用质量差的霍尔元件测转速对电机有什么影响影响...

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工程师职称论文温度对电动机可靠性的影响
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  作为驱动控制元件的电动机,在国民经济高速发展的今天,使用领域越来越广泛,同时各行业对电动机可靠性及寿命提出了更高的要求,本文是一篇工程师职称论文范文,主要论述了温度对电动机可靠性的影响。
要]驱动控制元件、绕组绝缘、轴承的失效是电动机的失效主要形式,温度是影响电动机寿命的主要因素,掌握和了解温度对电动机寿命的影响,是制定电动机可靠性试验方案的基础,也是电动机可靠性设计的依据,具有重要的意义。本文重点讨论了温度对电动机寿命的影响,并给出相应数据和曲线。
  [关键词]温度,电动机,可靠性
  一、电动机可靠性的概念
  电动机可靠性不亚于电动机效率、功率因素,对经济发表影响重大,深受电动机制造厂和用户的重视,研究电动机可靠性,不仅要通过概率论、数理统计和可靠性理论进行分析,从大量试验数据中找出规律,同时还需要进行大量试验研究。构成电动机任何一个部件的失效都将造成电动机的失效,因此,其可靠性的基本模型为串联模型,其可靠度计算公式为
  R(t)=R1(t)*R2(t)*&&Rn(t) (1)
  式中Rn(t)&&第n部件的可靠度,是时间的函数。
  电动机在整个寿命期内,通常可分为3个阶段,第一阶段为磨合阶段,即早期失郊阶段,失效率随时间迅速下降,这一阶段通常在出厂前的试验中就被踢除;第二阶段为偶然失效期,失效率基本不变,是最重要的阶段,第一阶段的可靠性是电动机厂商和用户最为关心的;第三阶段为耗损阶段,电动机使用到一定程度后,由于轴承磨损,绝缘和电子元件的老化,其失效率随时间迅速上升。
  对于第二阶段,通常将失效率看作常数,这时电动机寿命服从指数分布,各单元的可靠度为电机可靠度为
  在一些可靠性设计手册中,都给出了&oi、Ki、Di的参考值。
  温度对电机失效率和寿命有着显著影响,图1给出了电机平均寿命随温度的变化规律,图2为失效率与温度的关系曲线。
  二、温度对电机绝缘的影响
  温度对电机绝缘寿命有显著影响。高温将加快绝缘材料的物理变化和化学反应的速度,促进绝缘老化。温度对绝缘寿命的影响一般通过大量的实验获取有关数据,然后用统计的方式得出其失效规律和经验公式。
  通过大量研究,曾经得出了A级绝缘的8度规律,B级绝缘的10度规律,H级绝缘的18度规律。即对于A、B、H级绝缘,温度每升高8度、10度、18度,绝缘寿命将降低一半。
  三、温度对轴承寿命的影响
  有关专家指出,轴承径向力增加一倍,寿命降低10倍;而精度降低一级,寿命降低一倍。轴承手册也给出了轴承寿命的计算公式:
  以上只考虑了轴承的疲劳寿命,事实上,温度与轴承寿命密切相关。温度升高将使轴承性能恶化、油脂流失、震动和噪音增大,加剧了轴承磨损和材料退化,轴承寿命明显缩短。因此在设计电机时,应根据其环境工作温度及用户对电机寿命的要求选用合适的轴承,限制轴承的极限运行温度。对于一些重要场合,需安装轴承温度检测装置,以保证轴承长期可靠运行。图3给出了额定转速6000rpm,25w的他励直流电机滚珠轴承寿命随温度变化曲线,其中虚线为非周期性实验曲线,实线为周期性实验曲线。图4为额定转速6000rpm,10w的永磁直流电机滚珠轴承寿命随温度变化曲线。
  四、温度对驱动控制线路可靠性的影响
  温度对电子元器件失效的加速作用主要体现在以下几个方面:
  (1)加速了元器件不同材料接触面间的性能恶化;
  (2)加速了封装材料中有机物的老化,使绝缘性能和防护性能恶化;
  (3)粘接焊料在高温下加速氧化,热阻增大;
  (4)加速了元器件内部金属导电材料的疲劳损坏。
  电机种类繁多,有许多电动机与驱动控制线路构成电动机系统,是不可分割的整体。因此,电动机可靠性与其驱动控制线路的可靠性密切相关。电磁元件受温度影响较小,性能较稳定,因此对要求高可靠性、长寿命或环境条件较恶劣的场合,电动机的位置检测元件大多采用电磁元件而不用霍尔元件。
  五、结束语
  绕组绝缘、轴承和驱动控制元件的失效是电动机的主要失效形式。温度是影响电动机可靠性和寿命的主要因素。了解温度对绕组绝缘、轴承和驱动控制元件可靠性的影响是制定电机可靠性和加速寿命试验方案的基础,也是电动机可靠性设计的依据,利用发达国家在电机可靠性方面的研究成果,对电动机可靠性工作开展深入的探讨,将会逐步提高电动机的可靠性水平。
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霍尔传感器的原理与应用
17:17:58  
霍尔传感器的原理与应用
霍尔传感器是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础,是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。一、霍尔效应霍尔元件 霍尔传感器(一)霍尔效应如图1所示,在半导体薄片两端通以控制电流I,并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场,则在垂直于电流和磁场的方向上,将产生电势差为UH的霍尔电压,它们之间的关系为。
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其中d 为薄片的厚度,k称为霍尔系数,它的大小与薄片的材料有关。上述效应称为霍尔效应,它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。(二)霍尔元件根据霍尔效应,人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点,因此,在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。(三)霍尔传感器由于霍尔元件产生的电势差很小,故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上,称之为霍尔传感器。
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霍尔传感器也称为霍尔集成电路,其外形较小,如图2所示,是其中一种型号的外形图。二、霍尔传感器的分类霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。(一)线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。(二)开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,它输出数字量。三、霍尔传感器的特性(一)线性型霍尔传感器的特性
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输出电压与外加磁场强度呈线性关系,如图3所示,可见,在B1~B2的磁感应强度范围内有较好的线性度,磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。(二)开关型霍尔传感器的特性如图4所示,其中BOP为工作点“开”的磁感应强度,BRP为释放点“关”的磁感应强度。
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当外加的磁感应强度超过动作点Bop时,传感器输出低电平,当磁感应强度降到动作点Bop以下时,传感器输出电平不变,一直要降到释放点BRP时,传感器才由低电平跃变为高电平。Bop与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。另外还有一种“锁键型”(或称“锁存型”)开关型霍尔传感器,其特性如图5所示。
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当磁感应强度超过动作点Bop时,传感器输出由高电平跃变为低电平,而在外磁场撤消后,其输出状态保持不变(即锁存状态),必须施加反向磁感应强度达到BRP时,才能使电平产生变化。四、霍尔传感器的应用按被检测对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测受检对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,这个磁场 是被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量,例如速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电学量来进 行检测和控制。(一)线性型霍尔传感器主要用于一些物理量的测量。例如:1.电流传感器由于通电螺线管内部存在磁场,其大小与导线中的电流成正比,故可以利用霍尔传感器测量出磁场,从而确定导线中电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触,不影响被测电路,不消耗被测电源的功率,特别适合于大电流传感。
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霍尔电流传感器工作原理如图6所示,标准圆环铁芯有一个缺口,将霍尔传感器插入缺口中,圆环上绕有线圈,当电流通过线圈时产生磁场,则霍尔传感器有信号输出。2.位移测量如图7所示,两块永久磁铁同极性相对放置,将线性型霍尔传感器置于中间,其磁感应强度为零,这个点可作为位移的零点,当霍尔传感器在Z轴上作△Z位移时,传感器有一个电压输出,电压大小与位移大小成正比。
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如果把拉力、压力等参数变成位移,便可测出拉力及压力的大小,如图8所示,是按这一原理制成的力传感器。
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(二)开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。1.测转速或转数如图9所示,在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢,霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处,圆盘旋转一周,霍尔传感器就输出一个脉冲,从而可测出转数(计数器),若接入频率计,便可测出转速。
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如果把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上,当装在运动车辆上的永磁体经过它时,可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。2.各种实用电路开关型霍尔传感器尺寸小、工作电压范围宽,工作可靠,价格便宜,因此获得极为广泛的应用。下面列举两个实用电路加以说明:电路1防盗报警器
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如图10所示,将小磁铁固定在门的边缘上,将霍尔传感器固定在门框的边缘上,让两者靠近,即门处于关闭状态时,磁铁靠近霍尔传感器,输出端3为低电平,当 门被非法撬开时,霍尔传感器输出端3为高电平,非门输出端Y为低电平,继电器J吸合,Ja闭合,蜂鸣器得电后发出报警声音。电路2 公共汽车门状态显示器
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使用霍尔传感器,只要再配置一块小永久磁铁就很容易做成车门是否关好的指示器,例如公共汽车的三个门必须关闭,司机才可开车。电路如图11所示,三片开关 型霍尔传感器分别装在汽车的三个门框上,在车门适当位置各固定一块磁钢,当车门开着时,磁钢远离霍尔开关,输出端为高电平。若三个门中有一个未关好,则或 非门输出为低电平,红灯亮,表示还有门未关好,若三个门都关好,则或非门输出为高电平,绿灯亮,表示车门关好,司机可放心开车。
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谢谢分享,学习了。。
高级工程师
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谢谢分享、一起学习、共同进步、共同提高、共同成长!
16:13:00  
谢谢分享,正在学习
14:48:58  
多谢分享!!!!!!!!
11:16:09  
学习了,谢谢楼主分享
11:35:36  
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08:52:14  
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