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無刷馬達的負載與調節特點

更新時間:2023-09-29 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

在上一節的文章中,我們了解了無刷馬達的機械特點,明白了無刷馬達的工作狀態和機械特點相關,并可以用電流平衡方程式來描述。通常的無刷馬達都是在固定的電流下工作的,如計算機和車輛中的散熱電扇等。Xn0物理好資源網(原物理ok網)

然而在許多場合,如電動車輛、電動單車、家用電扇等,在無刷馬達和螺旋槳的組合動力系統中,我們常常須要依照飛行工況來獲得不同的升力目的,而升力是由轉動的螺旋槳形成的,因而要獲得不同升力的本質也是須要獲得不同的怠速。在這種場合下的無刷馬達都須要調速,要調速,就要研究無刷馬達的調速特點。Xn0物理好資源網(原物理ok網)

目前馬達的調速方式主要分為三類,包括電流調速、電阻調速和占空比調制調速方式。現今無人機動力馬達的調速基本上不是靠直接調節無刷馬達電源電流或在無刷馬達的轉子線圈中串聯內阻來實現的。無刷馬達的電源是直流電源,許多場合是蓄電瓶電源,調節直流電流是一件比較困難的事情,因而用占空比調制(PWM)技術實現無刷馬達的有效電流的調制,實現所謂的調壓目的。Xn0物理好資源網(原物理ok網)

為此,占空比調制(PWM)技術依然是一種調節電流的調速方式,占空比調制就是通過控制器電路把直流電壓細分為多個相同或不同長度的脈沖電壓,她們之間有一定的間隔,各脈沖電壓的電壓峰值仍是相等的電源電流幅值,但其有效值比純直流電壓的有效值低,療效上相當于把電源電流減小了。Xn0物理好資源網(原物理ok網)

上節課我們學習過,在一定電流下,馬達的怠速越大,電壓越小,扭力越小,而我們的馬達+螺旋槳系統在不斷的加速過程中,電壓和扭力在逐步減小,實際上就是在怠速不斷減小的過程中,馬達的電流也在改變。所以,我們所說的電壓、扭矩和怠速成正比,是構建在電流不變的基礎上的。在控制器調節不同油門時,不同油門時的馬達特點曲線是一簇互相平行的曲線,Xn0物理好資源網(原物理ok網)

如右圖所示。從圖中可以看下來電機負載電流過大,當油門越大時,實際上的電流越大,帶一固定的螺旋槳時,槳的特點曲線和馬達各個油門的特點曲線的交點為工作點,可以看下來電機負載電流過大,隨著油門點的減小,交點的怠速、扭矩也跟隨減小。當減小所帶的螺旋槳時,因為槳本身的特點曲線會上移,與馬達的匹配表現下來的工況便是怠速低,電壓大、扭矩大。Xn0物理好資源網(原物理ok網)

而一個馬達定子上所能承載的電壓是有限制的,當馬達帶一固定的螺旋槳時,假若電流始終減小,最終會導致馬達定子承受的電壓達到峰值,當馬達使用固定電流,來驅動不同的螺旋槳時,假若螺旋槳仍然減小,也最終會造成電壓定子上的電壓過大,這兩種情況是馬達過載被毀的兩個最常見的情況。Xn0物理好資源網(原物理ok網)

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