许多文献分析无刷电机转矩波动时,特别提及A相电流降到零所需要的时间t1与一个换相周期时间T关系问题。当4E=U时,ia的衰减与ib的上升同时完成(有t1=T),使C相电流维持不变,换相转矩波动为零。控制换相过程中两换相绕组电流的变化率相等是抑制换相转矩波动的关键所在。换句话说,期望t1/T=1。这里的t1相当于图9-3的ta。由式(4-31),时间t1与周期时间T的比可按下式计算:
利用上式,作如下讨论:
1)当x很小时,利用近似公式:X→0,ln(1+X)≈X
再利用近似公式:1-e-x≈x
得
由上式,得到:
对于中速区,Ku=0.5,即4E=U,;
对于高速区,Ku≥0.5,即4E≥U,;
接近空载转速时,Ku≈1,;
对于低速区,Ku≤0.5,即4E≤U,。(www.daowen.com)
这里的分析结果和忽略绕组电阻分析结果的图9-3相一致。这说明,由于已有文献关于换相转矩波动产生的原理分析基于忽略绕组电阻进行,所以只适用于电感L大,时间常数大,而且转速高,换相周期T短的电机,如下面将看到的,只是对应于x很小(小于0.05)的情况。
2)当x很大时,t1/T趋近于零。
更全面的情况可从图9-7得到。图9-7是按式(9-6)计算得到的,它显示了t1/T与电机的Ku和x的函数关系。从t1/T图可见,对于大多数无刷直流电机,只要其x大于0.5,t1/T均小于1,并不存在t1>T情况。只有当x相当小(小于0.05),而且Ku小于0.5的低速区,才有可能出现t1>T情况。参见下面9.2.4节的实例。
3)t1/T=1的条件。
对照图9-5和9-7,在Ku≤0.5的某些Ku和x组合情况下,可以得到t1/T=1。按式(9-6)计算得到符合t1/T=1的条件的Ku和x组合表示于图9-8中。从图9-8可见:
在低速区,在较小的x情况,有可能出现t1/T=1。
在Ku=0.5(半速区)时,只有当x小于0.01,才出现t1/T=1。
当x大于0.5以后,都不可能出现t1/T=1的情况。
在高速区(Ku>0.5),无论x多少,都不可能出现t1/T=1。
图9-7 t1/T与Ku和x的函数关系
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