产业用无刷直流电机(二)_电工技术

产业用无刷直流电机(二)

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对一个调速比为D=nmax/nmin恒转矩TL运行的调速电动机来说，它的输出功率从Pmin=0.1047nminTL到Pmax=0.1047nmaxTL，如果D=100，则最大和最小输出功率之比为100:1。对于无刷直流电动机来说，转速增加后铁耗和风摩耗近似以转速的平方关系增加，所以输入功率增加比例更大。
(2) 负载的最大转矩
负载的等效转矩，Teq不得超过电动机连续额定转矩，负载的最大转矩不得超过电动机的允许过载转矩,。

负载的等效转矩
(3) 转动惯量
减速比i是电动机转速nM和负载转速nL之比，在不计减速机构效率时，两方功率平衡TM·nM= TL·nL，所以i= nM/nL，i= TL/TM，减速机构相当于放大了电动机的转矩，减小了电动机转速。负载转动惯量JL折算到电动机轴上的转动惯量JL’和电动机自身转动的惯量JM之和是：JL’ + JM = JL/i2+JM ，如果负载质量为m，以V为速度运动，则：
      1/2mV2=1/2JLω2，  JL=mV2/ω2
  利用  JL’=JL/i2 , 得   JL’+JM=JL/i2+JM=J
(4) 减速比i的选择
任何瞬时，以下方程都成立
TM=TL+Bω+J·dω/dt
其中TM是电动机输出转矩，TL是负载和库仑转矩之和，B是阻尼系数，J是系统转动惯量，TL、B、J都是折算到电动机轴上的等效资料，ω是电动机的角速度。对于系统转动惯量J大的系统宜选择大减速比i的减速机构。对于要求加速快而J又显着较大时，宜选用i=√JL/JM，就是选择i，使负载折算转动惯量JL’等于电动机转动惯量JM。过大的J·dω/dt容易引起负转速波动或震荡，因此应使ω缓变，避免ω突变；如果确需ω突变，则应选用伺服型系统，而不应选用任何一种类型的调速系统，如果J·dω/dt远大于TL、Bω，则在停机时，无刷电动机将在发电机状态工作，在这种状态下，直流母线电压会急剧增长，危及功率器件。为此需在直流母线上增加过压放电电路或使指令电压Vc缓变，使ωM逐渐降到安全角速度再切断速度指令。否则，需另加制动器以适应快速停转的需要。对于频繁启动或正反转的系统也应遵守软启动、软停止、再启动的原则，并且要核算等效电流Ieq
Ieq=√∑Ii2·ti/∑ti ≤IN
(5) 多台电动机的高速同步旋转
无刷直流电动机适应多台电动机中高速同步旋转，其转速相差不超过1%。这时需多台电动机共享一个速度指令，对于多台电动机相距远时，需用V/f-f/V变换技术来传递速度指令，防止速度指令电平Vc在传递中因衰减不同而引起指令误差。
(6) 恒张力（F）系统
恒张力（F）系统选用无刷直流电动机作为卷绕机构动力时，电动机的最高转速
ηmax=    ，电动机的最大转矩Tmax=F·Dmax/2，其中Dmin和Dmax对应卷筒的最小和最大直径（m），V是卷绕物的线速度（m/min），F为恒张力（N），最大转矩Tmax（N·m），负载功率P=FV/60（W）。

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