伺服电动机机电时间常数的测试方法
毛鼎品 莫会成(西安微电机研究所)
1引 言
机电时间常数是伺服电动机的一个重要性能指标。理论上它是由电气时间常数和机械时间常数所组成,但不是简单的线性叠加关系,因而要从机电时间常数的测量值中,将两者分开是很困难的。机电时间常数的测试方法很多,“电势法”和“电流法”是普遍采用的方法。实践表明,用这两种方法测得的数据并不完全一致。通常在有关标准或产品技术条件中都规定,用“电势法”或“电流法”测试时间常数时,电动机应处于空载起动过程,但实际使用中,有时需要在某种负载下测试.其结果又会怎样呢?还有,实测的起动过程曲线有时出现振荡现象,这种振荡现象是在什么情况下发生,此时“电势法和“电流法”两种结果又有什么关系?本文通过“数值计算”求解伺服电动机机电时间常数测试过程中的微分方程,并进行讨论。
2测试方法和原理
有关标准或产品技术条件规定,伺服电动机机电时间常数测试方法有电势法和电流法。
2.1电势法
电动机同轴带测速发电机,由测速发电机所增加的负裁应尽量小。试验时电动机空载,先加以额定励磁电压,然后将额定电枢电压阶跃式加入电枢两端,用示波器摄取测速发电机电势随转速变化的波形,从波形图上求取对应电枢转速从零加速到稳定空载转速
2.2电流法
在电动机的电枢回路中串入合适的采样电阻r(也可用量程合适的电流表内阻代替),采样电阻对电枢回路电阻的影响应尽量小。试验时电动机空载,先加以额定励磁电压,然后将额定电枢电压阶跃式加入串有采样电阻的电枢回路两端,用示波器摄取采样电阻两端电压降(正比于电枢电流)随转速变化的波形,从波形图上求取对应电枢转速从零加速到稳定空载转速的百分之63. 2所需的时间。典型的测试衄线如图2所示。
3数值计算
3.1数学模型
无论是“电势法”或“电流法”,当不考虑铁耗电阻时,在机电时间常数的测试过程中,都满足以下两个方程,即
电压平衡方程式
转矩平衡方程式
kt和kt分别为电动机的反电势常数和力矩常数。在mlvs单位制中将式(3)、(1)和(5)代入式(i)和(2).则有
将以上两式进行整理,并写成矩阵形式
3.2计算实例
根据式(8)数学模型,用露一ⅳ法对某直流伺服电动机的起动过程进行数值计算。
电机参数
3.2.1计算类别
曲线并由所得曲线求取相应的机电时间常数t(电势法)和r(电流法)。并由所得曲线求取相应的机电时间常数时起动过程的曲线,并由所得曲线求取相应的机电时间常数t和z。
3.2.2计算结果
根据三种计算类别计算所得数据绘制出曲线。由这些曲线得到的,电势法、电流法和电枢电流上升到景大值的时间如附表所示
|