伺服電動機機電時間常數(shù)的測試方法
毛鼎品 莫會成(西安微電機研究所)
1引 言
機電時間常數(shù)是伺服電動機的一個重要性能指標。理論上它是由電氣時間常數(shù)和機械時間常數(shù)所組成,但不是簡單的線性疊加關(guān)系,因而要從機電時間常數(shù)的測量值中,將兩者分開是很困難的。機電時間常數(shù)的測試方法很多,“電勢法”和“電流法”是普遍采用的方法。實踐表明,用這兩種方法測得的數(shù)據(jù)并不完全一致。通常在有關(guān)標準或產(chǎn)品技術(shù)條件中都規(guī)定,用“電勢法”或“電流法”測試時間常數(shù)時,電動機應處于空載起動過程,但實際使用中,有時需要在某種負載下測試.其結(jié)果又會怎樣呢?還有,實測的起動過程曲線有時出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象,這種振蕩現(xiàn)象是在什么情況下發(fā)生,此時“電勢法和“電流法”兩種結(jié)果又有什么關(guān)系?本文通過“數(shù)值計算”求解伺服電動機機電時間常數(shù)測試過程中的微分方程,并進行討論。
2測試方法和原理
有關(guān)標準或產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定,伺服電動機機電時間常數(shù)測試方法有電勢法和電流法。
2.1電勢法
電動機同軸帶測速發(fā)電機,由測速發(fā)電機所增加的負裁應盡量小。試驗時電動機空載,先加以額定勵磁電壓,然后將額定電樞電壓階躍式加入電樞兩端,用示波器攝取測速發(fā)電機電勢隨轉(zhuǎn)速變化的波形,從波形圖上求取對應電樞轉(zhuǎn)速從零加速到穩(wěn)定空載轉(zhuǎn)速
2.2電流法
在電動機的電樞回路中串入合適的采樣電阻r(也可用量程合適的電流表內(nèi)阻代替),采樣電阻對電樞回路電阻的影響應盡量小。試驗時電動機空載,先加以額定勵磁電壓,然后將額定電樞電壓階躍式加入串有采樣電阻的電樞回路兩端,用示波器攝取采樣電阻兩端電壓降(正比于電樞電流)隨轉(zhuǎn)速變化的波形,從波形圖上求取對應電樞轉(zhuǎn)速從零加速到穩(wěn)定空載轉(zhuǎn)速的百分之63. 2所需的時間。典型的測試衄線如圖2所示。
3數(shù)值計算
3.1數(shù)學模型
無論是“電勢法”或“電流法”,當不考慮鐵耗電阻時,在機電時間常數(shù)的測試過程中,都滿足以下兩個方程,即
電壓平衡方程式
轉(zhuǎn)矩平衡方程式
kt和kt分別為電動機的反電勢常數(shù)和力矩常數(shù)。在mlvs單位制中將式(3)、(1)和(5)代入式(i)和(2).則有
將以上兩式進行整理,并寫成矩陣形式
3.2計算實例
根據(jù)式(8)數(shù)學模型,用露一ⅳ法對某直流伺服電動機的起動過程進行數(shù)值計算。
電機參數(shù)
3.2.1計算類別
曲線并由所得曲線求取相應的機電時間常數(shù)t(電勢法)和r(電流法)。并由所得曲線求取相應的機電時間常數(shù)時起動過程的曲線,并由所得曲線求取相應的機電時間常數(shù)t和z。
3.2.2計算結(jié)果
根據(jù)三種計算類別計算所得數(shù)據(jù)繪制出曲線。由這些曲線得到的,電勢法、電流法和電樞電流上升到景大值的時間如附表所示
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