电磁定律揭示,磁场变动会在邻近导体中激发感应电动势,其方向遵循法拉第和楞次定律,与原始施加的线圈电压相反,此电压即反电动势。在永磁同步伺服电机运作过程中,线圈切割磁力线是必然现象,因此反电动势随之产生。用E1表示的反电动势,其有效值计算公式如下:
\[ E1 = KE \times FN \times NL \times ф \]
其中:
- KE 为比例常数;
- FN 为定子电流的频率;
- NL 为每相定子绕组的匝数;
- ф 为主磁通的振幅值。
一、反电动势的决定因素
1. 转子角速度
2. 转子磁体产生的磁场
3. 定子绕组的匝数
电机设计完成后,转子磁场和定子绕组匝数已定,反电动势的唯一决定因素便是转子角速度,即转速。转速提升,反电动势随之上升。
二、反电动势的测试方法
依据永磁交流伺服电动机通用技术条件,通常通过反电动势常数来评估永磁同步电机。此常数是电机的重要技术指标,影响电机性能和控制器设计。生产过程中需精确测试此参数,确保产品符合技术要求。
GB/T50349标准规定,首先将电机加速至指定转速n,用示波器观察波形,通过电压和转速计算反电动势常数(Ke),并确保Ke符合技术条件。
图示1:反电动势测试平台
如上图所示,永磁同步伺服电机反电动势测试平台要求被试电机进行电动运行,空载转速至n;转速传感器进行测试,WP4000变频功率分析仪完成线反电动势U测试。
测试时,记录电机空载转速n时的线反电动势U,用公式计算反电动势常数,以验证是否符合技术要求限制。
\[ Ke = \frac{U}{N} \]
其中:
- Ke 为反电动势常数,单位伏特每弧度负一次方秒(V/rad*-1^s);
- U 为电机线反电动势,单位伏特(V);
- N 为被测点转速,单位转每分(r/min)。
本方案采用WP4000变频功率分析仪进行反电动势及转速测试,确保电参量和非点参量的同步测试。同时,WP4000开放原始数据端口,允许通过以太网与上位机共享原始波形数据,完全替代示波器。通过自定义分析软件,可直接完成反电动势常数测试,满足伺服电机试验系统自动化测试需求。
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