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      [电机应用] 无刷电机三大重要常数

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      楼主
      本帖最后由 AutochipsMCU 于 2020-2-17 16:31 编辑

      无刷电机有三个非常重要的常数,分别是:转矩常数KT,反电动势常数KE,转速常数Kn。这些常数代表了无刷电机的基本特征和由这些基本特征所产生的无刷电机机械特性。
      下面介绍无刷电机的转矩常数KT:

      由? KT = T'/I可知,?KT表示的是电机在单位电流时所能产生的转矩,就是加给电机一定转矩就决定了电机需要多少电流。电机的?KT越大,单位电流所产生的转矩就越大。电机的?KT越大,电机产生一定转矩所需要的电流就越小。这是电机的转矩常数与电机机械特性之间的联系所在。特别需要指出的是:由于受电机电感和控制器的影响,无刷电机的T-n,T-I曲线不是理论上的直线(斜率不是固定的),有时T-I曲线很弯曲,T-n,T-I曲线上各点的?KT值是不等的。但是如果把N认定是一个恒量,而把Φ认定为“有效工作”磁通,可以理解成是一个恒量。无刷电机的“物理”转矩常数?KT是由两个恒定的物理量N,Φ所决定的。电机的“机电”转矩常数?KT应该表示为? KT=T/(I-I0),表达电机的单位电流输出多少转矩,?? KT=T/(I-I0)和? ?KT=NΦ/(2π)是相对应的,有内在联系。

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      沙发
       楼主 | 2020-2-17 15:43 | 只看该作者
      本帖最后由 AutochipsMCU 于 2020-2-17 15:52 编辑

      无刷电机的反电动势常数???KE

      感应电动势常数?KE表示电机在单位转速时能产生的感应电压,在电机中,称为反电动势常数。可以从公式中看出:如果要求某电机要达到指定的反电动势常数,只有N与Φ的乘积达到预定值就可以了。一个无刷电机定子的磁钢材料确定了,则是Φ定值,电机电枢工作绕组匝数W=N/2的多少就决定了?KE
      当电机a确定后,?KE?仅与N和这Φ两个变量有关,所以电机的性能主要与电机内部的N,Φ有关,电机的?KE?是电机设计中的关键常数。
      E是电机在该转速时线圈产生的电动势,即反电动势。因为U=E+IR,电机的内阻越小,则E越接近电机输入电压U;当电机的电阻等于零时,则E=U。当电机的内阻等于零时,不管电机接收的转矩大小,电机的转速n恒等于电机的理想空载转速n'0。因此,若电机内阻越大,电磁转矩变化ΔT,电机转速变Δn化就更大。因此n'0或电机的反电动势常数?KE?决定了电机转速的上限。同时?KT??等效决定了电机转速的上限。




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      板凳
       楼主 | 2020-2-17 15:51 | 只看该作者
      本帖最后由 AutochipsMCU 于 2020-2-17 15:54 编辑

      无刷电机的转速常数Kn
      无刷电机没有负载时的运行称为电机空载运行,这时电机的运行转速称为空载转速n0。电机加了负载转矩后,电机的转速会随着负载转矩T的加大几乎成比例的下降。电机转速下降速率小,那么电机的特性就硬。如果电机一有负载,电机的转速就下降得非常快,那么电机的特性就非常软。这样必须用电机的转速常数Kn对电机进行考核。
      电机出轴上没有负载时称为电机空载,实际电机是有负载的,例如电机轴承对电机转子的摩擦力产生的摩擦转矩,电机转子转动时的风阻所产生的风摩损耗,电机的铁损。这些损耗都是电机在空载时的损耗P0,把这些归结于电机的空载转矩T0,如果没有这些损耗,电机在空载时的转速会比现在的空载转速高,这个没有空载转矩T0的转速,称为电机的理想空载转速n'0

      Kn表示电机在单位转矩时电机转速下降的值。这表明:当电机受到T的转矩时,就可以知道电机会从空载转速n0下降到n的数值。
      即n=n0-KnT。
      当电机增加一定转矩T时,就可以知道电机会因此下降多少转速,即:
      Δn=KnΔT
      Kn越大,单位转矩使电机的转速下降越大。
      无刷电机中,电机的电源电压确定后,电机的KT,KE,R,n0都是定值。
      电机的转速n和电机的负载转矩是一一对应的,已知这些值,转速也就可以计算出来。








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      地板
      | 2020-2-18 09:19 | 只看该作者
      嗯。您说的这三个要素,都是涉及到驱动的吧。

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      5
      | 2020-2-18 09:19 | 只看该作者
      估计用户最关心的电机的要素:电压、功率、转矩、极对数、转速

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      6
       楼主 | 2020-2-18 09:23 | 只看该作者
      GREENjim 发表于 2020-2-18 09:19
      估计用户最关心的电机的要素:电压、功率、转矩、极对数、转速

      这个只是让大家理解电机内在的一些特性。控制最关心的输入要素U、I和输出要素T、n准备下一个帖子介绍。

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      7
      | 2020-2-18 09:33 | 只看该作者
      AutochipsMCU 发表于 2020-2-18 09:23
      这个只是让大家理解电机内在的一些特性。控制最关心的输入要素U、I和输出要素T、n准备下一个帖子介绍。{: ...

      这个极对数,是不是极对数越小,转速越高?和交流三相电机的计算方法差不多?

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      fcccc 2020-2-25 20:29 回复TA
      上面说错了,2kHZ频率,如果保证每个扇区有3个脉冲,那就36Khz.时间只有27us. 
      fcccc 2020-2-25 19:58 回复TA
      基本上是这么一个规律,高速电机一般极对数都比较少,为了降低涡流损耗,以及降低控制器的电转速. 1对极bldc跑120000rpm,FOC频率2Khz,必须在500us内完成所有计算,还得有点闲暇处理上层事务,否则CPU load 超100%没法玩. 
      8
       楼主 | 2020-2-18 09:53 | 只看该作者
      god9987 发表于 2020-2-18 09:33
      这个极对数,是不是极对数越小,转速越高?和交流三相电机的计算方法差不多? ...

      我们平时见到的电机,看上去都是极对数越大的,额定转速就比较小。
      比如电动自行车的轮毂电机,23对级,转速500rpm/min。一般的风机 3对级,转速3000rpm/min。
      但是极对数和转速并不是因果关系,极对数只是电机机械频率和电频率对应关系的一个参数。

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      9
      | 2020-2-24 21:35 | 只看该作者
      越看越糊涂了,当我们使用的时候,我们需要注意那几个参数呢?控制哪几个就好了

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      10
       楼主 | 2020-2-25 11:03 | 只看该作者
      piteqiu 发表于 2020-2-24 21:35
      越看越糊涂了,当我们使用的时候,我们需要注意那几个参数呢?控制哪几个就好了 ...

      不好意思,只是补点理论知识。简单的控制不用关注

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      11
      | 2020-2-25 11:08 | 只看该作者
      AutochipsMCU 发表于 2020-2-17 15:51
      无刷电机的转速常数K
      无刷电机没有负载时的运行称为电机空载运行,这时电机的运行转速称为空载转速n。电机 ...

      啊啊啊啊!!!看不懂啊看不懂,有没有些浅显易懂的科普关照一下电机小白?

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