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扭矩化新型电机的试验研讨
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-11-13

  给出了实验得到的预压力(pressure)
  P、驱动(Driver)信号幅值
  U、频率(frequency)fd等因素(factor)的变化对最佳驱动信号相位差p的影响(认为转速(Rotational Speed)最大时对应最佳驱动信号相位差)。变频电动机是变频器驱动的电动机的统称。随着变频调速技术的快速发展,各种高压变频器不断出现, 在电厂厂用电等方面发挥着巨大的节 能作用。微型电动机是指直径小于160mm或额定功率小于750W的电机,微型电动机常用于控制系统或传动机械负载中,用于实现机电信号或能量的检测、解析运算、放大、实行或转换等功能。微型电动机是一种体积、容量较小,输出功率一般在数百瓦以下,用途、性能及环境条件要求特殊的一类电动机。从试验结果可以看出,预压力对最佳驱动信号相位差的影响相当大,在驱动信号参数(parameter)保持不变的情况(Condition)下(纵振电压(voltage)为250V,扭振电压为400V,驱动频率24.74kHz),预压力P从0到400N变化时,最佳驱动信号相位差p变化了130°。保持驱动信号相位差不变,实验过程(process)中出现了压力小的时候,马达正转,压力增大到一定值时,电机反转的现象。
  纵振电压的变化对最佳驱动信号相位差的影响也很严重,在纵振电压升高时,最佳驱动信号相位差急剧增大(扭振电压为400V,驱动频率24.74kHz,预压力326N),但是扭振电压的变化对最佳驱动信号相位差的影响却很小(纵振电压为250V,驱动频率24.74kHz,预压力326N)。驱动频率对最佳驱动信号相位差有影响,但是影响不大,当频率从24.7kHz变到24.95kHz时,最佳驱动信号相位差在20°内波动(纵振电压为250V,扭振电压为400V,驱动频率24.74kHz,预压力326N)。
  预压力、驱动信号电压、频率等因素的变化对最佳驱动信号相位差的影响由于最佳驱动信号相位差容易受到外界因素的影响,不能恒定为90°,因此利用传统(chuán tǒng)的两相相位差固定(90°)的方波驱动电源(power supply)来驱动纵扭型超声电机存在一定困难(difficult)。
  为了进一步深入探讨预压力、驱动信号的幅值和频率等因素的变化引起振子纵、扭振动(vibration)相位差变化的原因,利用超声电机试验台和激光测振仪对这些因素对电机振子振动情况的影响进行了测量(cè liáng)。
  给出了预压力P和驱动信号幅值U对电机纵、扭共振频率fr的影响。预压力增大时,电机纵、扭共振振频率都会升高,但是纵振共振频率升高的更快一点。驱动信号幅值的变化对电机纵、扭共振频率的影响则与预压力电机纵、扭共振频率的影响相反。驱动电压升高,共振频率降低(reduce),但是纵振共振频率下降(descend)的快一些。
  为用激光测振仪测量得到的振子的纵、扭振动相对于驱动信号的相位信息。从中可以看出,振子纵、扭振动的共振频率都在26kHz附近,此时振子纵、扭振动相位为120°左右(相对于驱动信号的预压力、驱动信号幅值对纵、扭共振频率的影响相位)。当纵、扭共振频率相差不大时,驱动信号频率的变化并不会引起纵、扭振动相位差(A点到A′点的距离)的较大变化(45°以内)。但是,当纵、扭共振频率相差较大时,纵、扭振动的相位曲线将由接近重合的位置(position )变为有一定的间距,此时驱动信号频率的微小变化都会引起纵、扭振动相位差的较大变化,导致电机性能(xìng néng)的下降。
  驱动信号频率对纵、扭振动相位差的影响预压力和驱动信号幅值等因素的变化引起了振子纵、扭共振频率的变化。由于变化量不同,振子纵、扭共振频率不再保持一致,从而引起了纵、扭振动相位差的变化,表现为最佳驱动信号相位差的变化。
  电机调速方式的选择(Select)超声电机的调速方式主要有调频、调相和调压三种。6、7分别给出了两相驱动信号的频率、幅值和相位差的变化对纵扭型超声电机堵转力矩和空载转速的影响。
  给出了驱动信号频率与堵转扭矩和空载转速的关系(测试(TestMeasure)条件(tiáo jiàn)为纵振电压340V,扭振电压500V,预压力326N)。在共振频率处,电机的堵转扭矩和空载转速最高。图中的空载转速曲线有两个波峰,分别对应纵振和扭振共振频率。由于纵振、扭振频率不能完全重合,往往有一个频率差,因此在共振点附近调频调速,对应的转速的变化很不规律。图6给出了电压与堵转扭矩和空载转速的关系(调节(adjust)纵振电压时,扭振电压保持500V,调整扭振电压时,纵振电压保持350V,驱动频率24.7kHz,预压力326N)。随着扭振电压的升高,的转速增大。
  随着纵振电压的升高,电机的转速也在增大,但是在纵振电压增大到一定值时,电机的转速反而会减小。
  这是因为此时纵振振幅过大,造成转子(rotor)脱离定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座),电机工作(job)状态变得不稳定(说明:稳固安定;没有变动),转速反而减小。
  频率与堵转扭矩和空载转速的关系驱动电压幅值与堵转力矩和空载转速的关系从相位与空载转速的关系曲线(测试条件为纵振电压220V,扭振电压550V,预压力284N,频率24.7kHz)可以看出,调相可以很好地调节速度,但是在正反转换向时,对应一小段相位差(约30°)电机转速为0.电机获得最大力矩时两相驱动信号电压的相位差并不是90°,而是在30°和230°附近。
  结论结果表明,预压力、驱动信号的幅值等因素的变化会引起了振子纵、扭共振频率的变化,导致纵、扭共振频率的不一致,从而在激励(Excitation)时引起纵、扭振动相位差的变化。纵、扭共振频率的一致性不好时,驱动信号的频率和相位差的变化也会引起纵、扭振动相位差的变化。相位差的变化会进一步引起电机转速和转矩的变化。为了使电机稳定工作,必须对两相驱动信号相位差进行调整。为了减小这些因素对电机工作稳定性(The stability of)的影响,应该尽量保持振子纵、扭振动频率的一致性。
  本文还对纵扭型超声电机的调速方式进行了研究(research),认为在调频、调相和调压三种调速方式中,调相调速更有利于纵扭型超声电机稳定工作。
  
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