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采用直流无刷电机的电动执行器特殊功能与性能分析

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采用直流无刷电机的电动执行器特殊功能与性能分析

发布日期:2018-07-28 作者: 点击:

直流无刷电机用于电动执行器,极大地丰富了执行器的功能,并将执行器的主要技术指标有了空前的提高。


1、开关阀的速度可调


直流无刷电机的调速功能使得执行器的开、关阀速度可调。直流无刷电机可以实现无级调速。采用闭环调速控制技术,其速度可以不随负载力矩变化。为了用户选择速度的方便,一般控制电路将电机速度设计为分档可选形式。例如将速度分为8档,调速范围8:1.用户可以根据自己的需要,分别选择开、关速度。


2、分段变速运行


有些特殊用途的阀门工作,要求在不同的行程段以不同的速度工作。例如开度从0~50%,用10秒钟走完;用50%~用30秒走完。采用直流无刷电机的执行器,将很容易实现上述要求。


3.柔性开启


柔性开启是指启动电机时,让电机的转速从zui抵挡开始逐档升速,至用户设定的开、关阀速度。柔性开启一方面可以减小电机的启动电流,另一方面可减小减速机机构传动齿轮的撞击。


由于柔性启动能将电机的启动电流降低到不大于额定电流,所以电机的频繁启动不会导致电机和驱动电路发热。完全可以实现大于1200次/小时开、关频度的要求。由于启动时不会对传动齿轮造成撞击,也能有效延长了执行器的寿命。


4、柔性关闭


柔性关闭是指在执行器开、关动作时,阀门开度逐渐接近给定开度,在给定值与实际开度值接近到一定程度时(或到限位位置),控制电路自动开始逐档降低电机转速,在给定值与实际开度值相等关断电机前,电机速度已降至。由于电机速递的降低,能有效地提高定位精度高,并减小了制动时对减速机机构产生的冲击。


5.自动变速


当给定值与当前阀门开度差异较大时,控制电路可自动调高电机速度,使调节阀的调节速度加快,以迅速消除控制系统的被调量偏差,提高了控制系统的调节品质。


6、无摩擦制动


直流无刷电机在断电后的瞬间,转子具有的动能将通过定子线圈转换成电能。这时的电机工作于发电状态。如果将发电机的输出短路,所发出的电能即对转子产生制动作用。制动力矩的大小与转子的堕走速度成正比。即电机的堕走速度越高,产生的制动力矩越大。所以这一无摩擦力矩能使电机立刻停转。控制电路利用无摩擦自动刹车功能,可大大提高执行器的定位精度。在执行器的满行程时间大于10秒时,定位误差可做到不大于正负0.1%。与其他制动方式相比,直流无刷电机的制动不需要专门的电路或器材,且制动力矩随堕走速度自动变化,保证了zui佳的制动效果。由于这种制动是非摩擦式的,所以制动效果长期稳定。


7、力矩检测与过力矩保护


执行器的输出力矩源于电机的电磁力矩。通过检测电机的电磁力矩,可间接地得到执行器的输出力矩。


当负载力矩增加时,电机转速下降,从而使电流增加反电势下降。如果采用闭环控制电机转速,电流随阻力矩增加要保持速度不变,驱动电路会自动调高加在定子绕组上的平均电压。所以不管电机转速是开环控制还是闭环控制,电流都能正确反映执行器的负载力矩变化。


通过检测直流电机的电流、电压计算出力矩,是一简单有效的方法。与通过电气参数检测交流电机力矩的电路和软件相比,直流电机的力矩监测电路更简单。


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