I. La celo kaj signifo de mezurado de sinkrona induktanco
(1) Celo de Mezurado de la Parametroj de Sinkrona Induktanco (t.e., Transaksa Induktanco)
La induktancaj parametroj de AC kaj DC estas la du plej gravaj parametroj en sinkrona motoro kun permanenta magneto. Ilia preciza akiro estas la antaŭkondiĉo kaj fundamento por kalkulo de motoraj karakterizaĵoj, dinamika simulado kaj rapidregado. La sinkrona induktanco povas esti uzata por kalkuli multajn ecojn de konstanta stato, kiel ekzemple potencfaktoro, efikeco, tordmomanto, armatura kurento, potenco kaj aliaj parametroj. En la stirsistemo de permanenta magneta motoro uzanta vektoran stiradon, la sinkronaj induktancaj parametroj estas rekte implikitaj en la stiralgoritmo, kaj la esplorrezultoj montras, ke en la malforta magneta regiono, la malprecizeco de la motorparametroj povas konduki al signifa redukto de tordmomanto kaj potenco. Ĉi tio montras la gravecon de sinkronaj induktancaj parametroj.
(2) Problemoj rimarkindaj dum mezurado de sinkrona induktanco
Por atingi altan povodensecon, la strukturo de permanentaj magnetaj sinkronaj motoroj ofte estas desegnita por esti pli kompleksa, kaj la magneta cirkvito de la motoro estas pli saturita, kio rezultas en tio, ke la sinkrona induktanca parametro de la motoro varias laŭ la saturiĝo de la magneta cirkvito. Alivorte, la parametroj ŝanĝiĝos laŭ la funkciaj kondiĉoj de la motoro, kaj la nominalaj funkciaj kondiĉoj de la sinkrona induktanca parametro ne povas tute precize reflekti la naturon de la motoraj parametroj. Tial necesas mezuri la induktancajn valorojn sub malsamaj funkciaj kondiĉoj.
2. Metodoj por mezuri sinkronan induktancon de permanenta magneta motoro
Ĉi tiu artikolo kolektas diversajn metodojn por mezuri sinkronan induktancon kaj faras detalan komparon kaj analizon de ili. Ĉi tiuj metodoj povas esti malglate klasifikitaj en du ĉefajn tipojn: rekta ŝarĝotesto kaj nerekta statika testo. Statika testado estas plue dividita en statikan testadon de AC kaj statikan testadon de DC. Hodiaŭ, la unua parto de niaj "Sinkronaj Induktilaj Testmetodoj" klarigos la ŝarĝotestan metodon.
Literaturo [1] prezentas la principon de la metodo de rekta ŝarĝo. Permanentaj magnetaj motoroj kutime povas esti analizitaj per la teorio de duobla reakcio por analizi ilian ŝarĝoperacion, kaj la fazodiagramoj de generatoro kaj motoroperacio estas montritaj en Figuro 1 sube. La potencangulo θ de la generatoro estas pozitiva kiam E0 superas U, la potencfaktorangulo φ estas pozitiva kiam I superas U, kaj la interna potencfaktorangulo ψ estas pozitiva kiam E0 superas I. La potencangulo θ de la motoro estas pozitiva kiam U superas E0, la potencfaktorangulo φ estas pozitiva kiam U superas I, kaj la interna potencfaktorangulo ψ estas pozitiva kiam I superas E0.
Fig. 1 Fazodiagramo de permanenta magneta sinkrona motoro
(a) Stato de la generatoro (b) Stato de la motoro
Laŭ ĉi tiu fazodiagramo oni povas akiri: kiam la motoro estas sub ŝarĝo dum funkciado de permanenta magneto, oni mezuras la senŝarĝan ekscitan elektromovan forton E0, la armaturan terminalan tension U, la kurenton I, la potencfaktoran angulon φ kaj la potencperspektivon θ, ktp., kaj tiel plu, oni povas akiri la armaturan kurenton de la rekta akso, kun transversa aksa komponanto Id = Isin (θ - φ) kaj Iq = Icos (θ - φ), tiam Xd kaj Xq povas esti akiritaj per la jena ekvacio:
Kiam la generatoro funkcias:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Kiam la motoro funkcias:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
La parametroj de konstanta stato de sinkronaj motoroj kun permanenta magneto ŝanĝiĝas kiam la funkciaj kondiĉoj de la motoro ŝanĝiĝas, kaj kiam la armatura kurento ŝanĝiĝas, kaj Xd kaj Xq ŝanĝiĝas. Tial, dum determinado de la parametroj, nepre indiku ankaŭ la funkciajn kondiĉojn de la motoro. (Kvanto de alterna kaj rekta ŝafta kurento aŭ statora kurento kaj angulo de interna potencfaktoro)
La ĉefa malfacilaĵo dum mezurado de la induktaj parametroj per la rekta ŝarĝmetodo kuŝas en la mezurado de la potencangulo θ. Kiel ni scias, ĝi estas la fazangula diferenco inter la fina tensio U de la motoro kaj la ekscita elektromova forto. Kiam la motoro funkcias stabile, la fina tensio povas esti akirita rekte, sed E0 ne povas esti akirita rekte, do ĝi povas esti akirita nur per nerekta metodo por akiri periodan signalon kun la sama frekvenco kiel E0 kaj fiksan fazdiferencon por anstataŭigi E0 por fari fazkomparon kun la fina tensio.
La tradiciaj nerektaj metodoj estas:
1) En la armatura fendo de la testata motoro, entombigita paŝo kaj la originala bobeno de la motoro kun pluraj turnoj de fajna drato kiel mezurbobeno, por akiri la saman fazon kun la testata motorvolvaĵo, per la komparo de la potencfaktora angulo povas esti akirita.
2) Instalu sinkronan motoron sur la ŝafto de la testata motoro, kiu estas identa al la testata motoro. La metodo de mezurado de tensio-fazo [2], kiu estos priskribita sube, baziĝas sur ĉi tiu principo. La eksperimenta konekta diagramo estas montrita en Figuro 2. La TSM estas la testata permanenta magneta sinkrona motoro, la ASM estas identa sinkrona motoro, kiu estas plie bezonata, la PM estas la ĉefmotoro, kiu povas esti aŭ sinkrona motoro aŭ kontinukurenta motoro, B estas la bremso, kaj la DBO estas duobla-traba osciloskopo. La fazoj B kaj C de la TSM kaj ASM estas konektitaj al la osciloskopo. Kiam la TSM estas konektita al trifaza elektrofonto, la osciloskopo ricevas la signalojn VTSM kaj E0ASM. Ĉar la du motoroj estas identaj kaj rotacias sinkrone, la senŝarĝa malantaŭa potencialo de la TSM de la testilo kaj la senŝarĝa malantaŭa potencialo de la ASM, kiu agas kiel generatoro, E0ASM, estas en fazo. Tial, la potencangulo θ, t.e., la fazdiferenco inter VTSM kaj E0ASM, povas esti mezurata.
Fig. 2 Eksperimenta drata skemo por mezuri potencan angulon
Ĉi tiu metodo ne estas tre ofte uzata, ĉefe ĉar: ① en la rotora ŝafto muntita malgranda sinkrona motoro aŭ rotacia transformilo bezonata por mezurado la motoro havas du ŝaftajn etenditajn finojn, kio ofte malfacilas fari. ② La precizeco de la mezurado de la potencangulo plejparte dependas de la alta harmonia enhavo de la VTSM kaj E0ASM, kaj se la harmonia enhavo estas relative granda, la precizeco de la mezurado reduktiĝos.
3) Por plibonigi la precizecon kaj facilecon de uzo de la testo pri la potenca angulo, nun oni pli uzas poziciajn sensilojn por detekti la signalon pri la rotora pozicio, kaj poste faras komparon de fazoj kun la fina tensio.
La baza principo estas instali projekciitan aŭ reflektitan fotoelektran diskon sur la ŝafto de la mezurata permanenta magneta sinkrona motoro, la nombro de unuforme distribuitaj truoj sur la disko aŭ nigraj kaj blankaj markiloj kaj la nombro de paroj de poloj de la testata sinkrona motoro. Kiam la disko rotacias unu rivoluon kun la motoro, la fotoelektra sensilo ricevas p rotorajn poziciajn signalojn kaj generas p malalttensiajn pulsojn. Kiam la motoro funkcias sinkrone, la frekvenco de ĉi tiu rotorpozicia signalo egalas al la frekvenco de la armatura fina tensio, kaj ĝia fazo reflektas la fazon de la ekscita elektromova forto. La sinkroniga pulsa signalo estas amplifikita per formado, fazoŝovo kaj la armatura tensio de la testmotoro por fazkomparo por akiri la fazan diferencon. Kiam la motoro funkcias senŝarĝe, la faza diferenco estas θ1 (proksimume, ke en ĉi tiu momento la potencangulo θ = 0), kiam la ŝarĝo funkcias, la faza diferenco estas θ2, tiam la faza diferenco θ2 - θ1 estas la mezurata ŝarĝa potencangulo de la permanenta magneta sinkrona motoro. La skemo estas montrita en Figuro 3.
Fig. 3 Skemo de mezurado de potencangulo
Ĉar pli malfacilas marki unuforme la nigran kaj blankan markon de fotoelektra disko, kaj kiam la mezuritaj polusoj de permanenta magneto kaj sinkrona motoro samtempe markas la diskon, ĝi ne povas esti komuna. Por simpleco, oni ankaŭ povas testi la transmisian ŝafton de permanenta magneto envolvitan en cirklo de nigra bendo, kovrita per blanka marko. La reflekta lumfonto de la fotoelektra sensilo elsendata de la lumo kolektiĝas en ĉi tiu cirklo sur la surfaco de la bendo. Tiel, ĉe ĉiu turniĝo de la motoro, la fotoelektra sensilo ricevas reflektitan lumon kaj konduktas unufoje, rezultante en elektra pulsa signalo. Post plifortigo kaj formado, oni ricevas komparan signalon E1. De la fina parto de la armatura volvaĵo de la testmotoro, iu ajn dufaza tensio estas sendita de la tensiotransformilo PT al malalta tensio, sendante ĝin al la tensiokomparilo. Por formi reprezentan rektangulan fazan tensio-pulssignalon U1, U1 uzas la p-dividan frekvencon kaj uzas la fazkomparilon por kompari la fazon kaj la fazkomparilon. U1 per la p-divida frekvenco, per la fazkomparilo por kompari ĝian fazdiferencon kun la signalo.
La manko de la supre menciita metodo por mezuri la potencan angulon estas, ke oni devas fari la diferencon inter la du mezuroj por akiri la potencan angulon. Por eviti subtrahi la du kvantojn kaj redukti la precizecon, en la mezurado de la ŝarĝa fazdiferenco θ2, la U2-signala inversigo, la mezurita fazdiferenco estas θ2'=180° - θ2, la potenca angulo θ=180° - (θ1 + θ2'), kio konvertas la du kvantojn de la subtraho de la fazo al la adicio. La faza kvantdiagramo estas montrita en Fig. 4.
Fig. 4 Principo de fazadicia metodo por kalkuli fazdiferencon
Alia plibonigita metodo ne uzas la frekvencdividon de la rektangula ondforma signalo de la tensio, sed uzas mikrokomputilon por samtempe registri la signalondformon, respektive, per la eniga interfaco, registri la senŝarĝan tensian kaj rotorpozician signalondformojn U0, E0, same kiel la rektangulajn ondformojn de la ŝarĝa tensio kaj rotorpozicia rotorpozicia tensio U1, E1, kaj poste movi la ondformojn de la du registradoj unu relative al la alia ĝis la ondformoj de la du tensiaj rektangulaj ondformoj estas tute interkovritaj. Kiam la fazdiferenco inter la du rotorpoziciaj signaloj estas la potencangulo; aŭ kiam la du rotorpoziciaj signaloj koincidas, tiam la fazdiferenco inter la du tensiaj signaloj estas la potencangulo.
Notindas, ke dum la efektiva senŝarĝa funkciado de permanenta magneta sinkrona motoro, la potencangulo ne estas nula, precipe por malgrandaj motoroj. Pro tio, ke la senŝarĝa perdo (inkluzive de statora kuproperdo, ferperdo, mekanika perdo, devaga perdo) estas relative granda, se oni konsideras la senŝarĝan potencangulon nula, tio kaŭzos grandan eraron en la mezurado de la potencangulo. Tio povas esti uzata por igi la kontinukurentan motoron funkcii en la sama stato, la direkto de la stirado kaj la stirado de la testmotoro koheraj. Kun la stirado de kontinukurent-motoro, la kontinukurent-motoro povas funkcii en la sama stato, kaj la kontinukurent-motoro povas esti uzata kiel testmotoro. Tio povas igi la kontinukurentan motoron funkcii en la motorstato, la stirado kaj la stirado de la testmotoro koheraj kun la kontinukurent-motoro por provizi ĉiujn ŝaftoperdojn de la testmotoro (inkluzive de ferperdo, mekanika perdo, devaga perdo, ktp.). La juĝa metodo estas, ke la enira potenco de la testmotoro egalas al la statora kuprokonsumo, tio estas, P1 = pCu, kaj la tensio kaj kurento estas en fazo. Ĉi-foje la mezurita θ1 respondas al la potencangulo de nulo.
Resumo: la avantaĝoj de ĉi tiu metodo:
① La metodo de rekta ŝarĝo povas mezuri la saturiĝan induktancon en konstanta stato sub diversaj ŝarĝostatoj, kaj ne postulas stiran strategion, kio estas intuicia kaj simpla.
Ĉar la mezurado estas farita rekte sub ŝarĝo, oni povas konsideri la saturiĝan efikon kaj la influon de malmagnetiĝa kurento sur la induktancajn parametrojn.
Malavantaĝoj de ĉi tiu metodo:
① La metodo de rekta ŝarĝo bezonas mezuri pli da kvantoj samtempe (trifaza tensio, trifaza kurento, angulo de potencfaktoro, ktp.), la mezurado de la potencfaktoro estas pli malfacila, kaj la precizeco de la testo de ĉiu kvanto havas rektan efikon sur la precizecon de parametrokalkuloj, kaj ĉiaj eraroj en la parametrotesto facile akumuliĝas. Tial, kiam oni uzas la metodon de rekta ŝarĝo por mezuri la parametrojn, oni devas atenti la eraranalizon, kaj elekti pli altan precizecon de la testinstrumento.
② La valoro de la ekscita elektromova forto E0 en ĉi tiu mezurmetodo estas rekte anstataŭigita per la motora fina tensio ĉe senŝarĝa stato, kaj ĉi tiu aproksimado ankaŭ alportas enecajn erarojn. Ĉar la funkcianta punkto de la permanenta magneto ŝanĝiĝas kun la ŝarĝo, kio signifas, ke ĉe malsamaj statoraj kurentoj, la permeablo kaj flua denseco de la permanenta magneto estas malsamaj, do la rezulta ekscita elektromova forto ankaŭ estas malsama. Tial, ne estas tre precize anstataŭigi la ekscitan elektromovan forton sub ŝarĝa stato per la ekscita elektromova forto ĉe senŝarĝa stato.
Referencoj
[1] Tang Renyuan et al. Moderna teorio kaj dezajno de permanentaj magnetaj motoroj. Pekino: Maŝinindustria Gazetaro. Marto 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Teknologio, Dezajno kaj Aplikoj de Permanentaj Magnetaj Motoroj, 2a eldono. Novjorko: Marcel Dekker, 2002:170~171
Kopirajto: Ĉi tiu artikolo estas represaĵo de la WeChat publika numero motor peek (电机极客), la originala ligilohttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Ĉi tiu artikolo ne reprezentas la vidpunktojn de nia kompanio. Se vi havas malsamajn opiniojn aŭ vidpunktojn, bonvolu korekti nin!
Afiŝtempo: 18-a de Julio, 2024