的电源是直流电， 经变频器控制输出幅值和频率的电机， 工作 机械特性不仅取决于负载阻力的大小， 也取决于变频器的控制电流输出 大小。控制电机的端电压仍为 ｕ ＝ Ａｓｉｎ（ωｔ ＋ φ）， 电动汽车 为三相电机， 电机端电压随以下参数的变化而变化： １） 电压幅值 Ａ： 幅值 Ａ 是变值。 ２） 角频率 ω： ω 也可以从零调节到几百赫兹 （Ｈｚ）。 ３） 初始角 φ： φ 为确定值。 整个电机的机械特性取决于电机控制目标的大小， 这就是控制电机。 汽车上的控制电机应用有很多， 如电动汽车或传统汽车采用的电动转向 电机， 电动汽车驱动电机和空调驱动电机。
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第二节 直流电机的基本原理
一、 直流电机的工作原理
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第二节 直流电机的基本原理
二、 直流电机的简单计算
电枢旋转后， 绕组的线圈边又因切割磁力线而产生感应电动势， 用右 手定则判断， 它的方向与绕组中的电流方向是相反的， 称为反电动势， 记作 ＥＣ。 因此， 直流电动机运转时，电枢中的电流为
式中， Ｕ为外加电压； Ｒａ 为电枢绕组的电阻。
安全用电
三、 什么是安全电压
安全电压与工作领域有关， 我们所说的安全电压大小必须在一定的领域下 提出才是有效的。 比如是电动汽车领域， 还是变压器之后的工业交流用电领 域 （ ＴＮ 网络）。 因为它们的电网络是不同的， 变压器之后的工业交流用电 领域为 “ ＴＮ 网络”， 电动汽车为 “ ＩＴ ＋ ＴＮ 网络”。 网络不同导致安全 程度和防护方法不同。
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第一节 概 述
二、 汽车直流电机
有刷直流电机在汽车上的应用如下： 功率为几千瓦的汽车起动机； 功 率为几百瓦的散热器风扇电机、 空调鼓风机电机和刮水器电机等； 功 率为 １００Ｗ 附近的电机有电动窗或座椅电机等； 功率为十几瓦的电 机有中控锁电机； 功率为几瓦的电机有观后镜调节电机。
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第一节 概 述
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谢谢
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第六章 电动汽车电机
知识目标
能说出永磁同步直流无刷电机中的永磁、 同步、 直流、 无刷分别指什么。 能说出汽车变频器控制下的电机工作特性。 能说出汽车变频器 “两两导通” 和 “三三导通” 的换流过程。
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技能目标
能更换汽车永磁直流同步无刷电机。 能正确拆装汽车永磁直流同步无刷电机。 能对汽车永磁直流同步无刷电机进行必要的检查。 能对汽车永磁直流同步无刷电机的液冷系统进行检查。
式中， ＣＴ为转矩常数， 取决于电机结构。
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第二节 直流电机的基本原理
二、 直流电机的简单计算
直流电机的电磁转矩 Ｔ与每极磁通 Φ 和电枢电流 Ｉａ 成正比， 即
式中， ＣＴ为转矩常数， 取决于电机结构。 反电动势 ＥＣ与每极磁通 Φ 和电机的转速 ｎ 成正比， 即
式中， Ｃｅ 为电动势常数， 由电机结构决定。
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第二节 直流电机的基本原理
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第二节 直流电机的基本原理
三、 直流电机的构造
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第二节 直流电机的基本原理
三、 直流电机的构造
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第二节 直流电机的基本原理
三、 直流电机的构造
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第二节 直流电机的基本原理
三、 直流电机的构造
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第二节 直流电机的基本原理
四、 直流电机的励磁方式
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第三节 直流电机的特性
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第四节 电机转子位置传感器
二、 电机转子位置识别 １.有位置传感器型
永磁直流无刷电机位置传感器是组成无刷直流电机系统的三大部分 （电机、 变频器、位置传感器） 之一， 也是区别于有刷直流电机的主 要标志。 其作用是检测电机转子在运动过程中的位置， 将转子磁极的 位置信号转换成电信号， 为逻辑开关电路提供正确的换相信 息， 以控制功率晶体管的导通与截止， 使电机电枢绕组中的电流随着 转子位置的变化按次序换向， 形成气隙中的旋转磁场， 驱动永磁转子 连续不断地旋转。
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第一节 电动汽车电机
四、 电动汽车对电机的要求
（１） 过载能力要强 （２） 基速比要大 （３） 设计目标要求高 （４） 功率密度要高 （５） 可控性要好 （６） 工作环境差
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第二节 电动汽车永磁电机结构
一、 永磁无刷电机的优点
１） 电机转子由高磁能永磁材料制作， 对于给定的输出功率， 它的质 量和体积能够大大减小， 使得功率密度提高。 ２） 转子为永磁体， 转子铜损耗小于感应电机， 其效率高于感应电机。 ３） 电机发热主要集中在定子上， 易于采取散热措施。 ４） 永磁体没有其他励磁制造缺陷、 过热或机械损坏的限制， 因而可 靠性较高。
二、 三相直流无刷电机
２.加倍降波动 为了降低电机转子的转矩波动， 通常要将定子相数和转子磁极数加 倍， 在两倍 （相当于两缸发动机） 原始电机 Ａ 相中， Ａ１Ｘ１ 和 Ａ２Ｘ２ 串在一起构成 Ａ 相， 通电时会同时产生磁通。
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第三节 三相逆变过程
电机的转矩控制本质是两个要素的控制， 第一是什么时间控制开关 管导通； 第二是开关管导通持续的时间 （电角度） 是多少。
在电动汽车领域： 电动汽车规定在维修电动汽车时， 安全电压为直流 ６ ０Ｖ。 这也是对一般人而言的。
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安全用电
四、 电动汽车的所谓 “高压” 是真的吗
纯电动汽车或混合动力汽车上的所谓高压的本质是低压， 因为电压不高于 １ ０００Ｖ， ７５０Ｖ 以下在低压领域， 不会有电离空气的触电危险， 只要 不触摸就没有危险。 但在汽车领域， 为了区分汽油汽车 １２Ｖ 电系或柴油 汽车 ２４Ｖ 电系两种电压， 又因为这两种电系只有电烧伤的可能， 但没有 电击伤的可能， 而几百伏的电动汽车直流电压却有电击伤人员的可能， 所以 称其为 “ 高压”， 纯电动汽车和混合动力汽车也称为 “ 高压车”。
第五章 直流电机
知识目标
能说出简单有刷直流电机的工作原理。 能说出简单有刷永磁直流电机的有刷、 永磁和直流分别指什么说的。 能说出直流电机在加负载后的电流变化。
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技能目标
能更换汽车起动机。 能正确拆装汽车起动机。 能对汽车起动机进行必要的检查。 能说出汽车上大功率的有刷直流电机有哪些， 功率分别大约是多少瓦。 通过钳形电流表和万用表测量汽车起动工况时起动机的实际功率是多少
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第一节 电动汽车电机
一、 电机种类
电机根据电源的电压幅值和频率是否变化分为驱动电机和 控制电机两种。
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第一节 电动汽车电机
二、 驱动电机
驱动电机是电源的特征 （电压幅值和频率） 不发生变化的电机， 工作机械特性只取决 于负载阻力的大小。 例如， 电机的端电压 ｕ ＝ Ａｓｉｎ（ωｔ ＋ φ）， 在我国有三 相电机和单相电机两种， 我国工频
一、 直流电机的转速特性
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第三节 直流电机的特性
二、 直流电机的机械特性
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第三节 直流电机的特性
二、 直流电机的机械特性
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第四节 直流电机的起动、 调速和反转
一、 电机的起动
由于电枢电阻 Ｒａ 很小， 故起动电流可达额定值的十几或几十倍， 会损坏换向器和电枢绕组等， 并使供电线路的电压下降。 因此， 起 动时可降低加在电枢绕组上的电压， 或在电枢电路中串联起动变阻 器， 以限制起动电流。
汽车永磁电机按有无换向电刷可分为两类： 永磁有刷直流电机和永 磁无刷直流电机。 根据输入电机接线端的交流波形， 永磁无刷电机 可分为永磁同步电机 （ 正弦波） 和永磁无刷直流电机 （矩形波）。
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第二节 电动汽车永磁电机结构
二、 三相直流无刷电机 １. 三相原始电机基本结构
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第二节 电动汽车永磁电机结构
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谢谢
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第七章 安全用电
知识目标
能说出保护接零和保护接地的工作过程。
技能目标
能对电机做出保护接零保护。 能对电机做出保护接地保护。
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安全用电
一、 电流对人体的作用
人体触电时， 电流通过人体， 就会产生伤害。 电流对人体的伤害， 按其性质 可分为电击和电伤两种。 １.电击 电击是指电流使人体内部器官受到损害， 触电时肌肉发生收缩， 如果触电者不 能迅速摆脱带电部分， 电流将持续通过人体， 最后因神经系统受到损害， 使心 脏和呼吸器官停止工作而趋死亡。 所以电击的危险性最大， 而且也是经常遇到 的一种伤害。 ２.电伤 电伤是指因电弧或熔体熔断时飞溅的金属沫等对人体的外部伤害， 如烧伤、 金 属沫溅伤等。 电伤的危险虽不像电击那样严重， 但也不容忽视。
三、 电动汽车驱动电机是什么电机
可长时间工作的直流有刷电机的功率不能太大， 一般不超过 １０ｋＷ （绕线异步电机功率可做得很大）， 功率大时换向器会出现环火烧毁 换向器。 无刷电机采用变频器对直流进行换流形成单相或三相交流电， 使电机成为单相或三相电机， 功率可以做到几百到上千千瓦， 电动汽 车采用的电机为无刷电机。
瓦。
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第一节 概 述
一、 直流电机
直流电机的电源是直流电， 电机电柜绕组内电流方向是变化的， 不 可错误理解为电流方向不变。
直流电机的主要优点： 具有良好的调速性能， 便于经济地在宽范围 内做平滑的速度调节； 并具有良好的起动性能。 这是一般交流电机所不 及的。 因此， 直流电机在电力拖动中仍占有一定地位。 主要用来驱动 电车、 电传动机车、 轧钢机、 造纸机、 电铲、 矿井卷扬机等。 直流电机分为有刷直流电机和无刷直流电机两种， 本章主要介绍有刷电 机， 无刷电机专门在电动汽车部分讲解。
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电为 ５０Ｈｚ （ω ＝ １００π）， 线电压为 ３８０Ｖ， 相电压 为 ２２０Ｖ。 因此有: 三相电机： ｕ ＝ ３８０ 槡３ｓｉｎ（１００πｔ ＋ φ）Ｖ 单相电机： ｕ ＝ ２２０ 槡２ｓｉｎ（１００πｔ ＋ φ）Ｖ 由于电压幅值 Ａ 不变、 角频率 ω 不变、 初始角 φ 不确定， 整 个电机的机械特性取决于电机的负载大小， 这就是驱动电机 （工 频电机）。