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   直流力矩電動機的選型

在我國直流力矩電動機從20世紀(jì)60年代開始研制，70年代得到迅速發(fā)展，現(xiàn)已廣泛用于國防現(xiàn)代化和工業(yè)自動化等部門。其應(yīng)用有：慣性導(dǎo)航的穩(wěn)定平臺，單軸和多軸天線，望遠鏡的驅(qū)動，星機跟蹤系統(tǒng)的光學(xué)裝置驅(qū)動，航空照相機驅(qū)動，磁帶驅(qū)動裝置，存儲器磁鼓的驅(qū)動，潛艇潛望鏡的驅(qū)動，陪螺測試臺的驅(qū)動，空間裝置中太陽能電池的方同驅(qū)動，拉絲機的恒張力驅(qū)動，數(shù)控機床驅(qū)動，精密焊接驅(qū)動裝置，X-Y記錄儀的驅(qū)動，連續(xù)織品傳送，儀表驅(qū)動等。直流力矩電動機特別適用于要求系統(tǒng)所占的空間尺寸質(zhì)量輕、輸入功率小、動態(tài)性能要求高的場合。還特別適用于具有很高的位置精度、速度精度、較寬的調(diào)速范圍和低速無爬行的伺服系統(tǒng)。
    直流力矩電動機現(xiàn)在在我國已形成了符合我國國情的產(chǎn)品系列。我國不僅具備鑄造永磁合金的產(chǎn)品的能力，而且正在健全鐵氧體及稀土永磁的產(chǎn)品系列，推出了電機外徑從φ36～φ320mm的數(shù)十種規(guī)格的商品化產(chǎn)品．可供選用。可以根據(jù)需要的技術(shù)指標(biāo)并按照產(chǎn)品樣本提供的數(shù)據(jù)選用適合的產(chǎn)
品。對于有特殊要求的產(chǎn)品，也可經(jīng)雙方協(xié)商，由廠方研制供貨。
(一)選型要素
    直流力矩電動機的選用總的考慮是根據(jù)系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)、空間位置大小，選用適合的電動機的結(jié)構(gòu)型式、安裝方式的產(chǎn)品；根據(jù)系統(tǒng)裝置的使用環(huán)境條件及特殊要求，選擇能適應(yīng)在此條件下可靠使用的產(chǎn)品；根據(jù)系統(tǒng)裝置的技術(shù)參數(shù)要求，選擇能滿足此要求的電動機的技術(shù)參數(shù)的產(chǎn)品。在實際
使用選型中著重考慮的是直流力矩電動機的技術(shù)參數(shù)，因為它對保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行起著重要的影響作用，也就成了選型的重要選用要素。
    (1)峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。直流力矩電動機受永磁材料去磁限制的****輸入電流時，所獲得的有效轉(zhuǎn)矩，單位為N·m。
    (2)峰值堵轉(zhuǎn)電壓。電動機產(chǎn)生峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時加于電樞兩端的電壓，單位為v。
    (3)峰值堵轉(zhuǎn)電流。電動機產(chǎn)生峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時的電樞電流，單位為A。
    (4)峰值堵轉(zhuǎn)控制功率。電動機產(chǎn)生峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時的控制功率，單位為w。

     5)連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。電動機在連續(xù)堵轉(zhuǎn)時，其穩(wěn)定溫升不超過允許值所能輸出的****堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，單位為N·m。
    (6)連續(xù)堵轉(zhuǎn)電壓。電動機產(chǎn)生連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時加于電樞兩端的電壓，單位為v。
    (7)連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流。電動機產(chǎn)生連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時的電樞電流，單位為A。
    (8)連續(xù)堵轉(zhuǎn)控制功率。電動機產(chǎn)生連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時的控制功率，單位為w。
    (9)轉(zhuǎn)矩波動系數(shù)。轉(zhuǎn)子在1周范圍內(nèi)，電動機輸出轉(zhuǎn)矩的****值與最小值之差對其****值與最小值之和之比，用百分比表示。在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定轉(zhuǎn)矩波動系數(shù)：對36～70機座號產(chǎn)品不超過10％90～160機座號產(chǎn)品不超過7％，200～320機座號產(chǎn)品不超過5％。國外的先進水平已高達1.1％。直流力矩電動機輸出轉(zhuǎn)矩波動是在一恒定輸入電流下．由于多種原因所造成的力矩靈敏度的變化。通常用波動中各個諧波分量的頻率和振幅來表示其特征。
    轉(zhuǎn)矩波動的大小是表征力矩電動機性能優(yōu)劣的一個重要指標(biāo)，也是力矩電動機能否用于直接驅(qū)動系統(tǒng)保證低速穩(wěn)定運行的重要因素之一。造成轉(zhuǎn)矩波動的因素很多，諸如電磁參數(shù)的匹配，結(jié)構(gòu)設(shè)計、使用材料的選擇，加工精度的等級等等，這在電動機設(shè)計時已采取了許多措施。工業(yè)上也正日益重視降低這些影響波動的因素，以求進一步提高直接驅(qū)動系統(tǒng)的性能水平。
    (10)****空載轉(zhuǎn)速。直流力矩電動機在空載時加以峰值堵轉(zhuǎn)電壓所達到的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。同時，正、反轉(zhuǎn)速差應(yīng)不大于****空載轉(zhuǎn)速規(guī)定值的5％，單位為r／min. 正確選擇空載轉(zhuǎn)速n0很有必要，從電動機的特性和伺服系統(tǒng)的實用需要來看，希望電動機的空載轉(zhuǎn)速n0越小越好。因為n0下降可使用電動機時間常數(shù)減小和單位功率產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩增加 ，也可使電電源的功率減小，質(zhì)量減輕。但是空載轉(zhuǎn)速n0的下降勢必引起電動機總尺寸和質(zhì)量的增加．或在L×D(長度×直徑)乘積一定時可能產(chǎn)生槽內(nèi)放不下繞組的問題。反之，空載轉(zhuǎn)速n0提高，不僅引起電動機特性變壞，而且還可能出現(xiàn)電動機發(fā)熱。所以必須從運用這種電動機所組成的控制系統(tǒng)的性能、整體質(zhì)量、體積以及經(jīng)濟性全盤考慮-權(quán)衡利弊，正確選擇電動機的空載轉(zhuǎn)速n0
    (11)提高電動機靜態(tài)和動態(tài)指標(biāo)。直流力矩電動機的轉(zhuǎn)矩特性正比于輸入電流．而與速度及角位置無關(guān)。這在電動機的電磁和結(jié)構(gòu)設(shè)計時即予以考慮  同時對時間常數(shù)的降低、共振頻率的提高、阻尼系數(shù)的減小等問題也是在電動機設(shè)計時已經(jīng)關(guān)注的目標(biāo)，以使電動機在直接驅(qū)動系統(tǒng)中產(chǎn)生****的理論加速度和提高系統(tǒng)的運仃精度。
    對于轉(zhuǎn)矩電流特性的線性度，我國的標(biāo)準(zhǔn)電是按電動機直徑的大小而分組規(guī)定。外徑在÷36～~70mm、+90～~160mm和和φ200~320mm范圍的電動機，其轉(zhuǎn)矩一電流特性線性度分別為7％、5％和3％。國外先進產(chǎn)品的指標(biāo)可達1％。
    (12)射頻干擾。當(dāng)直流力矩電動機的電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組元件從一條支路經(jīng)電刷底下進入另一條支路時，該元件中的電流從一方向變換為另一方向，在這個換向過程中，會產(chǎn)生自感電動勢。在一定條件下，自感電動勢在電刷下會產(chǎn)生電火花引起干擾。雖然通過精心設(shè)計·直流力矩電動機電刷
的干擾可減小到****限度，并且經(jīng)�？梢院雎圆挥�。但是，火花瞬變過程可能偶爾進入敏感的控制線路和其他電路，而產(chǎn)生不良后果。
    要防止這種干擾，就要消除射頻干擾的傳播途徑。在直流力矩電動機應(yīng)用中，射頻干擾傳播特別重要的方式是：①沿功率放大器與電動機之間導(dǎo)線傳播；②干擾源導(dǎo)線與附近的導(dǎo)線之間的電容耦合；③導(dǎo)線之間的電感耦臺傳播到附近的測速發(fā)電機導(dǎo)線上。因為測速發(fā)電機導(dǎo)線末端接至前置放大器的輸入端，所以僅有幾微伏的電壓就足以干擾系統(tǒng)工作。
    ******的方法是使電樞導(dǎo)線與測速發(fā)電機導(dǎo)線分開。如果這種方法不能充分地減弱干擾，或者不能分開電纜，則建議測速發(fā)電機導(dǎo)線采用屏蔽扭絞二線電纜，并使其連接前置放大器的末端良好接地。在某些情況下，電樞導(dǎo)線也可以采用屏蔽的接地電纜。
    在消除電刷=F擾時，最重要的是系統(tǒng)接地必須是連續(xù)的，即前置放大器、放大器和電纜端部都應(yīng)共同接地。在某些情況下，需將匯流條分開接地。還有一種簡單的方法也可以減弱電刷的干擾，即在電刷架上裝一個電容器。這個電容器跨接在輸入引線之間。
    (二)使用注意事項
    (1)峰值轉(zhuǎn)矩是指直流力矩電動機受磁鋼去磁條件限制的****堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。在短時間內(nèi)電動機電流允許超過連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流·但不能超過峰值電流，否則磁鋼會去磁，使電動機的轉(zhuǎn)矩下降。一旦磁鋼磁，電動機需要重新充磁后才能正常使用。
    (2)轉(zhuǎn)子從定子中取出時，定子要用磁短路環(huán)保磁，否則會引起磁鋼
    退磁
   (3)直流力矩電動機也可以作測速發(fā)電機使用，但要選用適當(dāng)?shù)碾娝�。，以減少由于電刷和換向器接觸電阻的變化而引起輸出電壓的波動