您当前的位置:五五电子网电子知识单元电路驱动电路及控制电路步进电动机运行转矩的分量及短路制动转矩 正文
步进电动机运行转矩的分量及短路制动转矩

步进电动机运行转矩的分量及短路制动转矩

点击数:7709 次   录入时间:03-04 12:02:19   整理:http://www.55dianzi.com   驱动电路及控制电路
l 引言     步进电动机由于其结构及运行方式的特殊性,运行过程与一般电动机有较大的不同,运行理论也远不及传统电动机成熟,这给步进电动机的应用带来很多不便。步进电动机运行由于通电万式及电流波形的复杂性,电流及运行转矩的计算常常不得不借助于值方法。数值方法可对具体的步进电动机系统进行仿真,算出所需的结果,但要从中得出有普遍意义的规律性的认识,还得辅之以概念性的理论分析。   本文应用迭加原理,将步进电动机运行时的绕组电流分成2个分量,即外加电压产生的电流分量和旋转感应电压产生的电流分量。相应地,运行转矩也分成2个对应的分量,进一步对旋转感应电压产生的转矩分量进行分析和试验研究。 2数学模型     以五相混合式步进电动机星接桥式驱动的典型系统为例进行分析,其主电路的拓扑结构如图1所示。这是一个五相对称结构的系统,只要分析一相的主电路,其他相都相似。以A相电路为例:     a.TA导通时ia的正向回路。电源正端经TA到A绕组,再经其他反向导通的相绕组及相应的功放管至电源负端。     b.TA关断时ia的正向回路。A绕组内的正向电流,经其他反向导通的相绕组及相应的功放管,再经过Dx回到A相绕组的端点形成闭合回路,如图2所示。     c.Tx丙导通时ia的反向回路。电源正端经其他正向导通的功放管及相绕组,至A相绕组,再通过Tx到电源负端。         d.Tx不导通时ia的反向回路。A绕组内的反向电流,经过DA至其他正向导通的功放管及相应的绕组形成闭合回路,如图3所示。        可见,对于任一相绕组,不论其相应桥臂的功放管导通与不导通,都可形成其正向电流或反向电流的回路。实际上,功放管只起到控制外加功放级电压的作用,使他能正向、反向或不加到相应相的绕组上去。对于任一相绕组,其电压方程式为: 式中VK--K相绕组的外加电压,主要与功放管的导通情况有关,是不连续函数     R-相绕组回路的电阻     iK一一相绕组的电流     ψK相绕组的总磁链     LjK时为K相绕组的自感  j≠K时为K相与j相绕组间的互感       UθK——K相绕组的旋转感应电压 从迭加的概念出发,式(2)可改写为: 相应地,电磁转矩也可分为2个分量,即 式中T(1)对应于iK(1)(K=a、b、c、d、e),若忽略旋转感应电压对绕组电流波形的影响,则分析或计算所得的电流和相应的电磁转矩就是该分量,他是电磁转矩中的基本分量。T(2)对应于iK (2) (K=a、b、c、d、e),这是对应于旋转感应电压的电流分量,由式(7)决定。从普通同步电机的理论和概念出发,就知道该转矩分量的值随转速变化的规律,他是制动转矩,相当于内部电磁阻尼[1]。 3短路转矩     转矩分量T(2)由电流分量iK (2)决定,iK (2)则可由式(7)解出。式(7)实际上是电机定子绕组短路运行的方程组。为简化起见,短路运行分析在下列假定条件下进行:①电机在恒转速下运行,ω=const。②旋转感应电压为正弦波形。③相绕组的自感及互感为常数。这是一种对称稳态运行,可写出其相量方程,且写出一相代表即可,例如写出A相的方程为: 由电动机结构的对称性可知: 由相电流的对称件(如图4所示)可得: 将式(11)~(13)代入式(10),得相绕组电压平衡方程式的一般表达式: 式中Ls-相绕组的等效电感     I——相电流有效值     Uo——相绕组旋转感应电压有效值                      由式(14),短路电流为:        短路转矩为: 从另一个角度出发,电机的电磁转矩也可以根据绕组电流及转矩系数求出,任一相绕组电流产生的电磁转矩为: 总的电磁转矩: 实际上转矩系数KT与旋转感应电压系数Kt相等,所以时(18)与式(21)是完全一致的。  4试验校核 被试电机是一台90BYG550A型五相混合式步进电动机,其一相绕组通电时保持转矩测试结果如图5所示。 从曲线上对应额定相电流(J一3A)点得保持转矩为TK=0.6lNm,其转矩系数为:

[1] [2]  下一页


本文关键字:电动机  驱动电路及控制电路单元电路 - 驱动电路及控制电路