电磁定律指出,当磁场发生变化时,在邻近的导体中会产生感应电动势,这一现象遵循法拉第和楞次定律,其方向与原始施加的线圈电压相反,这种电压被称为反电动势。在永磁同步伺服电机的运行过程中,线圈切割磁力线是不可避免的,因此反电动势也随之产生。在皖南电机,我们用E1来表示反电动势,其有效值的计算公式如下:
\[ E1 = KE \times FN \times NL \times ф \]
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
在电机设计完成后,转子磁场和定子绕组匝数已经确定,因此反电动势的唯一决定因素便是转子角速度,即转速。转速的提高会导致反电动势的增加。
二、反电动势的测试方法
根据永磁交流伺服电动机通用技术条件,我们通常通过反电动势常数来评估永磁同步电机。这一常数是电机的重要技术指标,对电机性能和控制器设计有着重要影响。在生产过程中,我们需要精确测试这一参数,以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,使用示波器观察波形,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,皖南电机提供的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。