永磁直流力矩電機反電勢系數的測試
張文海 (成都電機廠610051)
1引言
永磁直流力矩電機反電勢系數是一項重要指標,國標規定用圖1發電機方法測試。
圖中,被試永磁直流力矩電機作發電機,穩速驅動轉臺驅動力矩機發電,輸出電壓通過函數記錄儀記錄在紙上,然后讀出電壓波動的****值和最小值,取平均值后再除以此時的轉速,即為反電勢系數,其計算公式為:
但是,要進行這種測試,穩速驅動轉臺是一項難題。因函數記錄的頻率響應很差,只能進行低速記錄,隨之要求穩速驅動轉臺必須要能實現低速瞬時穩速。例如,標準規定,按上述試驗時,驅動轉速n應小于60/k,k為換向片數,對于一些換向片多于60的電機,穩速驅動轉臺此時應在小于lr/min的條件下穩速。要制造這種低速瞬時穩速轉臺,往往付出的代價是很昂貴的,一般條件下也不易實現。為此,本文提出不用穩速轉臺,直接用電動機法,電機不帶任何負載空載運行,便可方便地進行反電勢系數測試。
2電動機法原理
直流電動機無論空載或負載運行時,它的電樞電壓平衡方程式為: v=e反 +ir
式中v-外施電樞電壓
i一電樞電流
r——電樞電阻
e反 -反電勢
可見,當直流電動機運轉時,無論它空載或負載,只要知道它的電樞電阻、電樞電壓、電樞電流、轉速,就可計算出它的反電勢系數,其計算公式為: ke= (v-ir)/n
式中ke-反電勢系數
ir-電樞電阻壓降
n-轉速
3測試方法
要實現這種測試也并非那么簡單,它有兩個問題必須解決。一是電動機是非穩速的,即使外施電壓由穩壓電源提供,電機的摩擦、磁阻變化等也會影響轉速,這就不能和發電機法的穩速轉臺等效了。二是電刷接觸電阻的影響,由于它的存在,進行反電勢計算時將引起誤差。為了解決這兩個問題,筆者提出用光線示波器拍攝電流波形的方法,從電流波形上讀出電流大小值和瞬時速度,就可準確地計算出反電勢系數。其根據是,直流電機在換向時,電刷每經過一個換向片,都要將繞組元件短路一次,從而產生換向脈沖,根據電流波形上的換向脈沖周期,便可算出任何電流下的對應瞬時轉速,亦即算出任何反電勢下的對應瞬時轉速。這樣,雖不穩速,但只要知道反電勢波動下的對應瞬時轉速,也等效于發電機法的穩速轉臺了。另外,由于這種方法不用函數記錄儀,而用光線示波器拍照,電動機的電壓可以提高,轉速提高,這樣電刷接觸壓降,在高反電勢中占的比例很小,對測試精度影響通常在百分之5以下,其測試電路如圖2所示。
若不用光線示波器進行真實拍照,也可用高內阻數字電壓表、普通電流表、轉速表,用電動機法,對160lyri-m永磁直流力矩電機作反電勢系數試驗。雖然試驗很粗糙,但所得結果亦符合上述結論,且高低電壓、轉速下的反電勢系數也很接近。所測數據如附表所示。
標準規定,160lyri-m力矩電機,其反電勢系數應大于0. 375v/(r/min),從60,27,1. 02,1.3v四種條件下測得表中的反電勢系數符合技術要求。由此可見,此方法是可行的。具體計算實例如下:如在1. 02v條件下,測得的電機轉速為0. 86r/min,電樞電流在0. 094~0. 08a之間波動,則可取平均值為0. 087a,冷態用伏安法測電樞電阻(包括電刷接觸電阻)在8. 7~7. 19ω之間變化,取平均值為7. 95ω。這樣算出電樞電阻壓降ir=0. 087×7.95=0.69v,反電勢e反=v-ir=1. 02-0. 69=0. 33v,而反電勢系數貝9為0. 383v/(r/min)。
4結話
用電動機法測試力矩機反電勢系數,無論是高電壓高轉速,低電壓低轉速,還是有負載、無負載,只要正確測出此時對應的電壓、電流、轉速、電樞電阻,算出的反 |