I. Namen in pomen merjenja sinhronske induktivnosti
(1) Namen merjenja parametrov sinhronske induktivnosti (tj. medosne induktivnosti)
Parametra induktivnosti AC in DC sta dva najpomembnejša parametra v sinhronskem motorju s trajnim magnetom. Njihov natančen zajem je predpogoj in osnova za izračun motoričnih karakteristik, dinamično simulacijo in nadzor hitrosti. Sinhronsko induktivnost je mogoče uporabiti za izračun številnih lastnosti stabilnega stanja, kot so faktor moči, učinkovitost, navor, tok armature, moč in drugi parametri. V krmilnem sistemu motorja s trajnimi magneti, ki uporablja vektorsko krmiljenje, so parametri sinhronega induktorja neposredno vključeni v krmilni algoritem, rezultati raziskav pa kažejo, da lahko v šibkem magnetnem območju netočnost parametrov motorja povzroči znatno zmanjšanje navora in moč. To kaže na pomen parametrov sinhronske tuljave.
(2) Težave, ki jih je treba upoštevati pri merjenju sinhronske induktivnosti
Da bi dosegli visoko gostoto moči, je struktura sinhronskih motorjev s trajnimi magneti pogosto zasnovana tako, da je bolj zapletena, magnetno vezje motorja pa je bolj nasičeno, zaradi česar se parameter sinhrone induktivnosti motorja spreminja z nasičenostjo magnetno vezje. Z drugimi besedami, parametri se bodo spreminjali z delovnimi pogoji motorja, popolnoma z nazivnimi delovnimi pogoji parametrov sinhronske induktivnosti pa ne morejo natančno odražati narave parametrov motorja. Zato je potrebno izmeriti vrednosti induktivnosti pri različnih delovnih pogojih.
2.Metode merjenja sinhronske induktivnosti motorja s trajnimi magneti
V tem prispevku so zbrane različne metode merjenja sinhronske induktivnosti ter njihova podrobna primerjava in analiza. Te metode je mogoče grobo razvrstiti v dve glavni vrsti: neposredni preskus obremenitve in posredni statični preskus. Statično testiranje je nadalje razdeljeno na statično testiranje z izmeničnim tokom in statično testiranje z enosmernim tokom. Današnji prvi del naše "Preskusne metode sinhronega induktorja" bo razložil metodo preskusa obremenitve.
Literatura [1] uvaja princip metode direktne obremenitve. Motorje s trajnimi magneti je običajno mogoče analizirati z uporabo teorije dvojne reakcije za analizo delovanja obremenitve, fazni diagrami delovanja generatorja in motorja pa so prikazani na sliki 1 spodaj. Kot moči θ generatorja je pozitiven, ko E0 presega U, kot faktorja moči φ je pozitiven, ko I presega U, in kot notranjega faktorja moči ψ je pozitiven, ko E0 presega I. Kot moči θ motorja je pozitiven z U, ki presega E0, je kot faktorja moči φ pozitiven, ko U presega I, in kot notranjega faktorja moči ψ je pozitiven, ko I presega E0.
Slika 1 Fazni diagram delovanja sinhronskega motorja s trajnimi magneti
(a) Stanje generatorja (b) Stanje motorja
V skladu s tem faznim diagramom je mogoče pridobiti: pri delovanju obremenitve motorja s trajnim magnetom, izmerjeno elektromotorno silo vzbujanja brez obremenitve E0, napetost terminala armature U, tok I, kot faktorja moči φ in kot moči θ in tako naprej, je mogoče dobiti armaturo tok ravne osi, komponenta prečne osi Id = Isin (θ - φ) in Iq = Icos (θ - φ), potem sta lahko Xd in Xq dobimo iz naslednje enačbe:
Ko generator deluje:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Ko motor teče:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Parametri stabilnega stanja sinhronskih motorjev s trajnimi magneti se spreminjajo, ko se spreminjajo pogoji delovanja motorja, in ko se tok armature spremeni, se spremenita tako Xd kot Xq. Zato pri določanju parametrov obvezno navedite tudi pogoje delovanja motorja. (Količina izmeničnega in enosmernega toka gredi ali statorskega toka in notranji kot faktorja moči)
Glavna težava pri merjenju induktivnih parametrov z metodo neposredne obremenitve je merjenje močnostnega kota θ. Kot vemo, je to razlika faznega kota med napetostjo na sponki motorja U in elektromotorno silo vzbujanja. Ko motor deluje stabilno, je mogoče končno napetost pridobiti neposredno, E0 pa ni mogoče pridobiti neposredno, zato jo je mogoče pridobiti le s posredno metodo, da dobimo periodični signal z enako frekvenco kot E0 in fiksno fazno razliko za nadomestitev E0, da bi naredili fazno primerjavo s končno napetostjo.
Tradicionalne posredne metode so:
1) v režo armature preskušanega motorja zakopano smolo in originalno tuljavo motorja iz več ovojev fine žice kot merilno tuljavo, da bi s primerjavo primerjave napetosti pridobili enako fazo z navitjem motorja pod preskusom. lahko dobite kot faktorja moči.
2) Namestite sinhronski motor na gred preskušanega motorja, ki je identičen preskušanemu motorju. Na tem principu temelji metoda merjenja fazne napetosti [2], ki bo opisana v nadaljevanju. Eksperimentalni povezovalni diagram je prikazan na sliki 2. TSM je preskušani sinhronski motor s trajnim magnetom, ASM je identičen sinhronski motor, ki je dodatno potreben, PM je glavni pogon, ki je lahko sinhronski motor ali enosmerni motor. motor, B je zavora, DBO pa osciloskop z dvojnim žarkom. Fazi B in C TSM in ASM sta povezani z osciloskopom. Ko je TSM priključen na trifazno napajanje, osciloskop sprejema signala VTSM in E0ASM. ker sta oba motorja enaka in se vrtita sinhrono, sta povratni potencial brez obremenitve TSM preizkuševalca in povratni potencial brez obremenitve ASM, ki deluje kot generator, E0ASM, v fazi. Zato je mogoče izmeriti močnostni kot θ, tj. fazno razliko med VTSM in E0ASM.
Slika 2 Eksperimentalni diagram ožičenja za merjenje kota moči
Ta metoda se ne uporablja zelo pogosto, predvsem zato, ker: ① majhen sinhronski motor ali rotacijski transformator, ki ga je treba izmeriti, je nameščen na gredi rotorja, ima motor dva iztegnjena konca, kar je pogosto težko narediti. ② Natančnost merjenja kota moči je v veliki meri odvisna od visoke vsebnosti harmonikov VTSM in E0ASM, in če je vsebnost harmonikov razmeroma velika, se bo natančnost meritve zmanjšala.
3) Za izboljšanje natančnosti preskusa kota moči in enostavnosti uporabe je zdaj več uporabe senzorjev položaja za zaznavanje signala položaja rotorja in nato primerjava faz s pristopom končne napetosti
Osnovno načelo je namestitev projiciranega ali odbitega fotoelektričnega diska na gred izmerjenega sinhronskega motorja s trajnim magnetom, število enakomerno razporejenih lukenj na disku ali črno-belih oznakah in število parov polov preskušanega sinhronskega motorja. . Ko se disk zavrti za en obrat z motorjem, fotoelektrični senzor sprejme signale položaja rotorja in ustvari nizkonapetostne impulze. Ko motor teče sinhrono, je frekvenca tega signala položaja rotorja enaka frekvenci napetosti priključka armature, njegova faza pa odraža fazo elektromotorne sile vzbujanja. Signal sinhronizacijskega impulza se ojača z oblikovanjem, faznim zamikom in napetostjo armature testnega motorja za fazno primerjavo, da se dobi fazna razlika. Nastavite, ko motor deluje brez obremenitve, je fazna razlika θ1 (približno, da je v tem trenutku močnostni kot θ = 0), ko obremenitev teče, je fazna razlika θ2, potem je izmerjena fazna razlika θ2 - θ1 vrednost kota moči obremenitve sinhronega motorja s trajnim magnetom. Shematski diagram je prikazan na sliki 3.
Slika 3 Shematski diagram merjenja kota moči
Kot v fotoelektrični disk enakomerno prevlečen s črno-belo oznako je težje, in ko izmerjeni trajni magnet sinhroni motor poli hkrati označevanje disk ne more biti skupno med seboj. Zaradi poenostavitve se lahko preskusi tudi v pogonski gredi motorja s trajnimi magneti, oviti v krog črnega traku, prevlečenega z belo oznako, odsevni svetlobni vir fotoelektričnega senzorja, ki ga oddaja svetloba, zbrana v tem krogu na površini traku. Na ta način pri vsakem obratu motorja fotoelektrični senzor v fotoobčutljivem tranzistorju enkrat sprejme odbito svetlobo in prevodnost, kar povzroči električni impulzni signal, po ojačanju in oblikovanju, da dobimo primerjalni signal E1. od konca navitja armature preskusnega motorja katere koli dvofazne napetosti, z napetostnim transformatorjem PT navzdol do nizke napetosti, poslane v primerjalnik napetosti, nastanek predstavnika pravokotne faze signala napetostnega impulza U1. U1 s frekvenco p-deljenja, primerjava faznega primerjalnika, da dobite primerjavo med fazo in faznim primerjalnikom. U1 s frekvenco p-deljenja, s faznim primerjalnikom za primerjavo njegove fazne razlike s signalom.
Pomanjkljivost zgornje metode merjenja kota moči je, da je treba narediti razliko med obema meritvama, da bi dobili kot moči. Da bi se izognili odštetju dveh količin in zmanjšali natančnost, je pri merjenju fazne razlike obremenitve θ2, obrat signala U2, izmerjena fazna razlika θ2'=180 ° - θ2, kot moči θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), ki pretvori dve količini iz odštevanja faze v seštevek. Diagram fazne količine je prikazan na sliki 4.
Slika 4 Načelo metode dodajanja faz za izračun fazne razlike
Druga izboljšana metoda ne uporablja frekvenčne delitve signala pravokotne valovne oblike napetosti, ampak uporablja mikroračunalnik za istočasno snemanje valovne oblike signala oziroma prek vhodnega vmesnika posname valovne oblike signala napetosti brez obremenitve in položaja rotorja U0, E0, kot tudi signale pravokotne valovne oblike napetosti obremenitve in položaja rotorja U1, E1 in nato premaknite valovni obliki obeh posnetkov relativno drug glede na drugega, dokler nista valovni obliki dveh napetosti pravokotni valovni signali se popolnoma prekrivajo, ko je fazna razlika med dvema rotorjema Fazna razlika med obema signaloma položaja rotorja je kot moči; ali premakniti valovno obliko na dva valovna oblika signala položaja rotorja sovpadata, potem je fazna razlika med dvema napetostnima signaloma kot moči.
Treba je poudariti, da dejansko delovanje brez obremenitve sinhronega motorja s trajnim magnetom kot moči ni enak nič, zlasti pri majhnih motorjih, zaradi delovanja brez obremenitve izgube brez obremenitve (vključno z izgubo bakra v statorju, izgubo železa, mehanska izguba, potepuška izguba) je razmeroma velika, če menite, da je kot moči brez obremenitve enak nič, bo to povzročilo veliko napako pri merjenju kota moči, ki se lahko uporabi za delovanje enosmernega motorja v stanju motorja, smer krmiljenja in preskusno krmiljenje motorja sta skladna, pri krmiljenju enosmernega motorja lahko enosmerni motor deluje v istem stanju in enosmerni motor se lahko uporablja kot preskusni motor. To lahko omogoči delovanje motorja na enosmerni tok v stanju motorja, krmiljenje in krmiljenje preskusnega motorja pa sta skladna z motorjem na enosmerni tok, da se zagotovijo vse izgube na gredi preskusnega motorja (vključno z izgubo železa, mehanskimi izgubami, izgubami izgub itd.). Metoda presoje je, da je vhodna moč preskusnega motorja enaka porabi bakra v statorju, to je P1 = pCu, ter napetosti in toku v fazi. Tokrat izmerjeni θ1 ustreza jakostnemu kotu nič.
Povzetek: prednosti te metode:
① Metoda direktne obremenitve lahko meri induktivnost nasičenosti v stabilnem stanju pri različnih stanjih obremenitve in ne zahteva nadzorne strategije, ki je intuitivna in preprosta.
Ker meritev poteka neposredno pod obremenitvijo, je mogoče upoštevati učinek nasičenja in vpliv toka razmagnetenja na parametre induktivnosti.
Slabosti te metode:
① Metoda direktne obremenitve mora izmeriti več količin hkrati (trifazna napetost, trifazni tok, kot faktorja moči itd.), merjenje kota moči je težje in natančnost preskusa vsaka količina ima neposreden vpliv na točnost izračunov parametrov in vse vrste napak v testu parametrov se zlahka kopičijo. Zato je treba pri uporabi metode neposredne obremenitve za merjenje parametrov posvetiti pozornost analizi napak in izbrati večjo natančnost preskusnega instrumenta.
② Vrednost vzbujalne elektromotorne sile E0 pri tej metodi merjenja se neposredno nadomesti z napetostjo priključka motorja brez obremenitve, ta približek pa prinaša tudi inherentne napake. Ker se delovna točka permanentnega magneta spreminja z obremenitvijo, kar pomeni, da sta pri različnih statorskih tokovih prepustnost in gostota pretoka permanentnega magneta različni, zato je tudi posledična elektromotorna sila vzbujanja različna. Na ta način ni zelo natančno nadomestiti elektromotorne sile vzbujanja pod obremenitvijo z elektromotorno silo vzbujanja brez obremenitve.
Reference
[1] Tang Renyuan et al. Moderna teorija in zasnova motorjev s trajnimi magneti. Peking: Machinery Industry Press. marec 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Tehnologija motorja s trajnimi magneti, načrtovanje in aplikacije, 2. izdaja. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Avtorske pravice: ta članek je ponatis javne številke WeChat motor peek (电机极客), izvirne povezavehttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Ta članek ne predstavlja stališč našega podjetja. Če imate drugačna mnenja ali poglede, nas popravite!
Čas objave: 18. julij 2024