发布2012年产品选型手册
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直流力矩电动机的特点与选用:
永磁式直流力矩电动机属于一种低转速、大扭矩、可以堵转的伺服电动机,由于直流力矩电机的特殊性能,在选用时按堵转转矩和转速来选用。图1为永磁直流力矩电动机的工作特性,永磁直流力矩电动机,根据电机规格表中的峰值堵转转矩和最大空载转速作出特性曲线,再根据连续堵转转矩指标作出连续工作区,被选电机的峰值堵转转矩必须大于最大负载转矩,包括摩擦转矩和加速转矩,并留一定的安全系数,而对应连续工作区的转矩、转速又能满足负载工作点长期运行的要求,同时电机的外形安装尺寸和重量也应符合要求。
图2表示力矩电机的运行特性。图上是由一系列速度-转矩特性所组成。横坐标代表转矩,纵坐标代表转速,每一斜线代表某一电压下的速度-转矩曲线。这组曲线可以提供力矩电机在任何速度、转矩或外加电压情况下工作点的情况(4象限运行)。标有4个双曲线以外的区域为换向不良区。
Ⅰ象限运行在正向转矩、正向转速,为电动运行状态。
Ⅲ象限运行在负向转矩、负向转速,电压为负,亦为电动运行状态。
Ⅱ象限运行在负向转矩、正向转速,为发电运行状态或制动运行状态。相当于电机被外机械拖动超过给定控制电压方向的转速;或大于电机负向转矩而拖动电机正向旋转。
Ⅳ象限运行在正向转矩、负向转速,为制动运行状态或发电运行状态。相当于负载大于电机堵转转矩而拖动电机反向旋转;或在负向电压下拖动电机超过给定控制电压方向的转速。根据以上力矩电机的四象限运行特性就可以灵活地选用电机以 适应各种系统运行状态。
开环控制与闭环控制:
开环控制:只对电机电枢两端的电压进行控制,对电机运行情况无检测环节;控制精度和抑制干扰的特性都比较差。
闭环控制:闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的,利用电机输出量同反馈(测速发电机、光电编码器、旋转变压器、高精度电位计等)的偏差对系统进行控制,可获得比较好的控制性能。闭环控制系统又称反馈控制系统。 反馈,通过反馈建立起输入(原因)和输出(结果)的联系。使控制器可以根据输入与输出的实际情况来决定控制策略,以便达到预定的系统功能。根据反馈在系统中的作用与特点不同可以分正反馈和负反馈两种,这里不做过多介绍。
应用直流力矩电机只是在某些要求不高的场合采用开环运行,即简单地加以一定控制电压使电机运转,或采用功率驱动器和脉宽调制调速,但没有闭环反馈量,由于电机本身的转矩波动和负载的外来干扰转矩的影响,如负载自身的传动摩擦和振动,因而不可能达到高精度、低转速平稳运行的目的。直流力矩电机主要用于直接驱动闭环控制伺服系统中(位置系统和速度系统)。
直流力矩电机闭环运行基本组合:
1、配低速测速发电机做高精度低速稳速伺服;
2、配高精密电位器做高精度模拟位置伺服;
3、配正余弦旋转变压器做高精度位置伺服;
4、配光电旋转编码器或光栅尺做高精度位置伺服。
各系列直流力矩电机的参数范围:
序号 |
系列及 机座号 |
转矩(N.m)范围 |
转速(rpm)范围 |
电压范围 | |||
小 |
大 |
低 |
高 |
低 |
高 | ||
1 |
45LY |
0.061 |
0.123 |
2200 |
4200 |
12 |
27 |
2 |
45LYX |
0.22 |
0.44 |
2200 |
3300 |
12 |
27 |
3 |
50LYX |
|
|
|
|
12 |
27 |
4 |
55LY |
0.123 |
0.245 |
1500 |
2400 |
12 |
27 |
5 |
55LYX |
0.42 |
0.84 |
1500 |
2000 |
12 |
27 |
6 |
70LY |
0.314 |
0.637 |
900 |
1400 |
27 |
48 |
7 |
70LYX |
0.5 |
2 |
890 |
1500 |
27 |
48 |
8 |
90LY |
0.686 |
1.373 |
450 |
750 |
27 |
48 |
9 |
90LYX |
0.7 |
4.2 |
460 |
750 |
27 |
48 |
10 |
110LY |
1.266 |
2.452 |
400 |
600 |
12 |
27 |
11 |
110LYX |
3.33 |
10 |
350 |
520 |
27 |
48 |
12 |
J110LYX |
5 |
8 |
220 |
350 |
27 |
48 |
13 |
130LY |
1.716 |
3.432 |
400 |
600 |
27 |
60 |
14 |
130LYX |
5.5 |
11 |
300 |
420 |
27 |
48 |
15 |
160LY |
4.9 |
7.36 |
130 |
160 |
27 |
60 |
16 |
160LYX |
11.8 |
30 |
120 |
190 |
|
|
17 |
J160LYX |
|
|
|
|
|
|
18 |
NH160LYX |
11 |
60 |
80 |
190 |
27 |
48 |
19 |
250LYX |
30 |
90 |
80 |
120 |
48 |
60 |
20 |
SYL |
0.049 |
39.2 |
55 |
1300 |
20 |
36 |
各系列直流力矩电机机座号一般为整装式安装止口直径或分装式定子外径,有个别型号为客户定制外形尺寸不遵循此标准。
直流力矩电机的选用实例
1.一般参数的计算及相互关系
在计算力矩电机各参数时个参数之间的关系如下:
电压与转速成正比,电流与转矩成正比,同一电压下转速与转矩成反比;
在不同电压下计算转速时计算方法如下:
型号 |
峰值堵转 |
最大空 |
| ||||||
载转速 | |||||||||
转矩 |
电流 |
电压 |
功率 |
(r/min) |
转矩 |
电流 |
电压 |
功率 | |
(N.m) |
(A) |
(V) |
(W) |
|
(N.m) |
(A) |
(V) |
(W) | |
70LY51 |
0.314 |
1.79 |
27 |
48.3 |
1400 |
0.1716 |
0.96 |
14.5 |
13.92 |
按上表参数计算10V时空载转速:
计算方法如下:=10271400=518r/min
计算10V时堵转转矩:
计算方法如下:=10270.314=0.1163N.m
27V转速100转时的转矩和电流:
计算方法如下:
计算方法如下:
M=(1-1001400)0.314=0.2915 N.m
I=(1-1001400)1.79=1.66A
已知转矩或电流计算转速:
计算方法如下:
3.直流力矩电机在闭环系统选用程序
控制系统一般分为位置系统、速度系统和张力系统。位置系统除选用力矩电机外还要选用位置误差测量传感器,如光电编码器、旋转变压器等,要同轴连接。速度系统除选用力矩电机外还要选用测速发电机,同轴连接,或选用力矩—测速发电机组,张力系统可分为开环张力系统和闭环张力系统,闭环张力系统则需要选择力传感器。
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