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什么是低压伺服电机?

这个问题很难回答。《低电压指令》根据为电气系统供电的电源电压以及与 IEC 在电击及电弧风险和安全方面的具体规定,将介于 50 – 1000 Vac 或 120 – 1500 Vdc 之间的电压定义为低电压。 然而,如果要在伺服电机背景下讨论低压电机,低压主要集中在以电池驱动的应用。 标准工业无刷电机通常在 120 - 480 Vac 的电压下运行,而低压伺服电机则在 24 - 96 Vdc 的电压范围内进行了优化。 根据定义,IEC 认为这一范围内的电压应属于超低电压 (ELV) 的范畴。

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低压伺服电机设计是如何实现的?

伺服电机由驱动器驱动,驱动器通过交流或直流电源获得动力。 两个具体的电机参数决定了电机的转速和扭矩特征,即以 Volts/krpm 为单位的反电动势 (Kb) 和以 Nm/A 为单位的扭矩敏感性 (Kt)。 电机转速与施加的电压直接相关,而电机扭矩则与施加的电流直接相关。 这两个特征还直接受到电机线圈匝数的影响,电机绕组通常会根据应用的预期电压进行优化。 电机可以在最高额定电压下运行,该电压由电机结构中使用的绝缘系统决定。

举个例子,一个额定转速为 2000 rpm、额定扭矩为 5 Nm 的电机要使用每个线圈 10 匝的绕组,其额定电压为 170 Vdc,额定电流为 10A。 如果用 85 Vdc 的电压给该电机供电,并且不对绕组做出调整,则该电机在 5 Nm 的扭矩下只能达到 1000 rpm 的转速(假设在较低电压下也可以获得相同的电流)。 如果要在较低电压下实现相同的功率,电机绕组需做出减少匝数(每个线圈 5 匝)的调整,以便在 85 Vdc 电压下也能获得 2000 rpm 的转速。 然而,这样会改变电机的扭矩敏感性特征,要想在 85 Vdc 电压下实现 2000 rpm 的转速和 5 Nm 的扭矩,电流要达到 20 A。

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典型的电池驱动应用有远程控制车 (ROV)、机器人等,所用电压介于 24 - 96 Vdc 之间。 伺服电机需要使用经过优化的绕组才能达到特定应用电压和可用电流下的负载点。 这类应用通常会提出低转速和高扭矩的要求,所以非常适合采用低压电机解决方案。 不过,如果电机绕组在额定转速、扭矩、可用电压和电流下进行了优化,则低压电机也可以在更高的转速下运行。

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