电动工具的特性曲线

第一章第一章 电动工具的特性曲线电动工具的特性曲线 概述:在新产品投产前,除有安规报告外,研发工程师必须 要有温升, 特性曲线,电磁兼容(欧洲产品),模拟寿命,实用性寿命等 5 个检测报告.本文讲介的是容易忽略的特性曲线. 1.我们在评估电动工具的品质时,有人往往只评估温升报告中样 机的效率,机械特性等性能.这是片面的.因为电动工具在实际使用时, 不是工作在所谓的额定点上,而是工作在一个区域(最常用的是 0.5 —1.5 倍的额定输入功率的区域), 评估电动工具的特性曲线共有评估电动工具的特性曲线共有 6 6 条，条， 是以转矩为横坐标是以转矩为横坐标, ,转速转速, ,功率因素功率因素, ,效率效率, ,输入功率输入功率, ,电流电流, , 输出功输出功 率为纵坐标的曲线率为纵坐标的曲线 , ,它们完整的描述了电动工具从起动—负载—过它们完整的描述了电动工具从起动—负载—过 载—堵转—仃机完整的工作状态和周期，载—堵转—仃机完整的工作状态和周期， 反映了产品的性能和特点。反映了产品的性能和特点。 2.测试方法注意点: (1) 测试 6 条曲线时应选择合适的步距(M).功率有大小,但是应 有相同的比例,曲线有可比性。并尽可能把曲线做完整. (2)(2) 特性曲线应在温升试验后进行特性曲线应在温升试验后进行, ,否则会造成较大的误差否则会造成较大的误差. .另一另一 方面方面, ,温升试验中的相应参数应和特性曲线上相应的工作点吻合温升试验中的相应参数应和特性曲线上相应的工作点吻合. . 3.如果是有工作机构一起做试验,试验结果反映了整个产品的特 性,如果单是电机试验, 试验结果只反映了电机的特性. 4．国内外样机进行特性曲线比较时必需在相同的条件下，如果 国外样机是冷态，我司的样机是热态，这要吃亏的。 工具用的电机有串激电机,永磁电机和感应电机.三种特性曲线 如下: 1 1) 用串激电机的工具 2) 用永磁电机的工具 2 *说明: 上述的试验电机是交流整流后的直流电机. 3) 用感应电机的工具 3 一．转速—转矩机械特性：转速—转矩机械特性：n=Fn=F（（MM）） 机械特性系数机械特性系数I=n/nI=n/n0 0 式中式中: :n n ----- -----工具的负载转速工具的负载转速 n n0 0------------工具的空载转速工具的空载转速 1．单相串激电机的转速--转矩特性本质上是软机械特性(电源频率 对转速的影响不大)， 电机转速随着负载的增大而明显的下降 （如图） （1） 这种软的机械特性对某些电动工具恰好能起到转速自动调节 的作用，如：链锯在锯大直径木材时负载大,转速自动会低. 在锯小 直径木材时负载小,转速自动会高. 机械特性系数机械特性系数 I=0.6—0.65. （2） 为了提高工作效率,要求机械特性硬的园林类，砂磨类， 切割 类工具, 机械特性系数机械特性系数 I=0.65—0.75. （（3 3）提高串激电机机械特性系数的方法）提高串激电机机械特性系数的方法: : 4 1) 把电机技术和电子技术相结合 ,要电源线和电机之间加衡转速 电子装置,在转子的换向器端加磁性或光电传感器（通过电流反馈， 速度反馈） ，机械特性系数可达 I=0.85—0.95. 2) 提高电机的安匝比 8W/N，电机磁路设计比较饱和（会影响电 机的效率） 。软特性 8W/N=1.05—1.30硬特性 8W/N=1.30—1.45. 3）采用风压流量大，叶片较多的风叶和风阻小的风路. 4) 铁芯和额定功率较大的电机 ,机械特性系数大, 铁芯和额定功 率较小的电机,机械特性系数小. 5) 工具采用机械传动中速比较大的产品。 我们在评估电动工具的特性曲线时应注意1.2和1.5倍额定功率 时的机械特性系数和最大效率时的机械特性系数. 2. 永磁电机的机械特性系数 I=0.75—0.85,比串激电机硬,比感应 电机软. 3. 感应电机的机械特性系数I=0.85—0.98,具有硬机械特性的特 点. 二二. .功率因数曲线功率因数曲线 COSCOSθθ= =F F（（MM）） （如图（如图 4 4）） 功率因数与电网的传输效率和电网的利用率相关 ,因而提高功 率因素是低碳的要求. 功率因素COSθ =P1/UI 式中: P1—输入功率 U—输入电压, I—负载电流 功率因数是电压和电流之间角度的佘弦 (注意实验室的试验数 据,应基本符合相关的公式). 1.串激电机的功率因数一般从 0.9 到 0.96，φ 81 及以上的冲片 为 0.92 到 0.94，φ 73 冲片为 0.94 到 0.95，φ 65 及以下的冲片 5 为 0.95 到 0.96。随着转矩的增加输入电流增加，磁场的饱和程 度增加，转速下降。如果功率因数异常的低，应考虑是否漏磁和 电机的电气间隙太大. 2. 永磁电机的电压和电流相位相同, COSθ =1. 3. 感应电机在起动时在电容的作用下 ,电压和电流错开相位,功 率因素很小,随负载的增加电压和电流之间夹角变小, 功率因素变 大,在额定负载时可达 0.6—0.75,过载时可达 0.95—0.99. 三三. .效率曲线效率曲线ηη= = F F（（MM）） （如图（如图 5 5）） 电动工具的效率η =P2/P1=（P1-∑P）/P1 以串激电机为例以串激电机为例,电动工具的效率一般从 0.45 到 0.75. 1. 1. 按损耗的大小次序分介：按损耗的大小次序分介： (1)(1) 绕组电阻损耗：绕组电阻损耗：定转子电磁线电阻损耗,导线的电阻率（公式）, 占总损耗的 40%,铝线的电阻率大,损耗比铜线大. (2)(2) 风磨耗：风磨耗：风扇的型式,外径，宽度和曲率。有的经济型产品为了 节约材料资源,增大风扇的外径， 宽度和曲率， 效率会下降,占总损耗 的 35%. (3)(3) 传动损耗传动损耗：齿轮，皮带轮的传动损耗, 有往复机构(修枝机,往复 锯,链锯等)和多级变速的电动工具传动损耗较大, 轴承的磨擦损耗， 有时机壳等结构的精度对机械损耗的影响很大。传动损耗占总损耗 的 15%。 (4) 铁耗：铁耗：铁芯涡流损耗和磁滞损耗，它的大小和矽钢片的质量有 关。占总损耗的 10%。 (5)(5) 换向损耗：换向损耗：换向损耗和磨擦损耗。占总损耗的 3%。 (6)(6) 电路损耗电路损耗： 电缆线， 电容， 电感， 内接线等损耗， 占总损耗的 2%。 6 (7) 其它损耗：其它损耗：工具的振动，测功器的偏心，辅助测功的机械变速 系统，如果控制不好，附加损耗较大，会影响试验的正确性． 2. 2. 电动工具效率曲线的分析电动工具效率曲线的分析 曲线描述: 在转矩较小的时候，转速较高，电流密度低,风摩耗 为主要损耗，效率较低。随着转矩的增加，铜耗和铁耗增加，风摩 耗下降，效率上升，一直到效率的最大值。转矩继续增加，由于铜 耗和铁耗的快速增加和转速的下降使效率下降，在电动工具产生制 动的时候，效率为 0。我们在判定电动工具质量的时候，效率曲线 是一个主要的项目，它直接影响到工件的加工效率和能耗。 (1) 电机设计时,相同的铁芯,最大效率的高低和确定的额定输入功 率值的大小有关， 为了商业效益额定