交流伺服電動機轉矩波動率的頻域測量
王金娥(甘肅工業(yè)大學蘭州730050)
董明海(蘭州電機廠)
1概述
轉矩波動是影響交流伺服電機平穩(wěn)運行的重要指標,對其進行精確測量、計算、分析,直接關系到電機整體性能水平不斷改進和提高,所以有必要對其深入研究。
觀察一個信號最普通的方法是用示波器來顯示信號波形,在d-t平面的時間域內觀察信號,即信號的時域分析。但也可以用fft快速傅立葉變換分析儀,從一個信號所包含的頻率成分來描述,在d-f平面的頻域內觀察信號。用示波器和fft儀觀察同一物理現象,兩者從不同的角度觀察同一事物,故各自可以得到反映事物不同側面的獨特信息[1],見圖1。
在時域內用示波器分析波形失真的原因,有明顯優(yōu)點,而對于一個失真很小的信號,就很難準確觀察,但在頻域內恰恰相反,利用fft儀可以定量測出很小的諧波分量。
對于將要仔細討論的轉矩信號而言,往往由于定子機械扭斜、變頻器輸出電壓諧波分量、電子換向等因素的影響,會使波形產生很小的失真,造成轉矩波動,帶來電機轉動的不平滑[2]。定量的對這些諧波進行測量、分析,有的放矢的消除、改善電機低速性能,借助fft儀,在頻域肉測量,會更準確有效。
2轉矩波動率
目前轉矩波動率通常以時域測量為基礎,由于該定義沒有考慮轉矩波動的帶寬,而只是對轉矩波動分布曲線的****值和最小值進行處理,因而是不完整的,以頻域測量基準,轉矩波動率的定義則為:
3頻域轉矩波動率計算公式
轉矩信號由mo及m(t)兩部分組成,見圖2,m(t)為任一周期的轉矩波動信號,從數學上看,該交流部分的有效值則等于m(t)的平方在一個周期t內的平均再求其平方根值,即:
故在頻率范圍內,轉矩波動率可以交流部分與直流部分之比確定,即:
利用fft儀繪出的轉矩頻譜,見圖3。
4wm與wm1之間的關系
4.1轉矩波動正弦變化
在時域內波形見圖4,在頻域內頻譜見圖5。
4.2轉矩波動接近正弦半波
在時域內波形見圖6,在頻域內其頻譜見圖7。
4.3轉矩波動接近方波
在時域內,波形見圖8,在頻域內,頻譜見圖9。
由試驗的采樣波形看,機座號小的電機其轉矩波動分布接近正弦波,而機座號大的電機接近梯形波。
5 wm1的測量
5.1測量方法
如圖10所示,首先將被試電機與負載電機通過轉矩傳感器及飛輪盤連接,進行反饋法加載,然后將轉矩傳感器輸出信號輸入轉矩測試儀進行計算處理,最后輸入到fft快速傅立葉變換儀,經處理顯示轉矩波動的時域波形和頻域波形,經計算獲得需要的轉矩波動率值。
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