I. Sinhronās induktivitātes mērīšanas mērķis un nozīme
(1) Sinhronās induktivitātes (ti, šķērsass induktivitātes) parametru mērīšanas mērķis
Maiņstrāvas un līdzstrāvas induktivitātes parametri ir divi vissvarīgākie parametri pastāvīgā magnēta sinhronajā motorā. To precīza iegūšana ir priekšnoteikums un pamats motora raksturlielumu aprēķināšanai, dinamiskai simulācijai un ātruma kontrolei. Sinhrono induktivitāti var izmantot, lai aprēķinātu daudzas līdzsvara stāvokļa īpašības, piemēram, jaudas koeficientu, efektivitāti, griezes momentu, armatūras strāvu, jaudu un citus parametrus. Pastāvīgā magnēta motora vadības sistēmā, izmantojot vektorvadību, sinhronā induktora parametri ir tieši iesaistīti vadības algoritmā, un pētījuma rezultāti liecina, ka vājā magnētiskajā reģionā motora parametru neprecizitāte var izraisīt ievērojamu griezes momenta samazināšanos. un spēks. Tas parāda sinhrono induktora parametru nozīmi.
(2) Problēmas, kas jāņem vērā, mērot sinhrono induktivitāti
Lai iegūtu lielu jaudas blīvumu, pastāvīgo magnētu sinhrono motoru struktūra bieži tiek veidota sarežģītāka, un motora magnētiskā ķēde ir piesātinātāka, kā rezultātā motora sinhronās induktivitātes parametrs mainās atkarībā no piesātinājuma. magnētiskā ķēde. Citiem vārdiem sakot, parametri mainīsies līdz ar motora darbības apstākļiem, pilnībā ar nominālajiem darbības apstākļiem sinhronās induktivitātes parametri nevar precīzi atspoguļot motora parametru raksturu. Tāpēc ir nepieciešams izmērīt induktivitātes vērtības dažādos darbības apstākļos.
2.pastāvīgā magnēta motora sinhronās induktivitātes mērīšanas metodes
Šajā rakstā apkopotas dažādas sinhronās induktivitātes mērīšanas metodes un veikts to detalizēts salīdzinājums un analīze. Šīs metodes var aptuveni iedalīt divos galvenajos veidos: tiešā slodzes pārbaude un netiešā statiskā pārbaude. Statiskā pārbaude tiek iedalīta maiņstrāvas statiskajā testēšanā un līdzstrāvas statiskajā testēšanā. Šodien mūsu "Sinhrono induktoru pārbaudes metožu" pirmajā daļā tiks izskaidrota slodzes pārbaudes metode.
Literatūra [1] iepazīstina ar tiešās slodzes metodes principu. Pastāvīgo magnētu motorus parasti var analizēt, izmantojot dubultās reakcijas teoriju, lai analizētu to slodzes darbību, un ģeneratora un motora darbības fāzu diagrammas ir parādītas 1. attēlā zemāk. Ģeneratora jaudas leņķis θ ir pozitīvs, ja E0 pārsniedz U, jaudas koeficienta leņķis φ ir pozitīvs, ja I pārsniedz U, un iekšējā jaudas faktora leņķis ψ ir pozitīvs, ja E0 pārsniedz I. Motora jaudas leņķis θ ir pozitīvs ar U pārsniedz E0, jaudas koeficienta leņķis φ ir pozitīvs, ja U pārsniedz I, un iekšējā jaudas faktora leņķis ψ ir pozitīvs, ja I pārsniedz E0.
1. att. Pastāvīgā magnēta sinhronā motora darbības fāzes diagramma
a) Ģeneratora stāvoklis b) Motora stāvoklis
Saskaņā ar šo fāzes diagrammu var iegūt: kad pastāvīgā magnēta motora slodzes darbību, izmērīto tukšgaitas ierosmes elektromotora spēku E0, armatūras spailes spriegumu U, strāvu I, jaudas koeficienta leņķi φ un jaudas leņķi θ un tā tālāk, var iegūt armatūru. taisnās ass strāva, šķērsass komponents Id = Isin (θ - φ) un Iq = Icos (θ - φ), tad Xd un Xq var iegūt no sekojošā vienādojums:
Kad ģenerators darbojas:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Kad motors darbojas:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Pastāvīgo magnētu sinhrono motoru līdzsvara stāvokļa parametri mainās, mainoties motora darbības apstākļiem, un, mainoties armatūras strāvai, mainās gan Xd, gan Xq. Tāpēc, nosakot parametrus, noteikti norādiet arī motora darbības apstākļus. (Maiņstrāvas un līdzstrāvas vai statora strāvas lielums un iekšējā jaudas koeficienta leņķis)
Galvenās grūtības, mērot induktīvos parametrus ar tiešās slodzes metodi, ir jaudas leņķa θ mērīšanā. Kā zināms, tā ir fāzes leņķa starpība starp motora spailes spriegumu U un ierosmes elektromotora spēku. Kad motors darbojas stabili, gala spriegumu var iegūt tieši, bet E0 nevar iegūt tieši, tāpēc to var iegūt tikai ar netiešu metodi, lai iegūtu periodisku signālu ar tādu pašu frekvenci kā E0 un fiksētu fāzes starpību, lai aizstātu. E0, lai veiktu fāzes salīdzinājumu ar gala spriegumu.
Tradicionālās netiešās metodes ir:
1) pārbaudāmā motora armatūras spraugā ierakts solis un motora oriģinālā vairāku smalkas stieples apgriezienu spole kā mērspoli, lai iegūtu vienādu fāzi ar motora tinumu testa sprieguma salīdzināšanas signālā, salīdzinot var iegūt jaudas koeficienta leņķi.
2) Uzstādiet uz pārbaudāmā motora vārpstas sinhrono motoru, kas ir identisks pārbaudāmajam motoram. Sprieguma fāzes mērīšanas metode [2], kas tiks aprakstīta turpmāk, ir balstīta uz šo principu. Eksperimentālā savienojuma shēma ir parādīta 2. attēlā. TSM ir testējamais pastāvīgā magnēta sinhronais motors, ASM ir identisks sinhronais motors, kas ir papildus nepieciešams, PM ir galvenais dzinējs, kas var būt vai nu sinhronais motors, vai līdzstrāvas motors. motors, B ir bremze, un DBO ir divu staru osciloskops. TSM un ASM fāzes B un C ir savienotas ar osciloskops. Kad TSM ir pievienots trīsfāžu barošanas avotam, osciloskops saņem signālus VTSM un E0ASM. Tā kā abi motori ir identiski un griežas sinhroni, testera TSM bezslodzes pretpotenciāls un ASM, kas darbojas kā ģenerators, E0ASM bezslodzes pretpotenciāls ir vienā fāzē. Tāpēc var izmērīt jaudas leņķi θ, ti, fāzes starpību starp VTSM un E0ASM.
2. att. Eksperimentālā elektroinstalācijas shēma jaudas leņķa mērīšanai
Šo metodi neizmanto ļoti bieži, galvenokārt tāpēc, ka: ① rotora vārpstā uzstādīts mazs sinhronais motors vai rotējošais transformators, kas jāmēra, motoram ir divu vārpstu izstiepts gals, ko bieži ir grūti izdarīt. ② Jaudas leņķa mērīšanas precizitāte lielā mērā ir atkarīga no VTSM un E0ASM augstā harmoniskā satura, un, ja harmoniku saturs ir salīdzinoši liels, mērījumu precizitāte tiks samazināta.
3) Lai uzlabotu jaudas leņķa testa precizitāti un lietošanas vienkāršību, tagad vairāk izmantojiet pozīcijas sensorus, lai noteiktu rotora pozīcijas signālu, un pēc tam fāzu salīdzināšanu ar gala sprieguma pieeju.
Pamatprincips ir uzstādīt projicētu vai atstarotu fotoelektrisko disku uz izmērītā pastāvīgā magnēta sinhronā motora vārpstas, vienmērīgi sadalīto caurumu skaitu uz diska vai melnbaltajiem marķieriem un pārbaudāmā sinhronā motora polu pāru skaitu. . Kad disks ar motoru pagriež vienu apgriezienu, fotoelektriskais sensors saņem p rotora pozīcijas signālus un ģenerē p zemsprieguma impulsus. Kad motors darbojas sinhroni, šī rotora pozīcijas signāla frekvence ir vienāda ar armatūras spailes sprieguma frekvenci, un tā fāze atspoguļo ierosmes elektromotora spēka fāzi. Sinhronizācijas impulsa signālu pastiprina formēšana, fāzes nobīde un testa motora armatūras spriegums fāzu salīdzināšanai, lai iegūtu fāzes starpību. Iestatiet, kad motors darbojas bez slodzes, fāžu starpība ir θ1 (aptuveni, ka šajā brīdī jaudas leņķis θ = 0), kad slodze darbojas, fāzes starpība ir θ2, tad izmērītā fāzu starpība θ2 - θ1 pastāvīgā magnēta sinhronā motora slodzes jaudas leņķa vērtība. Shematiskā diagramma ir parādīta 3. attēlā.
3. att. Jaudas leņķa mērīšanas shematiskā diagramma
Tāpat kā fotoelektriskajā diskā, kas vienmērīgi pārklāts ar melnbaltu zīmi, ir grūtāk, un, ja mēra pastāvīgā magnēta sinhrono motoru stabi, tajā pašā laikā marķēšanas disks nevar būt kopīgs viens ar otru. Vienkāršības labad var pārbaudīt arī pastāvīgā magnēta motora piedziņas vārpstā, kas ietīta melnā lentes aplī, pārklāta ar baltu zīmi, atstarojošo fotoelektrisko sensoru gaismas avotu, ko izstaro šajā aplī savāktā gaisma uz lentes virsmas. Tādā veidā katrs motora pagrieziens, fotoelektriskais sensors gaismjutīgajā tranzistorā vienreiz saņem atstaroto gaismu un vadītspēju, kā rezultātā rodas elektriskā impulsa signāls, pēc pastiprināšanas un formēšanas iegūst salīdzināšanas signālu E1. no testa motora armatūras tinuma gala jebkura divfāzu sprieguma, ar sprieguma transformatoru PT uz leju līdz zemam spriegumam, nosūta uz sprieguma salīdzināšanas ierīci, veidojot sprieguma impulsa signāla U1 taisnstūra fāzes pārstāvi. U1 pēc p-dalījuma frekvences, fāzes salīdzinājuma salīdzinājums, lai iegūtu salīdzinājumu starp fāzi un fāzes salīdzinājumu. U1 pēc p-dalījuma frekvences, ar fāzes salīdzinātāju, lai salīdzinātu tā fāzes starpību ar signālu.
Iepriekš minētās jaudas leņķa mērīšanas metodes trūkums ir tāds, ka, lai iegūtu jaudas leņķi, ir jāveic atšķirība starp diviem mērījumiem. Lai izvairītos no divu lielumu atņemšanas un samazinātu precizitāti, mērot slodzes fāzes starpību θ2, U2 signāla apvērsumu, izmērītā fāzes starpība ir θ2'=180 ° - θ2, jaudas leņķis θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), kas pārvērš divus lielumus no fāzes atņemšanas uz saskaitīšanu. Fāzes daudzuma diagramma parādīta 4. att.
4. att. Fāzes saskaitīšanas metodes princips fāzu starpības aprēķināšanai
Vēl viena uzlabotā metode neizmanto sprieguma taisnstūrveida viļņu formas signāla frekvences dalījumu, bet izmanto mikrodatoru, lai vienlaicīgi reģistrētu signāla viļņu formu, attiecīgi caur ievades interfeisu, reģistrē tukšgaitas sprieguma un rotora pozīcijas signāla viļņu formas U0, E0, kā arī slodzes sprieguma un rotora pozīcijas taisnstūra viļņu formas signālus U1, E1 un pēc tam pārvieto abu ierakstu viļņu formas attiecībā pret otru līdz divu viļņu formām. sprieguma taisnstūrveida viļņu formas signāli pilnībā pārklājas, kad fāzes starpība starp diviem rotoriem Fāzes starpība starp diviem rotora pozīcijas signāliem ir jaudas leņķis; vai pārvietojiet viļņu formu uz divu rotora pozīciju signālu viļņu formas sakrīt, tad fāzes starpība starp diviem sprieguma signāliem ir jaudas leņķis.
Jānorāda, ka pastāvīgā magnēta sinhronā motora faktiskā bezslodzes darbība, jaudas leņķis nav nulle, it īpaši maziem motoriem, jo bezslodzes darbības rezultātā rodas bezslodzes zudumi (ieskaitot statora vara zudumus, dzelzs zudumus, mehāniskie zudumi, izkliedes zudumi) ir salīdzinoši lieli, ja domājat, ka tukšgaitas jaudas leņķis ir nulle, tas radīs lielu kļūdu jaudas leņķa mērīšanā, ko var izmantot, lai līdzstrāvas motors darbotos stāvoklī no motora, stūres virziens un testa motora stūrēšana atbilst līdzstrāvas motora stūrēšanai, līdzstrāvas motors var darboties tajā pašā stāvoklī, un līdzstrāvas motoru var izmantot kā testa motoru. Tādējādi līdzstrāvas motors var darboties motora stāvoklī, stūrēšana un testa motora stūrēšana atbilst līdzstrāvas motoram, lai nodrošinātu visus testa motora vārpstas zudumus (tostarp dzelzs zudumus, mehāniskos zudumus, novirzes zudumus utt.). Sprieduma metode ir tāda, ka testa motora ieejas jauda ir vienāda ar statora vara patēriņu, tas ir, P1 = pCu, un spriegumu un strāvu fāzē. Šoreiz izmērītais θ1 atbilst nulles jaudas leņķim.
Kopsavilkums: šīs metodes priekšrocības:
① Tiešās slodzes metode var izmērīt līdzsvara stāvokļa piesātinājuma induktivitāti dažādos slodzes stāvokļos, un tai nav nepieciešama vadības stratēģija, kas ir intuitīva un vienkārša.
Tā kā mērījumus veic tieši zem slodzes, var ņemt vērā piesātinājuma efektu un demagnetizācijas strāvas ietekmi uz induktivitātes parametriem.
Šīs metodes trūkumi:
① Tiešās slodzes metodei vienlaikus ir jāmēra vairāk lielumu (trīsfāžu spriegums, trīsfāzu strāva, jaudas koeficienta leņķis utt.), Jaudas leņķa mērīšana ir grūtāka, un testa precizitāte katram daudzumam ir tieša ietekme uz parametru aprēķinu precizitāti, un visa veida kļūdas parametru pārbaudē ir viegli uzkrātas. Tāpēc, izmantojot tiešās slodzes metodi parametru mērīšanai, uzmanība jāpievērš kļūdu analīzei un jāizvēlas augstāka testa instrumenta precizitāte.
② Ierosinājuma elektromotora spēka E0 vērtību šajā mērīšanas metodē tieši aizstāj ar motora spailes spriegumu bez slodzes, un šī tuvināšana rada arī raksturīgas kļūdas. Tā kā pastāvīgā magnēta darbības punkts mainās līdz ar slodzi, kas nozīmē, ka pie dažādām statora strāvām pastāvīgā magnēta caurlaidība un plūsmas blīvums ir atšķirīgs, tāpēc atšķiras arī iegūtais ierosmes elektromotora spēks. Tādā veidā nav īpaši precīzi aizstāt ierosmes elektromotora spēku slodzes apstākļos ar ierosmes elektromotora spēku bez slodzes.
Atsauces
[1] Tang Renyuan et al. Mūsdienu pastāvīgo magnētu motora teorija un dizains. Pekina: Mašīnbūves nozares prese. 2011. gada marts
[2] JF Gieras, M. Wing. Pastāvīgo magnētu motora tehnoloģija, dizains un lietojumprogrammas, 2. izd. Ņujorka: Marsels Dekers, 2002: 170–171
Autortiesības: šis raksts ir WeChat publiskā numura motora apskates (电机极客) atkārtota izdruka, kas ir sākotnējā saite.https://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Šis raksts neatspoguļo mūsu uzņēmuma uzskatus. Ja jums ir atšķirīgi viedokļi vai uzskati, lūdzu, labojiet mūs!
Publicēšanas laiks: 18. jūlijs 2024