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  • 神行问答326:针对内置式永磁同步电机扭矩计算公式,恒扭矩和恒功率阶段:永磁磁链、dq轴电感分别是计算的,计算理论、公式是什么?参考答案:1、电机控制的核心方程很多,最常用的公式下所示:2、电机控制的关键...

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    神行问答326:

    针对内置式永磁同步电机扭矩计算公式,恒扭矩和恒功率阶段:永磁磁链、dq轴电感分别是计算的,计算理论、公式是什么?

    参考答案:

    1、电机控制的核心方程很多,最常用的公式下所示:

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    2、电机控制的关键在于利用实际电压平台和电驱动系统支持的峰值电流,这个电流与电驱动匹配有关,我们常称其为三相电流的峰值。

    3、永磁同步电机控制有几个阶段,例如较低转速峰值扭矩区(MTPA),这个区域最主要看电流,用如下图所示公式计算电机控制最关键的id与iq,达到最小电流控制最大扭矩的目的。这个时候最重要工作是关注电流,由于转速不高,电压控制不需要特别关注。用上图转矩方程与下图电流限制方程即可完成此阶段的计算。

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    将(1)式代入(3)式,可得:

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    4、当转速越来越高,我们就需要关注电压,这个时候需要加入电压限制方程,即图一的弱磁控方程,多目标求解合适的id与iq,这个阶段属于恒功率区间;

    5、转速继续上升,我们需要不断关注扭矩,这个时候又要不断更新目标转矩最大值,这个最大值再不断下降。结合前几个步骤然后不断用电流,电压,转矩限制解方程求得最好的一组或者几组id与iq。MTPV时候关注转速是否可以越来越高,控制效率可能下降,汽车上一般不用,也就是极限弱磁三区;

    6、上述步骤完成,大致可以得到如下图所示的控制组合图。

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    参考答案提供者--驱动视界专家群:比亚迪-周星星

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  • 三相电机的转速问题

    2009-05-08 09:03:00
    三相电机转速有计算公式的,同步转速n=60f/P,f是电源频率,P是电机的极对数(P=1、2、3、……)。 所以,f=50Hz的电源,转速有3000,1500,1000,750…… 但电动机一般为异步电机,所以转子转速比同步转速稍低一些...

     三相电机转速有计算公式的,同步转速n=60f/P,f是电源频率,P是电机的极对数(P=1、2、3、……)。
    所以,f=50Hz的电源,转速有3000,1500,1000,750……
    但电动机一般为异步电机,所以转子转速比同步转速稍低一些,比如同步转速为1500r/min的电机,实际转速在1420-1495之间,3000r/min的电机,实际转速在2900-2970之间,等等

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  • ework2.0机械设计

    2020-03-26 21:08:40
    2、转速——(电机同步转速计算,已知频率、极数求转速计算。转速--线速互算。) 3、扭矩——(扭矩与功率互算,力矩计算。) 4、压强——(压强、压力、直径互算。) 5、换算——(单位换算包括:长度、质量、体积...
  • R 机械设计2.1.rar

    2020-03-26 21:05:11
    2、转速——(电机同步转速计算,已知频率、极数求转速计算。转速--线速互算。) 3、扭矩——(扭矩与功率互算,力矩计算。) 4、压强——(压强、压力、直径互算。) 5、换算——(单位换算包括:长度、质量、体积...
  • 2、转速——(电机同步转速计算,已知频率、极数求转速计算。转速--线速互算。) 3、扭矩——(扭矩与功率互算,力矩计算。) 4、压强——(压强、压力、直径互算。) 5、换算——(单位换算包括:长度、质量、体积...
  • 永磁同步电机最大转矩电流比仿真

    千次阅读 热门讨论 2019-05-07 19:54:03
    一.因为电机是凸极式电机,所以电流环的交直轴的PI参数是不一样,但电流环的PI还是用自己总结的PI...二 这几天把针对永磁同步电机矢量控制Id=0控制的电流环和转速环PI计算方法整理一下,也整理了最大转矩电流比控制...

    qq:1471855958

     

    一.因为电机是凸极式电机,所以电流环的交直轴的PI参数是不一样,但电流环的PI还是用自己总结的PI算法计算,方法不变。而转速环的PI由于直轴电流不为0,即电磁转矩存在磁阻转矩,它计算转速环的方法不适用,只能试调。仿真模型加了前馈解耦环节,是subsystem3和subsystem4。

    二 这几天把针对永磁同步电机矢量控制Id=0控制的电流环和转速环PI计算方法整理一下,也整理了最大转矩电流比控制的计算Id和Iq,避免以后每次都从头开始,太浪费时间。

    三 仿真模型

    电流波形

    转速波形

    转矩波形

     

     

     

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  • 该策略通过分析电动机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,建立了考虑铁损的永磁同步电动机数学模型,导出了效率最优时的定子磁链幅值;将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,构成了效率最优的永磁同步电动机...
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  • 文中送电机伺服电机选型计算课件及步进电机计算PPT,有需要的朋友可以通过领取方式免费获取!电机选型需要的基本内容有:所驱动的负载类型、额定功率、额定电压、额定转速、其他条件。一、所驱动的负载类型这个得反...

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    电机选型需要的基本内容有:所驱动的负载类型、额定功率、额定电压、额定转速、其他条件。

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    一、所驱动的负载类型

    这个得反过来从电机特点说。电机可以简单划分为直流电机和交流电机,交流又分为同步电机和异步电机。

    1、直流电机

    直流电机的优点是可以方便地通过改变电压调节转速,并可以提供较大的转矩。适用于需要频繁调节转速的负载,如钢厂的轧机,矿山的提升机等。但现在随着变频技术的发展,交流电机也可以通过改变频率来实现调节转速。不过虽然变频电机价格比普通电机贵不了多少,但变频器价格在整套设备中占据主要部分,所以直流电机还有一个优点是便宜。

    直流电机的缺点在于结构复杂,任何设备只要结构复杂,必然导致故障率增加。直流电机相比于交流电机,除了绕组复杂(励磁绕组、换向极绕组、补偿绕组、电枢绕组),还增加了滑环、电刷和换向器。不仅对制造商的工艺要求高,而且后期维护成本也相对较高。因此直流电机在工业应用中是处在一个逐渐没落但过渡阶段仍有用武之地的尴尬境地。如果用户资金比较充裕的话,建议选择交流电机配变频器的方案,毕竟使用变频器也带来很多好处,这个不细说了。

    2、异步电机

    异步电机的优点在于结构简单,性能稳定,维护方便,价格便宜。且制造工艺上也是最简单的,曾听车间的老技师说过,装配一台直流电机的所用工时,可以完成差不多功率的两台同步电机或者四台异步电机,由此可见一斑。因此异步电机在工业中得到了最广泛的应用。

    异步电机又分为鼠笼型电机和绕线型电机,其区别在于转子。

    鼠笼型电机转子由金属条制成,铜制或铝制。铝的价格比较低,我国又是铝矿大国,在要求不高的场合应用广泛。但铜的机械性能和导电性能都好于铝,就我所接触的绝大部分都是铜制转子。鼠笼型电机在工艺上解决了断排的问题后,可靠性远远超过绕组型转子的电机。而其缺点在于,金属转子在旋转的定子磁场中切割磁感线获得的转矩较小,且起动电流较大,对起动力矩要求较大的负载难以胜任。尽管增加电机铁心长度可以获得更多的转矩,但力度十分有限。绕线型电机在启动时通过滑环给转子绕组通电,形成转子磁场,与旋转的定子磁场相对运动,因此获得转矩更大。且在启动过程中串联水电阻来降低启动电流,水电阻由成熟的电控装置控制随启动过程改变阻值。适用于轧机、提升机等负载。由于绕线型异步电机相对鼠笼型电机增加了滑环、水电阻等,在整体设备价格上有一定提高。其与直流电机相比,调速范围较为狭窄且转矩相对较小,相应价值也低。

    然而异步电机由于给定子绕组通电建立旋转磁场,而绕组属于电感性元件不做功,要从电网中吸收无功功率,对电网冲击很大。直观体验有大功率电感性电器接入电网时,电网电压下降,电灯亮度一下都降低。因此供电局对异步电动机的使用会有所限制,这也是很多工厂必须考虑的地方。部分用电大户如钢厂、铝厂等,选择建立自备电厂,形成自己独立的电网,以减免对异步电动机的使用限制。所以异步电动机如果要满足大功率负载使用,需配备无功功率补偿装置,而同步电动机则可通过励磁装置向电网提供无功功率,功率越大同步电动机的优势就越明显,由此产生了同步电动机的舞台。

    3、同步电动机

    同步电动机的优点除了过励状态可以补偿无功功率外,还包括

    1)同步电动机的转速严格遵守n=60f/p,可以精确控制转速;

    2)运行稳定性高,当电网电压突然下降,其励磁系统一般会强行励磁,保证电动机运行稳定,而异步电动机转矩(与电压平方成正比)则会大幅下降;

    3)过载能力比相应异步电动机大;4)运行效率高,尤其是低速同步电动机。

    同步电动机无法直接启动,需要异步启动或变频启动。异步启动指同步电动机在转子上装有类似于异步电机笼式绕组的启动绕组,在励磁回路中串接约为励磁绕组电阻值10倍的附加电阻来构成闭合电路,把同步电动机的定子直接接入电网,使之按异步电动机启动,当转速达到亚同步转速(95%)时,再切除附加电阻的启动方式;变频启动不多赘述。所以同步电动机缺点之一是需要为启动增加额外的设备装置。

    同步电机是靠励磁电流运行的,如果没有励磁,电机就是异步的。励磁是加在转子上的直流系统,它的旋转速度和极性与定子是一致的,如果励磁出现问题,电动机就会失步,调整不过来,触发保护“励磁故障”电动机跳闸。所以同步电动机缺点之二是需要增加励磁装置,以前是由直流机直接供给,现在大多由可控硅整流供给。还是那句老话,结构越复杂、设备装置越多,故障点就越多,故障率越高。

    根据同步电机的性能特点,其应用主要在提升机、磨机、风机、压缩机、轧机、水泵等负载上。

    综上所述,选择电动机的原则是电动机性能满足生产机械要求的前提下,优先选用结构简单、价格便宜、工作可靠、维护方便的电动机。在这方面交流电动机优于直流电动机,交流异步电动机优于交流同步电动机,鼠笼型异步电动机优于绕线型异步电动机。

    负载平稳,对起、制动无特殊要求的连续运行的生产机械,宜优先选用普通鼠笼型异步电动机,其广泛用于机械、水泵、风机等。

    起动、制动比较频繁,要求有较大的起动、制动转矩的生产机械,如桥式起重机、矿井提升机、空气压缩机、不可逆轧钢机等,应采用绕线式异步电动机。

    无调速要求,需要转速恒定或要求改善功率因数的场合,应采用同步电动机,例如中、大容量的水泵,空气压缩机、提升机、磨机等。

    调速范围要求在1∶3以上,且需连续稳定平滑调速的生产机械,宜采用他励直流电动机或用变频调速的鼠笼式异步电动机或同步电机,例如大型精密机床、龙门刨床、轧钢机、提升机等。

    要求起动转距大,机械特性软的生产机械,使用串励或复励直流电动机,例如电车、电机车、重型起重机等。

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    讲解电机选型

    步进电机用途相当广泛,其需求量也是相当的大。作为采购和新入行的业务人员一定有很多疑问,比如步进电机怎么选型,或者如何选择步进电机。小编就和您一起分享一下步进电机怎么选型,如何选择步进电机。

    1、步进电机怎么选型,如何选择步进电机。大家知道吗,步进电机转矩的选择步进电机的保持转矩,近似于传统电机所称的“功率”。当然,有着本质的区别。步进电机怎么选型,步进电动机的物理结构,完全不同于交流、直流电机,电机的输出功率是可变的。如何选择步进电机。通常根据需要的转矩大小(即所要带动物体的扭力大小),来选择哪种型号的电机。大致说来,扭力在0.8N.m以下,选择20、28、35、39、42(电机的机身直径或方度,单位:mm);扭力在1N.m左右的,选择57电机较为合适。扭力在几个N.m或更大的情况下,就要选择86、110、130等规格的步进电机。

    2、 如何选择步进电机,在选型过程中步过电机转速的选择对于电机的转速也要特别考虑。因为,电机的输出转矩,与转速成反比。就是说,步进电机在低速(每分钟几百转或更低转速,其输出转矩较大),在高速旋转状态的转矩(1000转/分--9000转)就很小了。当然,有些工况环境需要高速电机,就要对步进电动机的线圈电阻、电感等指标进行衡量。如何选择步进电机,选择电感稍小一些的电机,作为高速电机,能够获得较大输出转矩。反之,要求低速大力矩的情况下,就要选择电感在十几或几十mH,电阻也要大一些为好。

    3、步进电机怎么选型,步进电机空载起动频率的选择步进电机空载起动频率,通常称为“空起频率”。这是选购电机比较重要的一项指标。如果要求在瞬间频繁启动、停止,并且,转速在1000转/分钟左右(或更高),通常需要“加速启动”。步进电机怎么选型,如果需要直接启动达到高速运转,最好选择反应式或永磁电机。这些电机的“空起频率”都比较高。

    4、步进电机怎么选型, 步进电机的相数选择步进电机的相数选择,这项内容,很多客户几乎没有什么重视,大多是随便购买。其实,不同相数的电机,工作效果是不同的。步进电机怎么选型,相数越多,步距角就能够做的比较小,工作时的振动就相对小一些。大多数场合,使用两相电机比较多。在高速大力矩的工作环境,选择三相步进电机是比较实用的。

    5、步进电机怎么选型, 针对步进电机使用环境来选择特种步进电机能够防水、防油,用于某些特殊场合。例如水下机器人,就需要防水电机。如何选择步进电机,对于特种用途的电机,就要针对性选择了。

    步进电机有步距角(涉及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。

    1、步距角的选择电机的步距角取决于负载精度的要求,将负载的最小分辨率(当量)换算到电机轴上,每个当量电机应走多少角度(包括减速)。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二、四相电机)、1.5度/3度(三相电机)等。

    2、静力矩的选择步进电机的动态力矩一下子很难确定,我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载,而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时(一般由低速)时二种负载均要考虑,加速起动时主要考虑惯性负载,恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下,静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好,静力矩一旦选定,电机的机座及长度便能确定下来(几何尺寸)

    3、电流的选择静力矩一样的电机,由于电流参数不同,其运行特性差别很大,可依据矩频特性曲线图,判断电机的电流(参考驱动电源、及驱动电压)

    4、力矩与功率换算步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的,一般只用力矩来衡量,力矩与功率换算如下:P= Ω·MΩ=2π·n/60P=2πnM/60其P为功率单位为瓦,Ω为每秒角速度,单位为弧度,n为每分钟转速,M为力矩单位为牛顿·米P=2πfM/400(半步工作)其中f为每秒脉冲数(简称PPS)

    (二)、步进电机应用中的注意点

    1、步进电机应用于低速场合---每分钟转速不超过1000转,(0.9度时6666PPS),最好在1000-3000PPS(0.9度)间使用,可通过减速装置使其在此间工作,此时电机工作效率高,噪音低。

    2、步进电机最好不使用整步状态,整步状态时振动大。

    3、由于历史原因,只有标称为12V电压的电机使用12V外,其他电机的电压值不是驱动电压伏值,可根据驱动器选择驱动电压(建议:SL57采用直流24V-36V,SL86采用直流50V,SL110采用高于直流80V),当然12伏的电压除12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源,不过要考虑温升。

    4、转动惯量大的负载应选择大机座号电机。

    5、电机在较高速或大惯量负载时,一般不在工作速度起动,而采用逐渐升频提速,一电机不失步,二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。

    6、高精度时,应通过机械减速、提高电机速度,或采用高细分数的驱动器来解决,也可以采用5相电机,不过其整个系统的价格较贵,生产厂家少,其被淘汰的说法是外行话。

    7、电机不应在振动区内工作,如若必须可通过改变电压、电流或加一些阻尼的解决。

    8、电机在600PPS(0.9度)以下工作,应采用小电流、大电感、低电压来驱动。

    9、应遵循先选电机后选驱动的原则。

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