直流伺服电动机的占空比特性

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1、桂林电子科技大学毕业设计报告用纸第13页共13页直流伺服电动机的占空比特性摘要──本文介绍的方法是计算峰值温度上升时定子绕组的直流伺服电机上运行时的具体工作周期和扭矩值大于额定值。它还确定了为达到理想输出扭矩的最大允许时间的关系如这种温度上升峰值不会超过额定温度的绝缘从而确保有足够的绝缘寿命。一种新方法具体的说明这些占空比特性可以用来寻找达到给定扭矩最大的间就如最高温度上升任何长度所用的时间。利用这些特性当输出力矩要求在一个周期内不同时可以延长重复周期的占空比。实验数据证实了这种分析方法。导言直流伺服驱动电机用于应用，如机床高间歇扭矩明确要求在

2、重复循环各不相同，定子绕组上升的最终温度是一个确定机器生命某一类绝缘的重要因素。这些资料作为电枢温度上升而导致对某一间歇扭矩和时间上这一扭矩可以维持，它对选择正确的伺服驱动是非常重要的。这些温度上升，基于占空比参数，作出这样的假设即产品的损失和时间内总结的总时间周期导致的平均损失相当于在连续额定扭矩的损失。本文将探讨典型特征，并为给定输出扭矩确定工作地点的最大时间和最低休息时间，同时不降低寿命的额定绝缘形式，以及确定在某一输出扭矩时峰值温度上升的工作时间和关闭时间。这项分析将利用“定子绕组的热时间常数”为从试验中获得额定输出扭矩和损失，并使用此

3、参数来评价温升的概述方法。温升计算使用这一概念将与测试数据对比。分析定子绕组温度的影响造成间歇运行由于广泛的速度和转矩特性可利用于直流伺服电机，他们很少连续投放在固定的速度和负载条件下。大部分的应用需要不同的负荷和速度并在某种周期重复。电枢绕组，直流伺服电机的永磁体领域的结构，是产生热量的主要来源，从而根据不同的负载条件下的温度上升可能会超过其额定，影响到机器的寿命。通常维持平均损失超过一个运作周期的方法，与在连续额定扭矩下的亏损是一样的，并不能确保电枢绕组温度上升将不超过额定温升。最重要的因素是这个温度上升是在高转矩负载下工作时间期间。桂林电

4、子科技大学毕业设计报告用纸第13页共13页图1定子绕组温升曲线连续额定转矩和25%占空比典型直流伺服电机的热时间常数等于57分钟。电枢绕组温升决定于在直流伺服永久磁场的结构中的额定连续亏损，已发现的后续指数上升和衰减曲线按照式（20）和（23）。由于定子绕组热时间常数是独立的损耗，温度上升曲线上任何其他损失等于可以假设遵循了类似的指数曲线。最终稳定温升损耗将变成与比率之乘积。对于一个25%占空比的典型伺服系统（约4倍的额定损失），最初的定子绕组温升的测试与这一概念图完全相同如图1所示。经过分析占空比组成为在期间损耗等于而之后的期间无损耗，定子绕

5、组的温升可在结束时从式（4）和（5）获得，在时间期间，因为没有任何损耗，定子绕组温度将下降并可由式（23）计算出来取代从与等于的而获得的值。第二个周期，绕组温度在周期开始的时候高于第一周期而且温度升降率在第二周期是减少的。最初的温度上升率是一个函数表示于式（22），因此减少的结果是在第二个周期的同一期间的温升将底于在第一个周期的同一升率。同样在冷却期，在第二个周期的期间温度的降低将高于第一个周期。广义的基础上在连续周期的运行期间的温升底于前一个周期并且在连续周期关闭期间的温降高于前一个周期。这一过程将持续到后面的周期，在期间的温升与后面期间的温

6、升是一样的。在此条件下达成的定子绕组据说已达到热平衡状态，其上限温度结束于最后一个期间而下限温度结束于最后一个期间。前三个周期对电枢25%占空比的温度变化显示于图2。桂林电子科技大学毕业设计报告用纸第13页共13页图2定子绕组在25%占空比的连续三个周期的温升曲线与T1=3分和T2=9分。在期间结束的时候温升的上限是一个关于损耗与时间长度的函数，并且能利用基本公式（5）计算出给定损耗和适当的边界条件。在期间结束时的下限将变成一个周期平均损耗的函数。如果时间长度等于一个周期的平均损耗那与连续额定扭矩是一样的，那么在期间结束时的热平衡温度应该与连续

7、比率，是一样的。因此在热平衡期间结束时的温升给出为其中为在连续额定扭矩上温升的额外温升。这证明了非常重要的一个事实，即当电机运行在间歇性的占空比与相应的扭矩时电枢温升损耗将超过持续额定时的温升。的计算附录一给出了基本方程显示定子绕组温度作为时间函数。类似的方程运作对于任何特定占空比可以得出和用于计算定子绕组温度上升。下面是由这些方程假设的条件。1）定子绕组铜损耗是绕组温升的唯一损耗。2）定子绕组中的损耗不同于平方电流或平方发达扭矩。3）在通电期间很短的时间内绕组温度如线性上升，这一比例正在成正比损耗。间歇占空比运行中，一个周期总和中损耗的平均值

8、等于额定扭矩界定占空比损耗如工作时间与工作时间和休息时间总和的比率来确定桂林电子科技大学毕业设计报告用纸第13页共13页方程（2）暗示了在期间最大允许