Pagsukat ng kasabay na inductance ng permanenteng magnet motors

I. Ang layunin at kahalagahan ng pagsukat ng synchronous inductance
(1) Layunin ng Pagsukat sa Mga Parameter ng Synchronous Inductance (ibig sabihin, Cross-axis Inductance)
Ang mga parameter ng AC at DC inductance ay ang dalawang pinakamahalagang parameter sa isang permanenteng magnet na kasabay na motor. Ang kanilang tumpak na pagkuha ay ang paunang kinakailangan at pundasyon para sa pagkalkula ng katangian ng motor, dynamic na simulation at kontrol ng bilis. Ang synchronous inductance ay maaaring gamitin upang kalkulahin ang maraming steady-state na katangian tulad ng power factor, kahusayan, metalikang kuwintas, armature current, kapangyarihan at iba pang mga parameter. Sa sistema ng kontrol ng permanenteng magnet motor gamit ang vector control, ang kasabay na mga parameter ng inductor ay direktang kasangkot sa control algorithm, at ang mga resulta ng pananaliksik ay nagpapakita na sa mahina na magnetic region, ang hindi kawastuhan ng mga parameter ng motor ay maaaring humantong sa isang makabuluhang pagbawas ng metalikang kuwintas. at kapangyarihan. Ipinapakita nito ang kahalagahan ng magkasabay na mga parameter ng inductor.
(2) Mga problemang dapat pansinin sa pagsukat ng synchronous inductance
Upang makakuha ng mataas na densidad ng kapangyarihan, ang istraktura ng permanenteng magnet na magkakasabay na motor ay madalas na idinisenyo upang maging mas kumplikado, at ang magnetic circuit ng motor ay mas puspos, na nagreresulta sa kasabay na inductance parameter ng motor na nag-iiba sa saturation ng ang magnetic circuit. Sa madaling salita, ang mga parameter ay magbabago sa mga kondisyon ng pagpapatakbo ng motor, ganap na may na-rate na mga kondisyon ng operating ng kasabay na mga parameter ng inductance ay hindi maaaring tumpak na sumasalamin sa likas na katangian ng mga parameter ng motor. Samakatuwid, kinakailangan upang sukatin ang mga halaga ng inductance sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng operating.
2.permanenteng magneto motor kasabay na pamamaraan ng pagsukat ng inductance
Kinokolekta ng papel na ito ang iba't ibang paraan ng pagsukat ng synchronous inductance at gumagawa ng detalyadong paghahambing at pagsusuri ng mga ito. Ang mga pamamaraang ito ay maaaring halos ikategorya sa dalawang pangunahing uri: direct load test at hindi direktang static na pagsubok. Ang static na pagsubok ay nahahati pa sa AC static na pagsubok at DC static na pagsubok. Ngayon, ang unang yugto ng aming "Mga Paraan ng Pagsubok ng Synchronous Inductor" ay ipapaliwanag ang paraan ng pagsubok sa pagkarga.

Ang panitikan [1] ay nagpapakilala sa prinsipyo ng direktang paraan ng pagkarga. Ang mga permanenteng magnet na motor ay kadalasang masusuri sa pamamagitan ng paggamit ng double reaction theory para pag-aralan ang kanilang load operation, at ang mga phase diagram ng generator at motor operation ay ipinapakita sa Figure 1 sa ibaba. Ang power angle θ ng generator ay positibo na may E0 na lampas sa U, ang power factor angle φ ay positibo sa I na lumampas sa U, at ang internal power factor angle na ψ ay positibo na may E0 na lumalampas sa I. Ang power angle θ ng motor ay positibo sa U na lumalampas sa E0, ang anggulo ng power factor φ ay positibo sa U na lumalampas sa I, at ang panloob na anggulo ng power factor na ψ ay positibo sa I na lumalampas sa E0.

Fig. 1 Phase diagram ng permanenteng magnet na kasabay na operasyon ng motor
(a) Katayuan ng generator (b) Estado ng motor

Ayon sa phase diagram na ito ay maaaring makuha: kapag ang permanenteng magnet motor load operasyon, sinusukat walang-load paggulo electromotive force E0, armature terminal boltahe U, kasalukuyang I, kapangyarihan kadahilanan anggulo φ at kapangyarihan anggulo θ at iba pa, ay maaaring makuha armature kasalukuyang ng straight axis, cross-axis component Id = Isin (θ - φ) at Iq = Icos (θ - φ), pagkatapos Xd at Xq ay maaaring makuha mula sa sumusunod equation:

Kapag tumatakbo ang generator:

Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)

Kapag ang motor ay tumatakbo:

Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)

Ang steady state parameters ng permanent magnet synchronous motors ay nagbabago habang nagbabago ang operating condition ng motor, at kapag nagbabago ang armature current, parehong Xd at Xq ay nagbabago. Samakatuwid, kapag tinutukoy ang mga parameter, siguraduhing ipahiwatig din ang mga kondisyon ng pagpapatakbo ng motor. (Halaga ng alternating at direct shaft current o stator current at internal power factor angle)

Ang pangunahing kahirapan kapag sinusukat ang mga inductive parameter sa pamamagitan ng direktang paraan ng pag-load ay nakasalalay sa pagsukat ng anggulo ng kapangyarihan θ. Tulad ng alam natin, ito ay ang pagkakaiba sa anggulo ng phase sa pagitan ng boltahe ng terminal ng motor U at ang puwersa ng electromotive ng paggulo. Kapag ang motor ay tumatakbo nang matatag, ang dulo ng boltahe ay maaaring makuha nang direkta, ngunit ang E0 ay hindi maaaring makuha nang direkta, kaya maaari lamang itong makuha sa pamamagitan ng isang hindi direktang paraan upang makakuha ng isang pana-panahong signal na may parehong dalas ng E0 at isang nakapirming phase pagkakaiba upang palitan E0 upang makagawa ng paghahambing ng bahagi sa boltahe ng dulo.

Ang mga tradisyonal na hindi direktang pamamaraan ay:
1) sa armature slot ng motor sa ilalim ng pagsubok na inilibing na pitch at ang orihinal na coil ng motor ng ilang mga liko ng fine wire bilang isang pagsukat coil, upang makuha ang parehong yugto sa motor winding sa ilalim ng pagsubok boltahe paghahambing signal, sa pamamagitan ng paghahambing ng ang anggulo ng power factor ay maaaring makuha.
2) Mag-install ng kasabay na motor sa baras ng motor na nasa ilalim ng pagsubok na kapareho ng motor na sinusuri. Ang paraan ng pagsukat ng boltahe phase [2], na ilalarawan sa ibaba, ay batay sa prinsipyong ito. Ang diagram ng pang-eksperimentong koneksyon ay ipinapakita sa Figure 2. Ang TSM ay ang permanenteng magnet na kasabay na motor sa ilalim ng pagsubok, ang ASM ay isang magkaparehong kasabay na motor na kinakailangan din, ang PM ay ang prime mover, na maaaring alinman sa isang kasabay na motor o isang DC motor, B ay ang preno, at ang DBO ay isang dual beam oscilloscope. Ang mga phase B at C ng TSM at ASM ay konektado sa oscilloscope. Kapag ang TSM ay konektado sa isang three-phase power supply, ang oscilloscope ay tumatanggap ng mga signal na VTSM at E0ASM. dahil ang dalawang motor ay magkapareho at magkasabay na umiikot, ang walang-load na backpotential ng TSM ng tester at ang walang-load na backpotential ng ASM, na gumaganap bilang isang generator, E0ASM, ay nasa yugto. Samakatuwid, ang anggulo ng kapangyarihan θ, ibig sabihin, ang pagkakaiba ng bahagi sa pagitan ng VTSM at E0ASM ay maaaring masukat.

Fig. 2 Eksperimental na wiring diagram para sa pagsukat ng anggulo ng kapangyarihan

Ang pamamaraang ito ay hindi masyadong karaniwang ginagamit, higit sa lahat dahil: ① sa rotor shaft mount maliit na kasabay na motor o rotary transpormer na kinakailangan upang masukat motor ay may dalawang baras nakabuka dulo, na kung saan ay madalas na mahirap gawin. ② Ang katumpakan ng pagsukat ng power angle ay higit na nakasalalay sa mataas na harmonic na nilalaman ng VTSM at E0ASM, at kung ang harmonic na nilalaman ay medyo malaki, ang katumpakan ng pagsukat ay mababawasan.
3) Upang mapabuti ang katumpakan ng pagsubok ng anggulo ng kapangyarihan at kadalian ng paggamit, ngayon ay higit na gumamit ng mga sensor ng posisyon upang makita ang signal ng posisyon ng rotor, at pagkatapos ay paghahambing ng bahagi sa dulo ng boltahe na diskarte
Ang pangunahing prinsipyo ay ang pag-install ng isang projected o reflected photoelectric disk sa baras ng sinusukat na permanenteng magnet na kasabay na motor, ang bilang ng pantay na ipinamamahagi na mga butas sa disk o itim at puti na mga marker at ang bilang ng mga pares ng mga pole ng kasabay na motor sa ilalim ng pagsubok . Kapag ang disk ay umiikot ng isang rebolusyon kasama ang motor, ang photoelectric sensor ay tumatanggap ng mga p rotor position signal at bumubuo ng mga p mababang boltahe na pulso. Kapag ang motor ay tumatakbo nang sabay-sabay, ang dalas ng signal ng posisyon ng rotor na ito ay katumbas ng dalas ng boltahe ng terminal ng armature, at ang bahagi nito ay sumasalamin sa yugto ng puwersa ng electromotive ng paggulo. Ang synchronization pulse signal ay amplified sa pamamagitan ng paghubog, phase shifted at ang pagsubok motor armature boltahe para sa paghahambing ng phase upang makuha ang phase pagkakaiba. Itakda kapag ang motor na walang-load na operasyon, ang phase difference ay θ1 (tinatayang sa oras na ito ang power angle θ = 0), kapag ang load ay tumatakbo, ang phase difference ay θ2, pagkatapos ay ang phase difference θ2 - θ1 ang sinusukat permanenteng magnet kasabay na halaga ng anggulo ng kapangyarihan ng pagkarga ng motor. Ang schematic diagram ay ipinapakita sa Figure 3.

Fig. 3 Schematic diagram ng pagsukat ng anggulo ng kapangyarihan

Tulad ng sa photoelectric disk pantay na pinahiran na may itim at puting marka ay mas mahirap, at kapag ang sinusukat permanenteng magnet kasabay na motor pole sa parehong oras pagmamarka disk ay hindi maaaring maging karaniwan sa bawat isa. Para sa pagiging simple, maaari ding masuri sa permanenteng magnet motor drive shaft na nakabalot sa isang bilog ng itim na tape, pinahiran ng isang puting marka, ang mapanimdim photoelectric sensor light source na ibinubuga ng liwanag na natipon sa bilog na ito sa ibabaw ng tape. Sa ganitong paraan, ang bawat pagliko ng motor, photoelectric sensor sa photosensitive transistor dahil sa makatanggap ng isang masasalamin na liwanag at pagpapadaloy ng isang beses, na nagreresulta sa isang electrical pulse signal, pagkatapos ng amplification at paghubog upang makakuha ng isang paghahambing signal E1. mula sa pagsubok motor armature paikot-ikot na dulo ng anumang dalawang-phase boltahe, sa pamamagitan ng boltahe transpormer PT pababa sa isang mababang boltahe, ipinadala sa boltahe comparator, ang pagbuo ng isang kinatawan ng hugis-parihaba phase ng boltahe pulse signal U1. U1 sa pamamagitan ng dalas ng p-division, ang paghahambing ng phase comparator upang makakuha ng paghahambing sa pagitan ng phase at ng phase comparator. U1 sa pamamagitan ng p-division frequency, sa pamamagitan ng phase comparator upang ihambing ang phase difference nito sa signal.
Ang pagkukulang ng paraan ng pagsukat ng anggulo ng kapangyarihan sa itaas ay ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang sukat ay dapat gawin upang makuha ang anggulo ng kapangyarihan. Upang maiwasan ang dalawang dami na ibinawas at bawasan ang katumpakan, sa pagsukat ng pagkakaiba ng load phase θ2, ang U2 signal reversal, ang sinusukat na phase difference ay θ2'=180 ° - θ2, ang power angle θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), na nagko-convert ng dalawang dami mula sa pagbabawas ng bahagi patungo sa karagdagan. Ang diagram ng dami ng bahagi ay ipinapakita sa Fig. 4.

Fig. 4 Prinsipyo ng paraan ng pagdaragdag ng bahagi para sa pagkalkula ng pagkakaiba ng bahagi

Ang isa pang pinahusay na paraan ay hindi gumagamit ng boltahe na hugis-parihaba na waveform signal frequency division, ngunit gumamit ng microcomputer upang sabay na i-record ang signal waveform, ayon sa pagkakabanggit, sa pamamagitan ng input interface, i-record ang walang-load na boltahe at rotor position signal waveforms U0, E0, pati na rin ang ang boltahe ng pagkarga at posisyon ng rotor na hugis-parihaba na waveform ay nagsenyas ng U1, E1, at pagkatapos ay ilipat ang mga waveform ng dalawang recording na may kaugnayan sa isa't isa hanggang sa mga waveform ng dalawang boltahe na hugis-parihaba na waveform ang mga signal ay ganap na magkakapatong, kapag ang pagkakaiba ng bahagi sa pagitan ng dalawang rotor Ang pagkakaiba ng bahagi sa pagitan ng dalawang signal ng posisyon ng rotor ay ang anggulo ng kapangyarihan; o ilipat ang waveform sa dalawang rotor posisyon signal waveforms nag-tutugma, pagkatapos ay ang phase pagkakaiba sa pagitan ng dalawang boltahe signal ay ang kapangyarihan anggulo.
Dapat itong ituro na ang aktwal na walang-load na operasyon ng permanenteng magnet na kasabay na motor, ang anggulo ng kapangyarihan ay hindi zero, lalo na para sa maliliit na motor, dahil sa walang-load na operasyon ng walang-load na pagkawala (kabilang ang stator copper loss, iron loss, mekanikal na pagkawala, stray loss) ay medyo malaki, kung sa tingin mo na ang walang-load na anggulo ng kapangyarihan ng zero, ito ay magiging sanhi ng isang malaking error sa pagsukat ng anggulo ng kapangyarihan, na maaaring magamit upang gawin ang DC motor na tumatakbo sa estado. ng motor, ang direksyon ng pagpipiloto at ang pagsubok na pagpipiloto ng motor ay pare-pareho, na may DC motor na pagpipiloto, ang DC motor ay maaaring tumakbo sa parehong estado, at ang DC motor ay maaaring gamitin bilang isang pagsubok na motor. Maaari nitong gawin ang DC motor na tumatakbo sa estado ng motor, ang steering at ang test motor steering na pare-pareho sa DC motor upang maibigay ang lahat ng shaft loss ng test motor (kabilang ang iron loss, mechanical loss, stray loss, atbp.). Ang paraan ng paghatol ay ang test motor input power ay katumbas ng stator copper consumption, iyon ay, P1 = pCu, at ang boltahe at kasalukuyang nasa phase. Sa pagkakataong ito ang sinusukat na θ1 ay tumutugma sa anggulo ng kapangyarihan ng zero.
Buod: ang mga pakinabang ng pamamaraang ito:
① Maaaring masukat ng direct load method ang steady state saturation inductance sa ilalim ng iba't ibang estado ng load, at hindi nangangailangan ng control strategy, na intuitive at simple.
Dahil ang pagsukat ay ginawa nang direkta sa ilalim ng pagkarga, ang epekto ng saturation at ang impluwensya ng kasalukuyang demagnetization sa mga parameter ng inductance ay maaaring isaalang-alang.
Mga disadvantages ng pamamaraang ito:
① Ang paraan ng direktang pagkarga ay kailangang sukatin ang mas maraming dami sa parehong oras (tatlong yugto ng boltahe, tatlong yugto ng kasalukuyang, power factor angle, atbp.), ang pagsukat ng anggulo ng kapangyarihan ay mas mahirap, at ang katumpakan ng pagsubok ng bawat dami ay may direktang epekto sa katumpakan ng mga kalkulasyon ng parameter, at lahat ng uri ng mga error sa pagsubok ng parameter ay madaling maipon. Samakatuwid, kapag ginagamit ang direktang paraan ng pagkarga upang sukatin ang mga parameter, dapat bigyang pansin ang pagsusuri ng error, at pumili ng mas mataas na katumpakan ng instrumento sa pagsubok.
② Ang halaga ng excitation electromotive force E0 sa pamamaraang ito ng pagsukat ay direktang pinapalitan ng boltahe ng terminal ng motor nang walang load, at ang pagtatantya na ito ay nagdudulot din ng mga likas na error. Dahil, ang operating point ng permanenteng magnet ay nagbabago sa load, na nangangahulugan na sa iba't ibang stator currents, ang permeability at flux density ng permanent magnet ay iba, kaya ang nagreresultang excitation electromotive force ay iba rin. Sa ganitong paraan, hindi masyadong tumpak na palitan ang excitation electromotive force sa ilalim ng load condition ng excitation electromotive force na walang load.
Mga sanggunian
[1] Tang Renyuan et al. Modernong permanenteng magnet na teorya at disenyo ng motor. Beijing: Machinery Industry Press. Marso 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Permanenteng Magnet Motor Technology, Disenyo at Aplikasyon,2nd ed. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Copyright: Ang artikulong ito ay reprint ng WeChat public number motor peek(电机极客), ang orihinal na linkhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A

Ang artikulong ito ay hindi kumakatawan sa mga pananaw ng aming kumpanya. Kung mayroon kang iba't ibang opinyon o pananaw, mangyaring itama kami!