GB T 21418-2008 永磁无刷电动机系统通用技术条件.pdf
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1、ICS 2916030K 24 a园中华人民共和国国家标准GBT 214182008永磁无刷电动机系统通用技术条件General specification for permanent magnet brushless motor system2008-01-22发布 2008-09-0 1实施丰瞀鹘紫瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会厘仲目 次前言1范围2规范性引用文件3术语和定义4运行条件5机座号6基本要求和试验方法7特殊试验“8铭牌和其他信息”9安全性要求10检验规则“11包装和储存”附录A(资料性附录) 系统方框图附录B(资料性附录)热阻和热时间常数的试验方法GBT 2141820
2、08,0,H坫坫M珀n刖 置GnT 214182008本标准是永磁无刷电动机系统的基础标准,规定了永磁无刷电动机系统及构成系统的永磁无刷电动机、永磁无刷电动机驱动器的术语和定义,运行条件,基本要求,试验方法和验收标准等。本标准参考国内外相关标准并吸收了永磁无刷电动机系统的研发、生产经验编制而成。本标准与其他微电机标准以及其他相关标准协调一致。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国微电机标准化技术委员会归口。本标准起草单位:西安微电机研究所、北京和利时电机技术有限公司、广东威灵电机制造有限公司、卧龙电气集团股份有限公司、横店集团联宜电机有限公司、深圳龙德科技有限公司、江西喜寨电机有限公司、山
3、东山博电机集团有限公司、成都精密电机厂、常州祥明电机有限公司、浙江嵊州鹏达机电制造有限公司、深圳市天星无刷电机制造有限公司、佛山南海科西亚数码电气有限公司、国家稀土永磁电机工程中心、哈尔滨工业大学、淄博博山杰瑞微电机有限公司、贵州华烽电器有限公司、国营林泉电机厂、山东祥和集团股份有限公司博山微电机厂、浙江奥力电机股份有限公司等。本标准主要起草人:莫会成、邵晓强、张朝晖、王健、肖战龙、严伟灿、许晓华、陈建能、宋广德、周元军、刘家宁、孙龙生、唐现舟、王福杰、王匀平、张卫、崔来胜、王士相、钱良钗、刘志尚等。永磁无刷电动机系统通用技术条件GBT 2141820081范围本标准规定了永磁无刷电动机系统及
4、构成系统的永磁无刷电动机、永磁无刷电动机驱动器的术语和定义,运行条件。基本要求,试验方法和验收标准等。本标准适用于永磁无刷电动机系统(以下简称系统)及构成系统的永磁无刷电动机(以下简称电动机)、永磁无刷电动机驱动器(以下简称驱动器)。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GBT 191包装储运图示标志(GBT 191-2000,eqv ISO 780:1997)GB
5、 755 2000旋转电机定额和性能(IEC 60034-1:1996,IDT)GBT 24231电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验A:低温(GBT 24231 2001,IEC 60068-2一l:1990,IDT)GBT 24232电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验B:高温(GBT 242322001,IEC 60068-22:1974,IDT)GBT 24233电工电子产品基本环境试验规程试验Ca:恒定湿热试验方法(GBT 242332006,eqv IEC 60068278:2001)GBT 24235电工电子产品环境试验第二部分:试验方法试验Ea和导则:冲击(GBT
6、242351995,idt IEC 60068-227:1987)GBT 242310 电工电子产品环境试验第二部分:试验方法 试验Fc和导则:振动(正弦)(GBT 242310一1995,idt IEC 6006826:1982)GBT 282812003计数抽样检验程序第1部分:按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划(ISO 28591:1999,IDT)GBT 290026电工术语控制电机GBT 290056 电工术语 自动控制GBT 47721旋转电机尺寸和输出功率等级第1部分:机座号56400和凸缘号551080(GBT 477211999,idt IEC 721:1991)G
7、B 4824-2004工业、科学和医疗(ISM)射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法GBT 73451994控制微电机基本技术要求GBT 7346控制电机基本外形结构型式GBT 100691旋转电机噪声测定方法及限值噪声工程测定方法GBT 1762622006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验(IEC 6100042:2001,IDT)GBT 1762632006 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验(IEC 6100043:2002,IDT)GBT 176264 1998 电磁兼容试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(IEc 61000-4-4:1995,IDT)】GBT
8、 214182008GBT 176265-1999电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验(idt IEC 6100045:1995)GB 1821l一2000微电机安全通用要求GJBZ 299B-1998电子设备可靠性预测手册3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。31永磁无刷电动机系统permanent magnet brushless motor system以永磁无刷电动机作为执行元件,根据位置、速度、转矩等反馈信息构成的控制系统。系统包括永磁无刷电动机、传感和驱动器等三部分(参见附录A图A1)。系统有4种基本运行方式:开环运行、转矩控制、速度控制和位置控制(参见附录A图A2图A5
9、)。32驱动器driver接受控制指令,可实现对电动机的转矩速度转子位置控制的电气装置。驱动器按其控制电路和软件的实现方式可分为模拟量控制、数字模拟混合控制和全数字化控制;按其驱动方式可分为方波驱动和正弦波驱动。33永磁无刷电动机permanent magnet brushless motor依赖于转子位置信息,通过电子电路进行换相或电流控制的永磁电动机。永磁无刷电动机有正弦渡和方波两种形式,驱动电流为方波的电动机通常称为永磁无刷直流电动机,驱动电流为正弦波的电动机通常称为永磁交流伺服电动机。按电动机传感类型可分为有传感器电动机和无传感器电动机。34传感sensor0el哩用于检测永磁无刷电动
10、机位置、速度、电流的传感器或技术。传感器包括接近开关、光电编码器、旋转变压器、霍尔元件、电流传感器件等。35额定功率rated power在规定条件下,系统电动机驱动器的最大连续输出功率。36峰值转矩peak torque在规定条件下,电动机所能输出的最大转矩。在峰值转矩下短时工作不会引起电机损坏或性能不可恢复。37峰值电流peak current在规定条件下,电动机输出峰值转矩时的线电流值。该电流在电动机方波运行时为峰值,正弦渡运行时为有效值。38最大连续转矩(额定转矩)maximum continuous torque(rated torque)在规定条件下,电动机所能输出的最大转矩,在该
11、转矩下连续运行,电动机绕组温度和驱动器功率器件温度不会超过最高允许温度,电动机或驱动器不会损坏。2GBT 21418200839电动机最大连续电流(额定电流) maximum continuous current of motor(rated current)在规定条件下,电动机输出最大连续转矩(额定转矩)时的线电流值。该电流在电动机方波运行时为峰值,正弦波运行时为有效值。310静阻转矩static friction torque电动机不通电时,使转子在任意位置开始转动需克服的阻转矩。311电动机热阻thermal resistance of motor电动机绕组和机壳之间对热流的阻抗。312
12、空载转速no-load speed在规定条件下,电动机空载状态时的稳态转速。313最高允许工作转速maximum permit speed在保证电气绝缘介电强度和机械强度条件下,电动机最大设计转速。314额定转速rated speed电动机输出最大连续转矩、以额定功率运行时的转速。315转矩常数torque constant在规定条件下,电动机通人单位电流时所产生的平均电磁转矩。316反电动势常数back EMF constant在规定条件下,电动机绕组开路时,单位转速在电枢绕组中所产生的线感应电动势值。317定子电阻resistance在20下电动机每相绕组的直流电阻。318定子电感 ind
13、uctance电动机静止时的定子绕组两端的电感。319连续工作区 continuous dty zone图1中处于“最大连续转矩”、“最高允许工作转速”和“额定转速”以内的工作区域(图中无阴影区域),它是由电动机的发热、受离心力影响的机械强度、换相或驱动器的极限工作条件限制的范围。在此区域内运行,电动机和驱动器都不会超过其最高允许温度。注1:额定功率PN(w)、额定转速?lN(rmin)与最大连续转矩TN(Nm)的关系为:=!磊丢。注2:对于带油封、制动器等其他附件的电动机,应降额使用。GBT 214182008转速(rrain) “一L峰值转矩n一最高允许工作转速In。额定转速;n最大连续转
14、矩。图1工作区示意图320短时工作区intermittent duty zone图1中,处于峰值转矩以下,最大连续转矩以上的区域(图1中阴影区域)。在该区域短时工作,电动机电流虽大于最大连续电流,但电动机绕组在一定时间内不会被损坏。短时过流持续时间是由绕组的热时间常数决定的。321系统效率system efficiency电动机输出功率与驱动器输入有功功率之比。322驱动器效率driver efficiency驱动器输出有功功率与驱动器输入有功功率之比。323电动机效率motor efficiency电动机输出功率与电动机输入有功功率之比。324热时间常数thermal time consta
15、nt在恒定功耗和规定条件下,电动机绕组温升达到稳定值的632所需的时间。325输入额定电压rated input voltage在规定条件下,施加在驱动器的电源端子处的电压有效值。326额定频率rated frequency输入交流电压的频率。327输入额定电流rated input current在规定条件下,驱动器输出额定电流时,其输入电流的有效值。328连续输出电流额定值rated continuous ontput current在规定的条件下,驱动器能够连续输出而不会超过规定限值的最大电流有效值。329过载能力over load capability在规定的条件下,能够在规定时间内输
16、出而不会超过规定限值的最大电流有效值。330电磁兼容性electromagnetic compatibility;EMC4GBT 214182008系统驱动器电动机在规定的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。331闭环控制closed loop control为了将反馈变量调整到参比变量,系统将反馈变量与参比变量相比较,并利用两变量之差设定操纵变量的控制。按被控量的不同分为位置控制、速度控制、转矩控制三种。332转速波动speed ripple电动机稳态运行时,瞬态转速的最大值为n,最小值为n则转速波动为;转速波动一n-一nmtn100 nm“r n删h33
17、3转矩波动torque ripple电动机稳态运行时,对电动机施加恒定负载,连续测量输出转矩,瞬态转矩的最大值为7乙。,最小值为1k,则转矩波动为: 转矩波动一事戢100mI“334正反转速差speed difference between positive and negative对于速度闭环的系统,不改变速度指令的量值,仅改变电动机的转动方向,空载条件下,测量出电动机的正反转速平均值。和,按照下式计算正反转速差:正反转速差=卫生;二翌!d100 (3)n唧。rnc唧335转速调整率speed regulated ratio系统在额定转速、空载条件下,仅电源电压变化,或仅环境温度变化,或仅负
18、载变化,电动机的平均转速变化值与额定转速的百分比分别叫做电压变化的转速调整率、温度变化的转速调整率、负载变化的转速调整率。336调速比speed ratio系统满足规定的转速调整率和规定的转矩波动(或转速波动)时的最低空载转速。和额定转速”。之比叫做调速比D。DnminnN33,超调量overshoot对于阶跃响应,为偏离输出变量最终稳态值的最大瞬时偏差,通常以最终稳态值与初始稳态值之差的百分数表示。参见图2。338阶跃输入的转速响应时间 response time following a step change of reference input系统输入由零到对应n。的正阶跃信号,从阶跃信
19、号开始至转速第一次达到09 n。的时间(图2);系统输人由对应n。到零的负阶跃信号,从阶跃信号开始至转速第一次达到01 n。的时间。上述正、负阶跃过程中规定的时间称阶跃输入的转速响应时间。GBT 214182008_月l_|不一 I, 叫规定宽度 穗志伯差? 时间一建立时间圈2阶跃输入的时间响应曲线339转矩变化的时间响应response following a torque variation系统正常运行时,对电动机突然施加转矩负载或突然卸去转矩负载,电动机转速随时间的变化叫做系统对转矩变化的时间响应(图3)。340建立时间settling time从一个输入变量发生阶跃变化的瞬间起,至输出
20、变量偏离其最终稳态值与初始稳态值之差不超过士5的瞬间止的持续时间间隔。系统中转速发生阶跃变化的建立时间叫转速建立时间(图2)。系统中转矩发生阶跃变化的建立时间叫转矩变化的转速建立时间(恢复时间)(图3)。341频带宽度band width系统输入量为正弦波,随着正弦波信号的频率逐渐升高,对应的输出量的相位滞后逐渐增大同时幅值逐渐减小,相位滞后增大至90。时或者幅值减小至低频段幅值1庇时的频率叫做系统的频带宽度。 辟志超调 上W V 规定I宽度 穗菇棚建立时间(恢复时问)图3突加负载的时间响应曲线(输入不变)342静态刚度static stiffness在位置控制方式下,系统处于空载零速工作状态
21、,对电动机轴端正转方向或反转方向施加连续转矩To,测量出转角的偏移量A0,则静态刚度K,为:K。一T日。若转角采用分为单位,则静态刚度的单位为Nm()。64运行条件41电气运行条件除另有规定外,输入额定电压和额定频率优选值如表1。裹1GBT 214182008频率Hz 电压V直流 15,3,569,12。24,27,3640,4860,110,220,270,310,400。480,500,610,700单相50,60。400 12,24,36,115,220三相50,60,400 36,60。200,22038042使用环境条件除另有规定外,系统的环境使用条件应符合下列规定:一环境温度(分两
22、级):(1)商用级:0+40C;(2)工业级:-20+55;相对湿度:585,无凝露;大气压强:86 kPa106 kPa;一污染等级2(一般情况下,只有非导电性污染。但是也要考虑到偶然由于凝露造成的暂时的导电性)。43试验环境条件本标准中的各项检查和试验,如无其他规定,均应在下列气候条件下进行:一一环境温度:1535;相对湿度:10“75;大气压强:86 kPa106 kPa。5机座号电动机的基本外形结构型式及安装尺寸参照GBT 7346、GBT 47721选用或由电动机的产品专用技术条件规定,选用规则如下:a)当电动机机座外径不大于320 ram,其机座号按GBT 7346要求,用电动机外
23、径表示,当电动机为非圆柱结构时,为内切圆直径;b) 当电动机机座外径大于320 mlTl,其机座号按GBT 47721要求,建议采用底脚安装方式,用电动机中心高表示,并在机座号后加“M”。6基本要求和试验方法61轴伸径向圆跳动电动机轴伸长度一半处的径向圆跳动应符合表2的规定。裹2 单位为毫米轴伸直径 轴伸径向圆跳动最大允许差值3 002036 0025610 O0301018 00351830 00403050 005050 O060GST 21418200862 凸缘止口对电动机轴线的径向圆跳动电动机凸缘止口对电动机轴线的径向圆跳动应符合表3的规定。裹3 单位为毫米凸缘直径 凸缘止口对电动机
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- GB 21418 2008 永磁 电动机 系统 通用 技术 条件
