對永磁直流力矩電機(jī)并聯(lián)使用的評價(jià)

中圖分類號:T號:100126848(2007022*******

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編對永磁直流力矩電機(jī)并聯(lián)使用的評價(jià)張文海,伯承,徐

麗成都精密電機(jī)廠,成都收稿日期:2006211209

610500生產(chǎn)實(shí)踐中,將兩臺同型號規(guī)格的分裝式永磁直流力矩電機(jī)并聯(lián)通電驅(qū)動(dòng)同一負(fù)載。這種使用方法優(yōu)劣如何本文對此作一評價(jià)。1

并聯(lián)使用有何優(yōu)點(diǎn)?直流電動(dòng)機(jī)在相同體積、相同極數(shù)、相同磁通密度、相同電樞電流條件下電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電樞直徑成正比,就是說在其他條件不變的情況下轉(zhuǎn)矩故直流力矩電動(dòng)機(jī)大都作成扁平狀,此獲得大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。但是直流電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)速與電樞半徑成反比,永磁直流力矩電機(jī)不可能二者兼顧。要獲得大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩就只能獲得低的空載轉(zhuǎn)速,可能既要獲得大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩又要獲得較高的空載轉(zhuǎn)速。這一矛盾可不可以解決以。解決的方法就是將兩臺同型號規(guī)格的永磁直流力矩電機(jī)并聯(lián)使用,樣,就可以在原堵轉(zhuǎn)電壓不變的情況下,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩增大原電機(jī)的(堵轉(zhuǎn)電流亦增大1倍而空載轉(zhuǎn)速仍保持原電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速,會因增大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩而降低原電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速。這就是永磁直流力矩電機(jī)并聯(lián)使用的主要優(yōu)點(diǎn)。除此之外因外經(jīng)增加還可節(jié)約空間徑向尺寸,電機(jī)安裝有利。下面是一種永磁直流力矩電動(dòng)機(jī)(型號:X021單臺使用和兩臺并聯(lián)使用的實(shí)際測試記錄。電機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)為載電壓70V;空載轉(zhuǎn)速in;續(xù)堵轉(zhuǎn)電流連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩115Nm;峰值堵轉(zhuǎn)電流峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩?兩臺并聯(lián)相關(guān)數(shù)據(jù)為:空載電壓70V;空載轉(zhuǎn)速in;續(xù)堵轉(zhuǎn)電流9A;連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩?m;峰值堵轉(zhuǎn)電流40A;峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩?。實(shí)測結(jié)果如表。

表1

實(shí)測結(jié)果電機(jī)狀況U0/VinI0/AIk1/ATk1/N?Uk1/VIk2/ATk2/Nmk2/V單臺1#70166001714151180141420711865102#7016550175415117714172071206816臺并聯(lián)7015831150910316151240141236817從表中可以看出,、2#

兩臺電機(jī)并聯(lián)后,樣在空載電壓70V條件下,空載轉(zhuǎn)速nin,與單臺空載轉(zhuǎn)速幾乎不變。但峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩在同樣堵轉(zhuǎn)電壓下均大了,點(diǎn)顯而易見。2

并聯(lián)法能增大永磁直流力矩電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩而不降低空載轉(zhuǎn)速。那么,無其他方法達(dá)到同樣目的?有,照直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩公式T=DILB/2,在電樞同樣外徑、同樣電流、同樣氣隙磁密、同樣極數(shù)條件下,長電樞鐵心長度L仍可成比例地增大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。為此可專門設(shè)計(jì)一種加長鐵心的電機(jī),高電源電壓1倍便可達(dá)到并聯(lián)同樣目的且發(fā)熱比并聯(lián)法更好。因?yàn)樵谟来胖绷髁仉姍C(jī)設(shè)計(jì)中,電勢系數(shù)Ke=KN1αDLB19(V/rin式中,K為樞槽數(shù);N1為元件匝數(shù),α為極弧系數(shù)D為電樞直徑m;L為電樞鐵心長度(,B為氣隙磁密T。從反電勢系數(shù)公式中可以看出,L增長1倍Ke必然增大1倍若電機(jī)電源電壓不變必然降低原n0的一半,n0≈U0/K。如果要保持原不變,有將電機(jī)電壓U大1倍這就是加長L要提高電源電壓的原因。再看堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩公式Tk=9155KeIK鐵心L增長,將引起反電勢系數(shù)Ke大1倍在保持原堵轉(zhuǎn)電流IK不變的情況下堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TK也必

—18對永磁直流力矩電機(jī)并聯(lián)使用的評價(jià)

張文海

胡伯承

徐麗然增大1倍。故采用加長電樞鐵心長度提高電機(jī)電源電壓的方法同樣可得到項(xiàng)一的優(yōu)點(diǎn),且發(fā)熱比兩臺電機(jī)并聯(lián)更好。但該法有一嚴(yán)重缺點(diǎn)電源電壓U高1倍片向電壓也會增高1倍,由此而產(chǎn)生電位差火花。因片間電壓Uk=U02P/K。式中,Uk為片間電壓;U0為電機(jī)電源電壓;K為換向片數(shù);為極對數(shù)。鐵心加長1倍,電源電壓提高1倍,公式中的PK不變,間電壓Uk自然增大1倍。當(dāng)然,少數(shù)電機(jī)片間電壓本來不高,大1倍也在電位差火花規(guī)定的安全電壓之內(nèi)故這種電機(jī)采用加長鐵心提高電源電壓來增大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩而不降低空載轉(zhuǎn)速是優(yōu)于并聯(lián)方法的。但大部分電機(jī)片間電壓增高1倍會超出電位差火花安全電壓之外故此仍以并聯(lián)使用為好。臺使用與并聯(lián)使用,機(jī)運(yùn)行中內(nèi)部參數(shù)變

單化是否一樣?它對電機(jī)有何影響不一樣。電機(jī)制造中,然是同一種電機(jī)但每臺電機(jī)反電勢系數(shù)的結(jié)構(gòu)參數(shù)如電樞電阻、機(jī)電時(shí)間常數(shù)、反電勢系數(shù)、空載轉(zhuǎn)速等并不完全相等。這種差異的存在,于單臺電機(jī)運(yùn)行來說,不會造成影響,而對于兩臺電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行來說堵轉(zhuǎn)時(shí)就會造成負(fù)載分配不均的現(xiàn)象,此造成并聯(lián)時(shí)每臺電機(jī)發(fā)熱均比單臺電機(jī)運(yùn)行嚴(yán)重溫升增高。如前述J110LYX021,1#

、2#2臺電機(jī)70V空載運(yùn)行時(shí)1#電機(jī)T電機(jī)I。1#、2#電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行后,空載電流I分電流后電機(jī)I01=0161A,2#電機(jī)I。可以看出并聯(lián)前電機(jī)空載電流近似相等;并聯(lián)后電機(jī)的空載電流形成了較大差異。9A堵轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流分配也有一定差異,1臺堵轉(zhuǎn)電流為,1臺堵轉(zhuǎn)電流為二者相加為9A。這種并聯(lián)負(fù)載分配不均有弊無利。但會不會造成電機(jī)燒毀答是不會,是比單臺運(yùn)行時(shí)溫升略有升高。其原因是并聯(lián)中的兩臺電機(jī)運(yùn)行中電樞電阻通電發(fā)熱能自動(dòng)不斷進(jìn)行負(fù)載平衡。假定電機(jī)初始運(yùn)行時(shí)1#電機(jī)負(fù)載大,電機(jī)負(fù)載小。電機(jī)負(fù)載大,負(fù)載電流則大,電樞電阻發(fā)熱增大變快電樞電阻增大后電樞電流隨之減小,出轉(zhuǎn)矩減小,由此將原來的部分負(fù)載轉(zhuǎn)移到電機(jī)上,現(xiàn)自動(dòng)平衡。過一段時(shí)間若電機(jī)負(fù)載變大,1#

電機(jī)負(fù)載變小。電機(jī)的發(fā)熱變化過程與初始電機(jī)發(fā)熱變化過程一樣,后造成2#電機(jī)電樞電阻增大電樞電流減小,出轉(zhuǎn)矩減小,將部分負(fù)載轉(zhuǎn)移到電機(jī)上。因電機(jī)部分負(fù)載轉(zhuǎn)移后,樞電流減小電樞電阻因發(fā)熱減小而減小電樞電流會隨之而增大,出轉(zhuǎn)矩增大,承擔(dān)2#電機(jī)轉(zhuǎn)移的部分負(fù)載。如此達(dá)到自動(dòng)平衡負(fù)載的目的所以不會造成電機(jī)燒毀。但可以從中看出,自動(dòng)平衡負(fù)載過程中兩臺電機(jī)均有短時(shí)超載現(xiàn)象所以兩臺電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行,單臺同功率運(yùn)行發(fā)熱要大一點(diǎn)溫升要高一點(diǎn)。但這樣能追求到大轉(zhuǎn)矩、高轉(zhuǎn)速的優(yōu)越性能指標(biāo),升雖然高點(diǎn)而仍在允許范圍之內(nèi)也是值得推廣的。4

兩臺永磁直流力矩電機(jī)并聯(lián)使用,能得到大轉(zhuǎn)矩、高轉(zhuǎn)速,但安裝很不方便。有無專門生產(chǎn)的并聯(lián)分裝式永磁直流力矩電機(jī)供應(yīng)有。成都精密電機(jī)廠應(yīng)用戶需要,門開發(fā)了一種并聯(lián)一體的分裝式高速力矩電機(jī),號為。它是將前述J110LYX021電機(jī)的兩個(gè)電極和兩個(gè)定子分別組合成一體,為一臺新型電機(jī)。并聯(lián)電機(jī)與單臺電機(jī)相比,電機(jī)外徑不變,只軸向長度增長1倍在電源電壓不變的情況下,能指標(biāo)卻可以增大,空載轉(zhuǎn)速卻可以不變。使用這種電機(jī)的不同之處在于,使力能指標(biāo)增大,電極電流必須增大1倍,否則電流上不去。另外,種并聯(lián)電機(jī)空載時(shí)無論單臺運(yùn)行或并聯(lián)運(yùn)行空載電流大小均一樣,似等于非并聯(lián)單臺運(yùn)行空載電流的。因直流電動(dòng)機(jī)的空載電流,幾乎全由鐵耗產(chǎn)生。故并聯(lián)力矩電機(jī),論單臺或