防爆伺服电机在扭矩控制下速度是怎么调节的?

2022-07-13 15:14:18 admin 0

这个问题原来也困扰我,现在我的同事都搞不明白,但是我现在是清晰的。

牛顿第二定律在旋转运动中的形式:

防爆伺服电机,防爆交流伺服电机
牛顿第二定律两种形式

我们比较熟悉的是第二个公式 F=ma

旋转运动的牛顿第二定律语言描述就是:电机输出的转矩-负载转矩=转动惯量*角加速度

这个公式描述的是一个动态过程,当等式左边为0时,整个系统处于稳态,即电机输出转矩与负载转矩相同,系统旋转的速度恒定,旋转速度的加速度为0,系统处于稳态运行。

上式中我省略了一项阻尼,就是一项与速度平方成正比的转矩。并且系统中的负载转矩很多时候是速度的函数,并不是恒定的。

基于以上知识进行回答:

(1)空载时给定电机的输出转矩,没有负载转矩进行平衡会出现两种状态:

a、设定电机的最高输出转速,由于公式左侧没有平衡,电机还能加速,但是设置最高转速了,就被限制在该转速下工作。

b、没有设定电机的最高转速,由于电机反电势的限制,随着电机转速的升高,电机电流无法保持,电机最终被外特性所限制,达到电机本身的,该电流下的最高转速。

(2)负载下,一般负载转矩会随转速升高而升高(比如某转台,速度提高,阻力加大),所以比如你电机输出转矩10Nm,转台刚启动时负载转矩是1Nm,此时整个系统加速,当速度达到100rpm时,转台负载转矩达到10Nm,则系统平衡,整个系统以100rpm稳定运行。

我了解的一些转矩控制时,负载转矩不太容易做到很稳定,比如一批产品中谐波齿轮的润滑不一样,那负载转矩不一样,最后的转速不一样。

我可以用同样的方法分析一下转速控制。

------------------------------------------------------- 转速控制

假如你给的电机转速是100rpm,根据上边的公式,你的系统以恒定转速旋转,那此时的电机转矩一定是与负载转矩进行平衡的,假如负载一直在波动,那你的电机输出转矩也要跟随负载转矩进行平衡,一旦失去平衡,系统就会动态调整,转速就会不稳。当然你设定运行速度是100rpm,但是负载太大了,电机无法平衡时,那转速控制就无法实现了。

总结一下:

(1)转矩控制,转速是自由的(随负载变);

(2)转速控制,转矩是自由的(随负载变);

一个例子:汽车的运行过程与定速巡航。

油门控制节气门开度,控制的是喷油量,控制的是转矩,随着汽车速度的提升,阻力不断变大,直至阻力=推力,汽车匀速行驶。

定速巡航,设定汽车行驶速度,无论路况怎么变化,发动机都要相应的改变转矩平衡负载,汽车匀速行驶。


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