I. A szinkron induktivitás mérésének célja és jelentősége
(1) A szinkron induktivitás (azaz a kereszttengelyű induktivitás) paramétereinek mérésének célja
Az AC és DC induktivitás paraméterei az állandó mágneses szinkronmotorok két legfontosabb paraméterei. Pontos beolvasásuk előfeltétele és alapja a motorjellemzők számításának, a dinamikus szimulációnak és a fordulatszám szabályozásnak. A szinkron induktivitás számos állandósult állapotú tulajdonság kiszámítására használható, például teljesítménytényező, hatásfok, nyomaték, armatúraáram, teljesítmény és egyéb paraméterek. Az állandó mágneses motor vektorvezérlésű vezérlésében a szinkron induktor paraméterei közvetlenül részt vesznek a vezérlési algoritmusban, és a kutatási eredmények azt mutatják, hogy a gyenge mágneses tartományban a motor paramétereinek pontatlansága a nyomaték jelentős csökkenéséhez vezethet. és a hatalom. Ez mutatja a szinkron induktor paraméterek fontosságát.
(2) A szinkron induktivitás mérésével kapcsolatos problémák
A nagy teljesítménysűrűség elérése érdekében az állandó mágneses szinkronmotorok szerkezetét gyakran bonyolultabbra tervezik, és a motor mágneses áramköre telítettebb, ami azt eredményezi, hogy a motor szinkron induktivitás paramétere a telítettség függvényében változik. a mágneses áramkör. Más szóval, a paraméterek változni fognak a motor működési feltételeivel, teljesen a névleges üzemi feltételekkel a szinkron induktivitás paraméterei nem tudják pontosan tükrözni a motor paramétereinek természetét. Ezért szükséges az induktivitás értékek mérése különböző működési feltételek mellett.
2.állandó mágneses motor szinkron induktivitás mérési módszerei
Ez a cikk összegyűjti a szinkron induktivitás mérésének különféle módszereit, és részletes összehasonlítást és elemzést végez ezekről. Ezek a módszerek nagyjából két fő típusra oszthatók: közvetlen terheléses vizsgálatra és közvetett statikus vizsgálatra. A statikus tesztelés tovább oszlik AC statikus tesztelésre és DC statikus tesztelésre. Ma a "Szinkron induktor vizsgálati módszereink" első része elmagyarázza a terhelési vizsgálati módszert.
Az irodalom [1] bemutatja a közvetlen terhelés módszerének elvét. Az állandó mágneses motorok általában a kettős reakcióelmélet segítségével elemezhetők terhelési működésük elemzésére, a generátor és a motor működésének fázisdiagramja pedig az alábbi 1. ábrán látható. A generátor θ teljesítményszöge pozitív, ha az E0 meghaladja az U-t, a φ teljesítménytényező szöge pozitív, ha I meghaladja az U-t, és a ψ belső teljesítménytényező szöge pozitív, ha E0 meghaladja az I-t. A motor θ teljesítményszöge pozitív Az U meghaladja az E0-t, a φ teljesítménytényező szöge pozitív, ha U meghaladja az I-t, és a belső teljesítménytényező szög ψ pozitív, ha I meghaladja az E0-t.
1. ábra Állandó mágneses szinkronmotor működésének fázisdiagramja
a) Generátor állapota b) Motor állapota
Eszerint a fázisdiagram beszerezhető: ha az állandó mágneses motor terhelése, a mért üresjárati gerjesztő elektromotoros erő E0, az armatúra kapocsfeszültsége U, az áramerősség I, a teljesítménytényező szöge φ és a teljesítményszög θ és így tovább, armatúrát kaphatunk az egyenes tengely árama, a kereszttengely komponens Id = Isin (θ - φ) és Iq = Icos (θ - φ), akkor Xd és Xq a következő egyenletből adódik:
Amikor a generátor működik:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Amikor a motor jár:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq = [Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Az állandó mágneses szinkronmotorok állandósult állapotú paraméterei a motor működési feltételeinek változásával változnak, az armatúraáram változásával pedig az Xd és az Xq is változik. Ezért a paraméterek meghatározásakor feltétlenül tüntesse fel a motor működési feltételeit is. (A váltakozó és egyentengely áram vagy az állórész áram mennyisége és a belső teljesítménytényező szöge)
Az induktív paraméterek közvetlen terheléses módszerrel történő mérésének fő nehézsége a θ teljesítményszög mérése. Mint tudjuk, ez az U motorkapocsfeszültség és a gerjesztő elektromotoros erő közötti fázisszög különbség. Ha a motor stabilan működik, a végfeszültséget közvetlenül megkaphatjuk, de az E0-t közvetlenül nem, így csak közvetett módszerrel érhető el, hogy E0-val azonos frekvenciájú periodikus jelet kapjunk, és fix fáziskülönbséggel helyettesítsük. E0, hogy fázis-összehasonlítást végezzünk a végfeszültséggel.
A hagyományos közvetett módszerek a következők:
1) a vizsgált motor armatúra résébe temetett osztású és a motor eredeti, több menetes finomhuzalból álló tekercsét mérőtekercsként, annak érdekében, hogy a motor tekercselésével azonos fázist kapjunk a vizsgált feszültség-összehasonlító jel mellett, a a teljesítménytényező szöge megkapható.
2) Szereljen fel egy szinkronmotort a vizsgált motor tengelyére, amely megegyezik a vizsgált motorral. Az alábbiakban ismertetésre kerülő feszültségfázismérési módszer [2] ezen az elven alapul. A kísérleti kapcsolási rajz a 2. ábrán látható. A TSM a vizsgált állandó mágneses szinkronmotor, az ASM egy azonos szinkronmotor, amelyre még szükség van, a PM az indítómotor, amely lehet szinkronmotor vagy egyenáramú motor, B a fék, a DBO pedig egy kétsugaras oszcilloszkóp. A TSM és az ASM B és C fázisai az oszcilloszkóphoz csatlakoznak. Ha a TSM háromfázisú tápegységhez van csatlakoztatva, az oszcilloszkóp fogadja a VTSM és E0ASM jeleket. mivel a két motor azonos és szinkronban forog, a teszter TSM üresjárati visszapotenciálja és a generátorként működő ASM E0ASM üresjárati visszapotenciálja fázisban van. Ezért a θ teljesítményszög, azaz a VTSM és az E0ASM közötti fáziskülönbség mérhető.
2. ábra Kísérleti kapcsolási rajz a teljesítményszög mérésére
Ezt a módszert nem nagyon használják, főleg azért, mert: ① a forgórész tengelyébe szerelt kis szinkronmotor vagy forgótranszformátor mérendő motornak kéttengelyes kinyújtott vége van, amit gyakran nehéz megtenni. ② A teljesítményszög mérésének pontossága nagyban függ a VTSM és az E0ASM magas harmonikus tartalmától, és ha a harmonikus tartalom viszonylag nagy, a mérés pontossága csökken.
3) A teljesítményszög-teszt pontosságának és egyszerűbb használatának javítása érdekében most több helyzetérzékelőt kell használni a rotor helyzetjelének észlelésére, majd fázis-összehasonlítást a végfeszültség megközelítésével
Az alapelv az, hogy a mért állandó mágneses szinkronmotor tengelyére vetített vagy visszavert fotoelektromos lemezt kell felszerelni, a lemezen egyenletesen elosztott lyukak számát vagy fekete-fehér markereket és a vizsgált szinkronmotor póluspárjainak számát. . Amikor a tárcsa egy fordulatot forog a motorral együtt, a fotoelektromos érzékelő p forgórész helyzetjeleket kap, és p alacsony feszültségű impulzust generál. Amikor a motor szinkronban működik, a forgórész helyzetjelének frekvenciája megegyezik az armatúra kapocsfeszültségének frekvenciájával, és fázisa tükrözi a gerjesztő elektromotoros erő fázisát. A szinkronizáló impulzusjelet formálással, fáziseltolással és a tesztmotor-armatúra feszültségével erősítjük fel a fázis-összehasonlításhoz, hogy megkapjuk a fáziskülönbséget. Állítsa be, amikor a motor terhelés nélkül működik, a fáziskülönbség θ1 (hozzávetőlegesen ekkor a teljesítményszög θ = 0), amikor a terhelés jár, a fáziskülönbség θ2, ekkor a θ2 - θ1 fáziskülönbség a mért érték. állandó mágnes szinkron motor terhelési teljesítményszög értéke. A sematikus diagram a 3. ábrán látható.
3. ábra A teljesítményszög mérés sematikus diagramja
Mint a fotoelektromos lemez egyenletesen bevont fekete-fehér jel nehezebb, és amikor a mért állandó mágneses szinkronmotor pólusok egyidejűleg jelölés lemez nem lehet közös egymással. Az egyszerűség kedvéért a fekete szalaggal körbe tekert, fehér jelzéssel bevont állandó mágneses motor hajtótengelyében is tesztelhető a fényvisszaverő fotoelektromos érzékelő fényforrás, amelyet a szalag felületén ebben a körben összegyűlt fény bocsát ki. Ily módon a motor minden fordulata, a fényérzékeny tranzisztorban lévő fotoelektromos érzékelő egyszer visszavert fényt és vezetést kap, ami elektromos impulzusjelet eredményez, erősítés és alakítás után E1 összehasonlító jelet kap. a vizsgálómotor-armatúra tekercsvégéről bármely kétfázisú feszültséget a PT feszültségtranszformátor alacsony feszültségig továbbít a feszültség-összehasonlítóba, az U1 feszültségimpulzusjel négyszögletes fázisának reprezentatív képződése. U1 a p-osztás frekvenciájával, a fázis-összehasonlító összehasonlítása, hogy összehasonlítsa a fázist és a fázis-összehasonlítót. U1-et a p-osztásos frekvenciával, a fázis-összehasonlítóval, hogy összehasonlítsa fáziskülönbségét a jellel.
A fenti teljesítményszög mérési módszer hiányossága, hogy a két mérés közötti különbséget meg kell tenni a teljesítményszög meghatározásához. A két mennyiség kivonásának elkerülése és a pontosság csökkentése érdekében a θ2 terhelési fáziskülönbség, az U2 jel megfordítása mérésénél a mért fáziskülönbség θ2'=180 ° - θ2, a teljesítményszög θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), amely a két mennyiséget a fázis kivonásából összeadássá alakítja. A fázismennyiség diagram a 4. ábrán látható.
4. ábra A fázis-összeadás módszerének elve a fáziskülönbség kiszámításához
Egy másik továbbfejlesztett módszer nem a feszültség téglalap alakú jelfrekvencia osztást használja, hanem egy mikroszámítógép segítségével egyidejűleg rögzíti a jel hullámformáját a bemeneti interfészen keresztül, rögzíti az üresjárati feszültséget és a forgórész pozíció jel hullámformáit U0, E0, valamint a terhelési feszültséget és a forgórész helyzetét téglalap alakú jeleket U1, E1, majd mozgassa a két felvétel hullámformáit egymáshoz képest addig, amíg két feszültség négyszög alakú jel hullámformái teljesen átfednek, amikor a fáziskülönbség a két rotor között A fáziskülönbség a két forgórész helyzetjel között a teljesítményszög; vagy mozgassa a hullámformát a két forgórész pozíció jel hullámalakja egybeesik, akkor a két feszültségjel közötti fáziskülönbség a teljesítményszög.
Meg kell jegyezni, hogy az állandó mágneses szinkronmotor tényleges terhelés nélküli működése, a teljesítményszög nem nulla, különösen kis motorok esetén, az üresjárati veszteség terhelése miatt (beleértve az állórész rézveszteségét, vasveszteségét, mechanikai veszteség, szórt veszteség) viszonylag nagy, ha úgy gondolja, hogy az üresjárati teljesítményszög nulla, az nagy hibát fog okozni a teljesítményszög mérésében, amivel az egyenáramú motort olyan állapotban lehet járatni. A motor kormányzási iránya és a tesztmotor kormányzása összhangban van, az egyenáramú motor kormányzásával az egyenáramú motor ugyanabban az állapotban működhet, és az egyenáramú motor tesztmotorként használható. Ezáltal a motor állapotában működő egyenáramú motor, a kormányzás és a tesztmotor kormányzása összeegyeztethető az egyenáramú motorral, hogy biztosítsa a tesztmotor teljes tengelyveszteségét (beleértve a vasveszteséget, mechanikai veszteséget, szórt veszteséget stb.). A megítélés módja az, hogy a vizsgálómotor bemeneti teljesítménye megegyezik az állórész rézfogyasztásával, azaz P1 = pCu, valamint a fázis feszültségével és áramával. Ezúttal a mért θ1 a nulla hatványszögének felel meg.
Összegzés: ennek a módszernek az előnyei:
① A közvetlen terheléses módszer képes mérni az állandósult állapotú telítési induktivitást különböző terhelési állapotok mellett, és nem igényel szabályozási stratégiát, amely intuitív és egyszerű.
Mivel a mérés közvetlenül terhelés alatt történik, figyelembe lehet venni a telítési hatást és a lemágnesezési áram hatását az induktivitás paramétereire.
Ennek a módszernek a hátrányai:
① A közvetlen terhelési módszernek egyszerre több mennyiséget kell mérnie (háromfázisú feszültség, háromfázisú áram, teljesítménytényező szöge stb.), a teljesítményszög mérése nehezebb, és a teszt pontossága minden mennyiség közvetlen hatással van a paraméterszámítások pontosságára, és a paramétertesztben mindenféle hiba könnyen felhalmozódik. Ezért a közvetlen terheléses módszer alkalmazásakor a paraméterek mérésére figyelmet kell fordítani a hibaelemzésre, és a vizsgálóműszer nagyobb pontosságát kell választani.
② Az E0 gerjesztő elektromotoros erő értékét ennél a mérési módszernél közvetlenül helyettesíti a motor terhelés nélküli kapcsai feszültsége, és ez a közelítés is magával hozza a hibákat. Ugyanis, az állandó mágnes működési pontja a terhelés hatására változik, ami azt jelenti, hogy különböző állórészáramoknál az állandó mágnes permeabilitása és fluxussűrűsége eltérő, így a keletkező gerjesztő elektromotoros erő is eltérő. Ily módon nem túl pontos a terhelés alatti gerjesztő elektromotoros erőt a terhelés nélküli gerjesztő elektromotoros erővel helyettesíteni.
Hivatkozások
[1] Tang Renyuan et al. Modern állandó mágneses motor elmélet és tervezés. Peking: Gépipari sajtó. 2011. március
[2] JF Gieras, M. Wing. Állandó mágneses motor technológia, tervezés és alkalmazások, 2. kiadás. New York: Marcel Dekker, 2002: 170-171
Copyright: Ez a cikk a WeChat nyilvános számmotor peek (电机极客) újranyomtatása, az eredeti hivatkozáshttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Ez a cikk nem képviseli cégünk nézeteit. Ha eltérő véleményed vagy nézeteid vannak, javíts ki!
Feladás időpontja: 2024.07.18