無(wú)刷電機的機械特性

 

　　無(wú)刷電機的機械特性是指在一定的條件下，電機的轉速n與轉矩T直接的T-n曲線(xiàn)的關(guān)系，這是一個(gè)函數關(guān)系，n=f(T)。

 

　　轉速特性：

 

　　n=60·E/N·Φ=60·(U-I·R)/N·Φ

 

　　機械特性：

 

　　n=n0·(1-T/Td)=n0-R·T/Kt·Ke=n0-Kt·T

 

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　　無(wú)刷電機的機械特性曲線(xiàn)

 

　　無(wú)刷電機有二個(gè)非常重要的常數，，分別是：

 

　　轉矩常數Kt

 

　　反電動(dòng)勢常數Ke

 

　　這些常數代表了無(wú)刷電機的內部基本特征和由這些基本特征所產(chǎn)生的無(wú)刷電機的機械特性，分析和研究無(wú)刷電機的這些常數對于電機設計人員在電機設計中的非常重要的。

 

　　無(wú)刷電機的轉矩常數Kt

 

　　Kt=T´/I=N·Φ/2·π

 

　　從Kt=T´/I可知，電機在單位電流內所產(chǎn)生的轉矩，或者是給電機一定轉矩就決定了電機需要多少電流。電機的Kt越大，單位電流所產(chǎn)生的轉矩就越大。電機的Kt越大，電機產(chǎn)生一定轉矩所需要的電流就越小。這是電機的轉矩常數Kt與電機的機械特性之間的聯(lián)系所在。

 

　　從Kt=N·Φ/2·π可知，如果要求某電機達到指定的轉矩常數，只要使N與Φ的乘積達到預定值就可以了。一旦電機定子的磁鋼確定了，則電機的磁通是一個(gè)定值，那么電機電樞通電有效繞組匝數W=N/2的多少就決定了電機的Kt，即電機的外部特性可以隨電機電樞通電有效繞組匝數N/2的多少而改變。反過(guò)來(lái)講，電機的電樞繞組確定了后，電機的機械特性可隨電機定子的磁鋼磁通的大小而改變。所以只要抓住電機的N,Φ，那么就抓住了電機設計的關(guān)鍵因素。而N與Φ是電機的“硬特征”，因此，電機的轉矩常數Kt是電機設計中的關(guān)鍵常數。

 

　　不管是無(wú)刷電機或其他電機，公式T´=N·Φ·I/2·π都是適用的，公式中一方面是N與Φ交鏈，另一方面是N與I交鏈，從而使線(xiàn)圈導體N產(chǎn)生相應的轉矩T´，由線(xiàn)圈導體完成電機變成機械能的轉換。公式T´=N·Φ·I/2·π是電機設計的主要內容和研究課題。

 

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　　T-I機械特性曲線(xiàn)

 

　　從機械特性曲線(xiàn)可知，Kt=T´/I=ctanα=△T/△I=T/(I-I0)

 

　　無(wú)刷電機的反電動(dòng)勢常數Ke

 

　　感應電動(dòng)勢E=N·Φ·n/60·a，如果a=1，則感應電動(dòng)勢常數：

 

　　Ke=E/n=N·Φ/60

 

　　感應電動(dòng)勢常數Ke表示電機在單位轉速時(shí)能產(chǎn)生的感應電壓，在電動(dòng)機中，稱(chēng)為反電動(dòng)勢常數。可以從公式中看出：反電動(dòng)勢常數是N與Φ的乘積，如果要求某電機達到指定的反電動(dòng)勢常數，只要N與Φ的乘積達到預定值就可以了。一個(gè)無(wú)聲電機定子的磁鋼材料是確定的，則Φ是定值，電機電樞工作繞組匝數W=N/2的多少就決定了Ke，電機的外部特性可以隨電機電樞工作繞組匝數W=N/2的多少而改變，反過(guò)來(lái)講，電機的電樞繞組確定之后，電機的機械特性可隨電機定子的磁鋼磁通大小而改變。

 

　　當電機a確定以后，Ke僅與N與Φ這兩個(gè)變量有關(guān)，所有電機的性能主要與電機內部的N與Φ有關(guān)，電機的Ke是電機設計中的關(guān)鍵常數。

 

　　Kt=N·Φ/2·π，Ke=N·Φ/60，所以Kt=9.5493Ke

 

　　Kt與Ke在數值上僅相差一個(gè)系數，求出了Kt也就求出了Ke。

 

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　　U-n機械特性曲線(xiàn)

 

　　Ke=E/n=U/n´0=N·Φ/60

 

　　n´0=60·U/N·Φ，理想空載轉速僅與電機電壓和磁鏈有關(guān)。

 

　　U0是電機的始動(dòng)電壓，Un是電機的額定電壓，E=Un-U0，

 

　　Ke=U/n´0=△U/△n=E/n，

 

　　n=E/Ke電機某點(diǎn)的轉速僅和電機Ke和電機反電動(dòng)勢有關(guān)。

 

　　這里的E是電機在該轉速時(shí)線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢，稱(chēng)之為反電動(dòng)勢。U=E+I·R，電機的電阻越小，則E越接近電機輸入電壓U，當電機的電阻等于零時(shí)，則E=U。當電機的內阻等于零時(shí)，不管電機接受的轉矩大小，電機的轉速n恒等于電機的理想空載轉速n´0，它是平行于x軸的一條直線(xiàn)。電機的內阻越大，則該線(xiàn)越傾斜，即電機的轉速就越往下跌，其特性就越“軟”。因此n´0或電機的反電動(dòng)勢常數Ke決定了電機轉速的上限。因為Kt=9.5493Ke，因此Kt等效地決定了電機轉速的上限。


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