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氣流無刷電機電動執(zhí)行器特點分析
氣流無刷電機電動執(zhí)行器特點分析
將交流變頻調(diào)速電機用于電動執(zhí)行器,對于執(zhí)行器的功能與性能有了空前的提高。電機的調(diào)速功能,不僅使執(zhí)行器的運行速度可由用戶根據(jù)自己的需要設(shè)置,由調(diào)速功能衍生出來的如“柔性開啟”、“柔性關(guān)閉”等功能,則使執(zhí)行器的性能有孓更大的提高。隨著電力電子,稀土永磁材料技術(shù)的發(fā)展,具有更高性價比的直流無刷調(diào)速電機,其技術(shù)已經(jīng)十分成熟。將直流無刷電機用于電動執(zhí)行器,不僅具有交流變頻電機執(zhí)行器的全部優(yōu)點,更有許多交流變頻電機不具備的功能和更優(yōu)異的性能。
1、開關(guān)閥的速度可調(diào)直流無刷電機的調(diào)速功能使得執(zhí)行器的開、關(guān)閥速度可調(diào)。直流無刷電機可以實現(xiàn)無級調(diào)速。采用閉環(huán)調(diào)速控制技術(shù)，其速度可以不隨負(fù)載力矩變化。為了用戶選擇速度的方便，一般控制電路將電機速度設(shè)計為分檔可選形式。例如將速度分為8檔，調(diào)速范圍8:1.用戶可以根據(jù)自己的需要，分別選擇開、關(guān)速度。
2、分段變速運行有些特殊用途的閥門工作，要求在不同的行程段以不同的速度工作。例如開度從0~50%，用10秒鐘走完；用50%~用30秒走完。采用直流無刷電機的執(zhí)行器，將很容易實現(xiàn)上述要求。
3.柔性開啟柔性開啟是指啟動電機時，讓電機的轉(zhuǎn)速從zui抵擋開始逐檔升速，至用戶設(shè)定的開、關(guān)閥速度。柔性開啟一方面可以減小電機的啟動電流，另一方面可減小減速機機構(gòu)傳動齒輪的撞擊。由于柔性啟動能將電機的啟動電流降低到不大于額定電流，所以電機的頻繁啟動不會導(dǎo)致電機和驅(qū)動電路發(fā)熱。完全可以實現(xiàn)大于1200次/小時開、關(guān)頻度的要求。由于啟動時不會對傳動齒輪造成撞擊，也能有效延長了執(zhí)行器的壽命。
4、柔性關(guān)閉柔性關(guān)閉是指在執(zhí)行器開、關(guān)動作時，閥門開度逐漸接近給定開度，在給定值與實際開度值接近到一定程度時（或到限位位置），控制電路自動開始逐檔降低電機轉(zhuǎn)速，在給定值與實際開度值相等關(guān)斷電機前，電機速度已降至。由于電機速遞的降低，能有效地提高定位精度高，并減小了制動時對減速機機構(gòu)產(chǎn)生的沖擊。
5.自動變速當(dāng)給定值與當(dāng)前閥門開度差異較大時，控制電路可自動調(diào)高電機速度，使調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)速度加快，以迅速消除控制系統(tǒng)的被調(diào)量偏差，提高了控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
6、無摩擦制動直流無刷電機在斷電后的瞬間，轉(zhuǎn)子具有的動能將通過定子線圈轉(zhuǎn)換成電能。這時的電機工作于發(fā)電狀態(tài)。如果將發(fā)電機的輸出短路，所發(fā)出的電能即對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動作用。制動力矩的大小與轉(zhuǎn)子的墮走速度成正比。即電機的墮走速度越高，產(chǎn)生的制動力矩越大。所以這一無摩擦力矩能使電機立刻停轉(zhuǎn)。控制電路利用無摩擦自動剎車功能，可大大提高執(zhí)行器的定位精度。在執(zhí)行器的滿行程時間大于10秒時，定位誤差可做到不大于正負(fù)0.1%。與其他制動方式相比，直流無刷電機的制動不需要專門的電路或器材，且制動力矩隨墮走速度自動變化，保證了zui佳的制動效果。由于這種制動是非摩擦式的，所以制動效果長期穩(wěn)定。
7、力矩檢測與過力矩保護執(zhí)行器的輸出力矩源于電機的電磁力矩。通過檢測電機的電磁力矩，可間接地得到執(zhí)行器的輸出力矩。當(dāng)負(fù)載力矩增加時，電機轉(zhuǎn)速下降，從而使電流增加反電勢下降。如果采用閉環(huán)控制電機轉(zhuǎn)速，電流隨阻力矩增加要保持速度不變，驅(qū)動電路會自動調(diào)高加在定子繞組上的平均電壓。所以不管電機轉(zhuǎn)速是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，電流都能正確反映執(zhí)行器的負(fù)載力矩變化。通過檢測直流電機的電流、電壓計算出力矩，是一簡單有效的方法。與通過電氣參數(shù)檢測交流電機力矩的電路和軟件相比，直流電機的力矩監(jiān)測電路更簡單。
直流無刷電機的特點
1 調(diào)速范圍更大,可達(dá)1:100以上。
2、調(diào)速精度不受電源電壓、負(fù)載變化(200%內(nèi))等的影響,誤差可控制1rpm。
3、由于無需激磁電流,效率比交流電機高20%以上。
4、體積比同功率的交流電機小一個機座號
5、由于永久磁鐵不發(fā)熱,整體溫升較交流電機低約20℃
6、輸出力矩只與電壓、電流的平均值有關(guān)。力矩檢測電路簡單,檢測結(jié)果更精確。
7、可將斷電時的電機動能回收用于制動,以實現(xiàn)無摩擦剎車。配合柔性關(guān)閉,可使執(zhí)行器的定位精度大大提高(誤差不大于±0.1%)。
8、啟動力矩大。
9、驅(qū)動電路產(chǎn)生的電磁干擾、對電網(wǎng)的污染更小。
