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前言:
与此同时,电机反电动势常数Ke和转子磁链ψ有着相同的特性和命运。即,当一个电机设计完毕,那么反电动势常数Ke就固定了,且经常遇到有铭牌不标注Ke或者无铭牌的情况。于是,怎么得到反电动势常数Ke就成为了问题。但这个问题似乎好解,因为从网上大概率会找到测量和计算Ke的方法。
既然,转子磁链ψ和反电动势常数Ke都固定,那么两者之间会不会有什么关系?有同学会说,网上不是两者关系的公式吗。我想问公式版本有多少?是不是都一样?哪一个正确?为了确诊两者之间的关系,本文就此内容做重点梳理。
1. 怎么计算反电动势常数Ke这个问题找度娘,大概率得解。但是,计算Ke的公式细节,却不一定每个人都能理解。具体操作步骤如下:
(1)测量线反电动势和频率对线反电动势感到陌生的同学,可回看文章:可知,线电压指电机任意两个端线之间的电压。那么,线反电动势就是电机任意两个端线之间的反电动势。要测反电动势,那么必须转动电机。于是,测试方法如下:
用示波器的探头和地分别接电机UVW相中的任意两相,然后,用外力匀速转动电机,此时示波器显示的就是线反电动势波形。记录下线反电动势波形的峰峰值Vpp和频率f。如下图1所示。
(2)计算Ke
网上很容易找到计算Ke的公式如下:
Ke=(1000*P*Vpp)/(2*√3*60*f) ;(公式1)
如果只是想计算Ke,那么到此可结束。但是,如果需要深挖,那么问题来了,1000是啥?2是啥?√3是啥?60是啥?乘除关系怎么冒出来的?要回答这些问题,就得从Ke的定义说起。
反电动势常数Ke的定义为:电机转子在1000RPM匀速转动的时候,定子线圈中产生的反电动势的幅值。即,在转速1000RPM的时候,定义此时反电动势幅值为Ke。注意,此时定义的反电动势为相反电动势,不是线反电动势。于是,冒出了1000,大概有那么点意思了。
继续分析如下:在图1所示转速n的情况下,线反电动势为Vpp,那么此时相反电动势为多少?答案是:因线电压=√3相电压(本文不展开,百度可知),所以,相反电动势等于Vpp/√3。于是,又冒出了√3。
同样,在图1所示转速n的情况下,相反电动势幅值就应该等于Vpp/(2*√3)。于是,又冒出了2。
再继续分析:图1所示转速n,对应相反电动势幅值Vpp/(2*√3);又因在转速1000RPM的时候,定义此时反电动势幅值为Ke。根据等比例原理,得到如下公式2。1000/Ke=n/(Vpp/(2*√3));(公式2)
公式2中n是转速,和线反电动势频率f关系如下:n=(60*f)/P; (公式3)--(本文不展开,易得)
将公式3带入公式2得公式1:Ke=(1000*P*Vpp)/(2*√3*60*f);(公式1)
综上,只要测到了线反电动势Vpp和线反电动势频率f,就可以通过公式1计算出反电动势常数Ke。
至此,手撕Ke计算公式完毕!
2. 转子磁链ψ与反电动势常数Ke的关系根据上文可知,Ke本质是电机1000转时定子线圈的相反电动势。要想找到Ke和转子磁链ψ之间的关系,那么必须找到转子磁链ψ和相反电动势E之间的关系。有同学立马会说,网上很容易搜到公式:E=ψ*W,W为电角速度。那么,这个公式从何而来?磁链ψ和反电动势常数Ke又有什么关系?
分析如下:(1)E=ψ*W公式推导该公式说明,相反电动势E等于转子磁链乘以电角速度。该公式推导,与磁通、磁链、磁生电等相关,因篇幅限制,如有必要再写文梳理。Ke本质也是反电动势,于是磁链ψ和Ke之间应该有某种关系。
(2)ψ与Ke的关系ψ=E/W; (公式4)W=(n*P*2π)/60; (公式5)--(本文不展开,易得)
将公式5带入公式4得公式6:ψ=(E*60)/(n*P*2π); (公式6)
公式6中出现了相反电动势E除以转速n.公式2中也出现了转速n除以相反电动势(Vpp/(2*√3)),且等于Ke/1000。因此,根据公式2,可得公式7:E/n=(Vpp/(2*√3))/n=Ke/1000;(公式7)
将公式7带入公式6,可得ψ与Ke的关系公式8:ψ=(Ke*60)/(1000*P*2π); (公式8)化解公式8,得公式9:ψ=(Ke*3)/(100*P*π); (公式9)
综上,根据公式9可知,只要知道反电动势常数Ke,那么就可以计算出磁链ψ。
至此,手撕ψ与Ke关系的公式完毕!
小结:(1)推导公式都是被网上各种错误公式逼的!不信你们网上搜一搜,各种版本的公式都有。(2)学会测量和计算Ke的方法,并知道怎么通过Ke计算磁链ψ,将为后续磁链观测器奠定了基础。-- The End --往期文章:
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