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无刷电机的机械特性

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无刷电机的机械特性

发布日期:2019-05-21 作者: 点击:

无刷电机的机械特性是指在一定条件下,电机的转速n与转矩T之间的联系,反应了电机转矩随着转速变化的函数关系,通常是由电机的机械特性曲线来体现的。

无刷电机与直流电机有着类似的特性曲线关系式,因而与直流电机的特性曲线也非常类似。我们知道,当一个电机在特定的电压U下驱动时,其间的能量转换可用电压平衡方程式:U=E+IR来表示。关系式的含义表示,电源电压U等于电机反电动势与线圈绕组损耗的电压之和。从关系式来解释电机的能量交换和机械特性就非常明显了,我们为电机提供电压来驱动电机时,由于能量的损耗,只有部分电能参与转换,当电机转速越来越快,使电机产生的反电动势与线圈上消耗的电压之和等于电源电压时,电机达到最大转速。

电机依靠电磁感应原理产生安培力而转动,反电动势与转速成正比的关系,当电机转速很小时,此时的反电动势也很小,由U=E+IR可知,E很小则U-E很大,那么此状态下的电流I=(U-E)/R会非常大,当转速越来越快,反电动势E越来越大时,电流也随着转速越来越小。一个电机电流的最大时刻在反电动势E为0时刻,即转速为0的状态下,所以电机在堵转时,电流是非常大的,因而也就容易烧毁了。

锂电无刷冲击钻.jpg

一个无刷电机,虽然电流与转速成反比,但是电流却与转矩成正比的关系。当假设电机没有电感时,转速、电流、转矩之间的关系成线性变化,一个无刷电机带上螺旋桨后,我们推动油门至一个固定点,电机表现的机械形式为:转子+螺旋桨系统从静止开始逐步加速,直至转速达到最大而趋于平衡。我们已经知道,在这个过程中,转速越来越大的同时电流在越来越小,也可以说,转矩在越来越小,当电机产生的转矩逐渐小到等于负载的阻力矩时,电机达到平衡状态,速度最大。反过来我们就明白了,要想电机带动负载,必须要在启动时的转矩大于负载的阻力矩,否则,电机便不能启动,这好比一个小电机带大螺旋桨一般。当然,在实际的动力系统中,电机的三相出线还要与电调相连,相当于串联了一个外接电阻,电机中的电压会有少许压降,将会对电机机械特性有所影响,随着现代功率开关器件技术越来越好,其压降影响已经非常小了。

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