发表于：2007-06-29 08:53:00
332楼
[color=#FF0000]2007-6-28 红字为恒流恒频的步进功率及发热情况的分析.
以下为恒流恒载的分析:
步进功率的去向问题划分: 一. 铁损;二. 驱动器输入环路的铜损. 三.电感磁能转化成电能并最终形成的铜损. 四. 步进电机对转子所做的功.
一. 在恒流时, 频率越大, 铁损也应越大.但由于铁损相对于铜损非常小, 可以不必过多考虑.
二.驱动器输入环路的铜损, 也就是恒流的铜损, 为一恒定值,不随负载情况或转速而变化.
三. 由于电感磁能的大小只与转化前的电感中的电流的大小决定,也就是由恒流的恒流值决定.改变频率值, 对功率管的通断次数, 以及电感的充放电次数,都没有影响. 故电感磁能转化成电能并最终形成的铜损, 也可认为是一恒定值.
四.步进电机对转子所做的功. 这部分功, 可以分成三个部分考虑:
1. 摩擦损耗, 最后转成热能.
2. 负载获得的能量.
3. 转子制动产生的电能.
我们先来分析下电机对转子所做的功. 这个功, 就是电磁力在转子与电机的相对位移上的积分. 其中, 电磁力大小, 只与电流的大小有关,而位移, 只与脉冲的个数有关. 在恒流情况下, 宏观上电机对转子所做的功是与脉冲频率成正比的. 频率越大, 电机对转子所做的功就越大.
频率增大, 走过的距离也增大, 相同的时间里震荡的次数也大, 故认为摩擦损耗也随之增大.
负载获得的能量, 在恒载条件下, 是与脉冲频率成正比的, 故频率越大, 负载获得的能量也越大.
至于转子制动产生的电能, 在恒流恒载的情况下, 且在不产生丢步的前提下, 本人认为, 是随频率的增大而增大的. 频率越大, 相同时间内, 出现的"震荡-停下"的次数就越多, 在不丢步(脉冲频率不是太高)的条件下, 甚至可以认为每一次震荡过程的产生的电能都一样. 故转子制动产生的电能, 随频率增大而增大.
而转子制动过程产生的电能的去向, 也分成两部分. 在功率管导通时产生的电能, 以电流的形式与驱动输入电流叠加在一起, 由于恒流的关系, 这节约了由功率管输入的电流, 宏观上表现为这部分电能回馈了电网; 在功率管关断时产生的电能, 以电流的形式与绕组磁能转化成的续流叠加在一起, 从而增加了续流环路的电热效应的发热量.
故, 恒流恒载时, 增加频率, 则铁损, 摩擦损耗, 及续流环路的电热效应发热量, 都相应增加, 所以发热量随频率的增加而增加.
宏观上, 步进消耗的功率=发热功率+负载获得的功率. 故, 步进消耗的功率, 也随频率的增大而增大(不产生丢步为前提).
另外, 步进消耗的功率的增大, 也在某种程度上改变了功率管通断的占空比, 从而影响了转子制动产生的电能的分配. 但是电机消耗功率随频率的增加的斜率, 远不如其它量随频率增加的斜率. 其原因在于, 功率消耗的一个重要组成部分, 输入环路的铜损, 在恒流条件下不随频率的改变而改变. 故这方面的影响, 不会改变发热量及电机功耗随频率变化的趋势, 但确实存在量性的影响. [/color]
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