I. Svrha i značaj mjerenja sinkronog induktiviteta
(1) Svrha mjerenja parametara sinkronog induktiviteta (tj. induktiviteta poprečne osi)
Parametri AC i DC induktiviteta dva su najvažnija parametra u sinkronom motoru s permanentnim magnetom. Njihova točna akvizicija je preduvjet i temelj za izračun karakteristika motora, dinamičku simulaciju i kontrolu brzine. Sinkroni induktivitet se može koristiti za izračunavanje mnogih svojstava u stacionarnom stanju kao što su faktor snage, učinkovitost, okretni moment, struja armature, snaga i drugi parametri. U sustavu upravljanja motorom s trajnim magnetom koji koristi vektorsko upravljanje, parametri sinkronog induktora izravno su uključeni u algoritam upravljanja, a rezultati istraživanja pokazuju da u slabom magnetskom području netočnost parametara motora može dovesti do značajnog smanjenja zakretnog momenta i moć. Ovo pokazuje važnost parametara sinkronog induktora.
(2) Problemi koje treba uočiti pri mjerenju sinkronog induktiviteta
Kako bi se postigla veća gustoća snage, struktura sinkronih motora s trajnim magnetima često je projektirana tako da bude složenija, a magnetski krug motora je više zasićen, što rezultira parametrom sinkronog induktiviteta motora koji varira s zasićenjem magnetski krug. Drugim riječima, parametri će se mijenjati s radnim uvjetima motora, u potpunosti s nazivnim radnim uvjetima parametara sinkronog induktiviteta ne mogu točno odražavati prirodu parametara motora. Stoga je potrebno mjeriti vrijednosti induktiviteta u različitim radnim uvjetima.
2.metode mjerenja sinkronog induktiviteta motora s permanentnim magnetima
U ovom su radu prikupljene različite metode mjerenja sinkronog induktiviteta te njihova detaljna usporedba i analiza. Ove metode mogu se grubo kategorizirati u dvije glavne vrste: izravno ispitivanje opterećenjem i neizravno statičko ispitivanje. Statičko ispitivanje dalje se dijeli na statičko ispitivanje izmjeničnom strujom i statičko ispitivanje istosmjernom strujom. Današnji prvi nastavak naše "Metode ispitivanja sinkronog induktora" objasnit će metodu ispitivanja opterećenjem.
Literatura [1] uvodi princip metode izravnog opterećenja. Motori s trajnim magnetima obično se mogu analizirati korištenjem teorije dvostruke reakcije za analizu njihovog rada pod opterećenjem, a fazni dijagrami rada generatora i motora prikazani su na slici 1 u nastavku. Kut snage θ generatora je pozitivan s E0 većim od U, kut faktora snage φ je pozitivan s I većim od U, a unutarnji kut faktora snage ψ je pozitivan s E0 većim od I. Kut snage θ motora je pozitivan s U veći od E0, kut faktora snage φ je pozitivan s U većim od I, a unutarnji kut faktora snage ψ je pozitivan s I većim od E0.
Slika 1. Fazni dijagram rada sinkronog motora s permanentnim magnetom
(a) Stanje generatora (b) Stanje motora
Prema ovom faznom dijagramu može se dobiti: kada je motor s trajnim magnetom pod opterećenjem, izmjerena elektromotorna sila pobude bez opterećenja E0, napon priključka armature U, struja I, kut faktora snage φ i kut snage θ i tako dalje, može se dobiti armatura struja ravne osi, komponenta poprečne osi Id = Isin (θ - φ) i Iq = Icos (θ - φ), tada se Xd i Xq mogu dobiveno iz sljedeće jednadžbe:
Kada generator radi:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Kada motor radi:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Parametri ustaljenog stanja sinkronih motora s permanentnim magnetima mijenjaju se kako se mijenjaju radni uvjeti motora, a kada se mijenja struja armature, mijenjaju se i Xd i Xq. Stoga pri određivanju parametara svakako navedite i uvjete rada motora. (Količina izmjenične i istosmjerne struje osovine ili struje statora i unutarnji kut faktora snage)
Glavna poteškoća pri mjerenju induktivnih parametara metodom izravnog opterećenja leži u mjerenju kuta snage θ. Kao što znamo, to je razlika faznog kuta između napona terminala motora U i elektromotorne sile pobude. Kada motor radi stabilno, krajnji napon se može dobiti izravno, ali E0 se ne može dobiti izravno, tako da se može dobiti samo neizravnom metodom za dobivanje periodičkog signala s istom frekvencijom kao E0 i fiksnom faznom razlikom za zamjenu E0 kako bi se napravila usporedba faza s krajnjim naponom.
Tradicionalne neizravne metode su:
1) u utoru armature motora koji se ispituje ukopan korak i izvorni svitak motora od nekoliko zavoja fine žice kao mjerni svitak, kako bi se dobila ista faza s signalom usporedbe napona namota motora koji se ispituje, kroz usporedbu može se dobiti kut faktora snage.
2) Ugradite sinkroni motor na osovinu motora koji se ispituje koji je identičan motoru koji se ispituje. Metoda mjerenja faze napona [2], koja će biti opisana u nastavku, temelji se na ovom principu. Eksperimentalni dijagram povezivanja prikazan je na slici 2. TSM je sinkroni motor s trajnim magnetom koji se ispituje, ASM je identičan sinkroni motor koji je dodatno potreban, PM je glavni pokretač, koji može biti ili sinkroni motor ili istosmjerni motor motor, B je kočnica, a DBO je osciloskop s dvostrukom zrakom. Faze B i C TSM-a i ASM-a spojene su na osciloskop. Kada je TSM spojen na trofazno napajanje, osciloskop prima signale VTSM i E0ASM. budući da su dva motora identična i rotiraju se sinkrono, povratni potencijal praznog hoda TSM-a ispitivača i povratni potencijal praznog hoda ASM-a, koji djeluje kao generator, E0ASM, su u fazi. Stoga se može izmjeriti kut snage θ, tj. fazna razlika između VTSM i E0ASM.
Slika 2 Eksperimentalni dijagram ožičenja za mjerenje kuta snage
Ova se metoda ne koristi često, uglavnom zato što: ① mali sinkroni motor ili rotacijski transformator koji je potreban za mjerenje ugrađen u osovinu rotora motor ima dva ispružena kraja osovine, što je često teško učiniti. ② Točnost mjerenja kuta snage uvelike ovisi o visokom sadržaju harmonika VTSM i E0ASM, a ako je sadržaj harmonika relativno velik, točnost mjerenja bit će smanjena.
3) Kako bi se poboljšala točnost ispitivanja kuta snage i jednostavnost upotrebe, sada se više koriste senzori položaja za otkrivanje signala položaja rotora, a zatim usporedba faza s pristupom krajnjeg napona
Osnovno načelo je ugradnja projiciranog ili reflektiranog fotoelektričnog diska na osovinu mjerenog sinkronog motora s permanentnim magnetom, broj jednoliko raspoređenih rupa na disku ili crno-bijelih oznaka i broj pari polova sinkronog motora koji se ispituje. . Kada se disk okrene za jedan okretaj s motorom, fotoelektrični senzor prima signale položaja rotora i generira impulse niskog napona. Kada motor radi sinkrono, frekvencija ovog signala položaja rotora jednaka je frekvenciji napona stezaljke armature, a njegova faza odražava fazu elektromotorne sile pobude. Impulsni signal sinkronizacije pojačava se oblikovanjem, faznim pomakom i naponom armature ispitnog motora za usporedbu faza kako bi se dobila fazna razlika. Postavite kada motor radi bez opterećenja, fazna razlika je θ1 (približno da je u ovom trenutku kut snage θ = 0), kada opterećenje radi, fazna razlika je θ2, tada je fazna razlika θ2 - θ1 izmjerena trajni magnet sinkroni motor opterećenje kut snage vrijednost. Shematski dijagram prikazan je na slici 3.
Slika 3. Shematski dijagram mjerenja kuta snage
Kao što je u fotoelektrični disk ravnomjerno obložen crno-bijelom oznakom je teže, a kada se izmjeri trajni magnet sinkroni motor polovi u isto vrijeme označavanje disk ne može biti zajednički jedni s drugima. Radi jednostavnosti, također se može testirati u pogonskoj osovini motora s trajnim magnetima omotanoj u krug crne trake, obložene bijelom oznakom, reflektirajućeg fotoelektričnog izvora svjetlosti senzora koji emitira svjetlost okupljena u ovom krugu na površini trake. Na taj način, svaki okret motora, fotoelektrični senzor u fotoosjetljivom tranzistoru prima reflektirano svjetlo i provođenje jednom, što rezultira električnim pulsnim signalom, nakon pojačanja i oblikovanja da bi se dobio usporedni signal E1. s kraja namota armature ispitnog motora bilo kojeg dvofaznog napona, naponskim transformatorom PT do niskog napona, poslanog u naponski komparator, formiranje predstavnika pravokutne faze naponskog impulsnog signala U1. U1 frekvencijom p-podjele, usporedba faznog komparatora da bi se dobila usporedba između faze i faznog komparatora. U1 frekvencijom p-dijeljenja, faznim komparatorom za usporedbu njegove fazne razlike sa signalom.
Nedostatak gornje metode mjerenja kuta snage je da treba napraviti razliku između dva mjerenja da bi se dobio kut snage. Kako bi se izbjegle dvije oduzete veličine i smanjila točnost, u mjerenju fazne razlike opterećenja θ2, preokret signala U2, izmjerena fazna razlika je θ2'=180 ° - θ2, kut snage θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), koji pretvara dvije količine iz oduzimanja faze u zbrajanje. Dijagram fazne količine prikazan je na sl. 4.
Slika 4 Princip metode zbrajanja faza za izračunavanje fazne razlike
Druga poboljšana metoda ne koristi frekvencijsku podjelu signala pravokutnog valnog oblika napona, već koristi mikroračunalo za istovremeno snimanje valnog oblika signala, odnosno, preko ulaznog sučelja, snimanje valnih oblika signala napona bez opterećenja i položaja rotora U0, E0, kao i signale pravokutnog valnog oblika napona opterećenja i položaja rotora U1, E1, a zatim pomaknite valne oblike dva snimanja relativno jedan prema drugome dok se valni oblici dvaju napona ne pojave signali pravokutnog valnog oblika potpuno se preklapaju, kada je fazna razlika između dva rotora Fazna razlika između dva signala položaja rotora je kut snage; ili pomaknite valni oblik na dva valna oblika signala položaja rotora koji se podudaraju, tada je fazna razlika između dva naponska signala kut snage.
Treba istaknuti da stvarni rad bez opterećenja sinkronog motora s permanentnim magnetom, kut snage nije jednak nuli, posebno za male motore, zbog rada bez opterećenja gubitka bez opterećenja (uključujući gubitak bakra u statoru, gubitak željeza, mehanički gubitak, lutajući gubitak) je relativno velik, ako mislite da je kut snage bez opterećenja jednak nuli, to će uzrokovati veliku pogrešku u mjerenju kuta snage, što se može upotrijebiti za pokretanje istosmjernog motora u stanju motora, smjer upravljanja i upravljanje ispitnim motorom dosljedni, s upravljanjem istosmjernim motorom, istosmjerni motor može raditi u istom stanju, a istosmjerni motor može se koristiti kao ispitni motor. To može učiniti da istosmjerni motor radi u stanju motora, upravljanje i upravljanje ispitnog motora budu u skladu s istosmjernim motorom kako bi se osigurali svi gubici osovine ispitnog motora (uključujući gubitke u željezu, mehaničke gubitke, zalutale gubitke itd.). Metoda prosudbe je da je ulazna snaga ispitnog motora jednaka potrošnji bakra statora, to jest, P1 = pCu, a napon i struja u fazi. Ovaj put izmjereni θ1 odgovara kutu snage nule.
Sažetak: prednosti ove metode:
① Metoda izravnog opterećenja može mjeriti induktivitet zasićenja u stabilnom stanju pod različitim stanjima opterećenja i ne zahtijeva kontrolnu strategiju, koja je intuitivna i jednostavna.
Budući da se mjerenje provodi izravno pod opterećenjem, može se uzeti u obzir učinak zasićenja i utjecaj struje demagnetizacije na parametre induktiviteta.
Nedostaci ove metode:
① Metoda izravnog opterećenja treba mjeriti više veličina u isto vrijeme (trofazni napon, trofazna struja, kut faktora snage itd.), mjerenje kuta snage je teže, a točnost testa svaka veličina ima izravan utjecaj na točnost izračuna parametara, a sve vrste pogrešaka u testu parametara lako se akumuliraju. Stoga, kada se koristi metoda izravnog opterećenja za mjerenje parametara, treba obratiti pozornost na analizu pogreške i odabrati veću točnost ispitnog instrumenta.
② Vrijednost elektromotorne sile pobude E0 u ovoj metodi mjerenja izravno je zamijenjena naponom priključka motora bez opterećenja, a ova aproksimacija također donosi inherentne pogreške. Jer, radna točka permanentnog magneta se mijenja s opterećenjem, što znači da su pri različitim strujama statora permeabilnost i gustoća toka permanentnog magneta različiti, pa je različita i rezultirajuća elektromotorna sila pobude. Na ovaj način nije baš točno zamijeniti elektromotornu silu pobude pod opterećenjem s elektromotornom silom pobude bez opterećenja.
Reference
[1] Tang Renyuan et al. Moderna teorija i dizajn motora s permanentnim magnetima. Peking: Machinery Industry Press. ožujka 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Permanent Magnet Motor Technology, Design and Applications, 2. izdanje. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Autorska prava: Ovaj je članak reprint WeChat javnog broja motora peek(电机极客), izvorne vezehttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Ovaj članak ne predstavlja stavove naše tvrtke. Ako imate drugačije mišljenje ili stavove, ispravite nas!
Vrijeme objave: 18. srpnja 2024