小功率电动机的堵转测试是确保电机性能和安全的重要步骤。以下是几种常见的堵转测试方法及其特点:
检测估算转速
通过检测电机估算的转速来判断堵转。当估算的转速低于某个预设的Zui小值时,系统认为电机发生了堵转。
优点:适用于大多数情况,尤其是小堵和慢堵。
缺点:在电机被迅速卡死时,估算模型的有效性值得怀疑,特别是在基于反电动势方法的情况下。这种方法在大堵和快堵时可能无法及时检测到堵转,从而导致硬件过流。
检测电流是否超过门槛值
通过检测电机的电流是否超过某个预设的门槛值,并持续一定的时间来判断堵转。如果电流超过门槛值且持续时间达到预设值,系统认为电机发生了堵转。
优点:在小堵和慢堵时较为有效。
缺点:在大堵和快堵时,电流可能会迅速上升,导致硬件过流。每次大堵和快堵都会对电机的功率器件造成大电流冲击,影响其使用寿命。
检测输出电压变化
通过检测电机控制系统的输出电压变化来判断堵转。在堵转过程中,电机反电动势迅速变小,而电流环的响应速度通常高于速度环,输出电压会先于电流变化。
优点:这种方法能够在电流迅速变大之前,优先检测出堵转的发生,反应时间非常快(大约10毫秒)。无论是在小堵、慢堵还是大堵、快堵的情况下,都能有效地检测堵转并关闭PWM输出,避免硬件损坏。
缺点:实现起来相对复杂,需要jingque的电压检测和快速的响应机制。
实验验证
为了验证这些堵转检测方法的可行性和普遍适用性,一些研究进行了详细的实验:
实验设置
选择三个实验电机,功率均为18W,裂相电容均为0.56μF,标称工作电压为220V(AC)。
通过调压器改变电机的工作电压,并在不同工作电压下进行堵转实验。
实验结果
工作电压低于额定电压:在“抱死”测试中,堵转电流反而较正常转动时变小;在间隔性堵转测试中,堵转电流较正常转动时变大。
工作电压高于额定电压:堵转电流始终增大。
原因分析:
电机转矩与相电压的平方成正比。
电容电机的裂相电容对电机性能影响较大,导致堵转电流的“两极”分化现象。
具体测试方法
GB/T 9651-2008标准
定义:堵转转矩是指转子在任意角度下产生的Zui小转矩。
测试步骤:
确保电机处于冷态,将转子堵住使其不能转动。
从0V缓慢提高电压,当电流达到额定电流时,转动转子或调节机身,使转子与定子产生位移,测出转子在任意角度下的Zui小堵转转矩和Zui大堵转电流。
固定电机,使力臂与测力方向保持垂直。
分别在Zui小堵转转矩和Zui大堵转电流的位置施加0.95~1.05倍的额定电压,逐渐降低电压至额定电流,记录每个点的电压、电流和转矩。
绘制堵转特性曲线。
GB/T 5171.21-2016标准
定义:堵转转矩是指转子在360°机械角的五个等分点上测得的Zui小转矩。
测试步骤:
确保电机处于冷态,将转子堵住使其不能转动。
将转子平分为五个等分点,每个点间隔72°。
施加电压,使测试电流达到额定电流,分别找出五个点中堵转转矩Zui小和堵转电流Zui大的两个点。
在这两个点上施加1.05倍及以上的额定电压,逐渐降低电压至额定电流,记录每个点的电压、电流和转矩。
绘制堵转特性曲线。