I. Svrha i značaj mjerenja sinhrone induktivnosti
(1) Svrha mjerenja parametara sinhrone induktivnosti (tj. induktivnost poprečne ose)
Parametri AC i DC induktivnosti su dva najvažnija parametra u sinhronom motoru s permanentnim magnetom. Njihova precizna akvizicija je preduslov i osnova za proračun motornih karakteristika, dinamičku simulaciju i kontrolu brzine. Sinhrona induktivnost se može koristiti za izračunavanje mnogih svojstava stacionarnog stanja kao što su faktor snage, efikasnost, obrtni moment, struja armature, snaga i drugi parametri. U upravljačkom sistemu motora s permanentnim magnetom pomoću vektorske kontrole, parametri sinhrone induktora direktno su uključeni u algoritam upravljanja, a rezultati istraživanja pokazuju da u području slabog magneta nepreciznost parametara motora može dovesti do značajnog smanjenja momenta. i moć. Ovo pokazuje važnost parametara sinhronih induktora.
(2) Problemi koje treba uočiti pri mjerenju sinhrone induktivnosti
Kako bi se postigla visoka gustoća snage, struktura sinhronih motora s permanentnim magnetom često je dizajnirana da bude složenija, a magnetni krug motora je zasićeniji, što rezultira da parametar sinhrone induktivnosti motora varira sa zasićenjem motora. magnetno kolo. Drugim riječima, parametri će se mijenjati s radnim uvjetima motora, potpuno s nazivnim radnim uvjetima sinhrone induktivnosti parametri ne mogu precizno odražavati prirodu parametara motora. Stoga je potrebno mjeriti vrijednosti induktivnosti u različitim radnim uvjetima.
2. metode mjerenja sinkrone induktivnosti motora s permanentnim magnetom
U ovom radu su prikupljene različite metode mjerenja sinhrone induktivnosti i izvršena je njihova detaljna usporedba i analiza. Ove metode se mogu grubo kategorizirati u dvije glavne vrste: direktni test opterećenja i indirektni statički test. Statička ispitivanja se dalje dijele na AC statičko ispitivanje i DC statičko ispitivanje. Danas će prvi deo naših "Metode ispitivanja sinkronih induktora" objasniti metodu testiranja opterećenja.
Literatura [1] uvodi princip metode direktnog opterećenja. Motori s trajnim magnetom se obično mogu analizirati korištenjem teorije dvostruke reakcije za analizu njihovog rada opterećenja, a fazni dijagrami rada generatora i motora prikazani su na slici 1 ispod. Ugao snage θ generatora je pozitivan sa E0 veći od U, ugao faktora snage φ je pozitivan kada je I veći od U, a unutrašnji ugao faktora snage ψ je pozitivan kada E0 prelazi I. Ugao snage θ motora je pozitivan sa U veći od E0, ugao faktora snage φ je pozitivan kada je U veći od I, a unutrašnji ugao faktora snage ψ je pozitivan kada je I veći od E0.
Slika 1 Fazni dijagram rada sinhronog motora s permanentnim magnetom
(a) Stanje generatora (b) Stanje motora
Prema ovom faznom dijagramu može se dobiti: pri radu opterećenja motora s permanentnim magnetom, izmjerena elektromotorna sila bez opterećenja E0, napon na terminalu armature U, struja I, kut faktora snage φ i ugao snage θ i tako dalje, može se dobiti armatura struja ravne ose, komponenta poprečne ose Id = Isin (θ - φ) i Iq = Icos (θ - φ), tada se Xd i Xq mogu dobiti iz sledeće jednačine:
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 stacionarnog stanja sinhronih 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, prilikom određivanja parametara, obavezno navedite i radne uvjete motora. (Količina naizmjenične i jednosmjerne struje osovine ili struje statora i unutarnji ugao faktora snage)
Glavna poteškoća pri mjerenju induktivnih parametara metodom direktnog opterećenja leži u mjerenju ugla snage θ. Kao što znamo, to je razlika faznog ugla između napona U terminala motora i elektromotorne sile pobude. Kada motor radi stabilno, krajnji napon se može dobiti direktno, ali E0 se ne može dobiti direktno, tako da se može dobiti samo indirektnom metodom da bi se dobio periodični signal sa istom frekvencijom kao E0 i fiksnom faznom razlikom za zamjenu E0 da bi se napravilo poređenje faza sa krajnjim naponom.
Tradicionalne indirektne metode su:
1) u prorezu za armaturu motora koji se ispituje ukopan korak i originalni namotaj motora od nekoliko zavoja fine žice kao mjerni kalem, kako bi se dobila ista faza sa signalom za upoređivanje napona motora pod ispitnim naponom, kroz poređenje može se dobiti ugao faktora snage.
2) Instalirajte sinhroni motor na osovinu motora koji se testira koji je identičan motoru koji se testira. Metoda mjerenja faze napona [2], koja će biti opisana u nastavku, zasniva se na ovom principu. Eksperimentalni dijagram povezivanja prikazan je na slici 2. TSM je testirani sinhroni motor s permanentnim magnetom, ASM je identičan sinhroni motor koji je dodatno potreban, PM je glavni pokretač, koji može biti ili sinhroni motor ili jednosmjerni motor motora, B je kočnica, a DBO je osciloskop sa dva snopa. Faze B i C TSM i ASM su povezane na osciloskop. Kada je TSM spojen na trofazno napajanje, osciloskop prima signale VTSM i E0ASM. budući da su dva motora identična i rotiraju se sinhrono, povratni potencijal praznog hoda TSM-a testera i povratni potencijal praznog hoda ASM-a, koji djeluje kao generator, E0ASM, su u fazi. Stoga se može izmjeriti ugao snage θ, tj. fazna razlika između VTSM i E0ASM.
Slika 2 Eksperimentalni dijagram ožičenja za mjerenje ugla snage
Ova metoda se ne koristi često, uglavnom zbog toga što: ① u osovinu rotora montiran mali sinhroni motor ili rotacijski transformator koji je potreban za mjerenje motora ima dva ispružena kraja, što je često teško učiniti. ② Preciznost mjerenja ugla snage u velikoj mjeri zavisi od visokog sadržaja harmonika VTSM i E0ASM, a ako je sadržaj harmonika relativno velik, tačnost mjerenja će biti smanjena.
3) Da bi se poboljšala tačnost ispitivanja ugla snage i jednostavnost upotrebe, sada se više koristi senzori položaja za detekciju signala položaja rotora, a zatim poređenje faza sa pristupom krajnjeg napona
Osnovni princip je ugradnja projektovanog ili reflektovanog fotoelektričnog diska na osovinu izmjerenog sinhronog motora s permanentnim magnetom, broj ravnomjerno raspoređenih rupa na disku ili crno-bijeli markeri i broj parova polova sinhronog motora koji se testira. . Kada se disk rotira za jedan okret sa motorom, fotoelektrični senzor prima signale položaja p rotora i generiše impulse niskog napona. Kada motor radi sinhrono, frekvencija ovog signala položaja rotora jednaka je frekvenciji napona terminala armature, a njegova faza odražava fazu pobudne elektromotorne sile. Sinhronizacijski impulsni signal se pojačava oblikovanjem, faznim pomakom i testnim naponom armature motora za poređenje faza kako bi se dobila fazna razlika. Podesite kada motor radi bez opterećenja, fazna razlika je θ1 (približno da je u ovom trenutku ugao snage θ = 0), kada opterećenje radi, fazna razlika je θ2, tada je izmjerena fazna razlika θ2 - θ1 vrijednost ugla snage opterećenja sinkronog motora permanentnog magneta. Šematski dijagram je prikazan na slici 3.
Slika 3 Šematski dijagram mjerenja ugla snage
Kako je kod fotoelektričnog diska jednolično obložen crno-bijelim znakom teže, a kada se izmjere permanentni magneti sinhroni motorni polovi u isto vrijeme označavanje diskova ne može biti zajedničko jedno s drugim. Radi jednostavnosti, također se može testirati u pogonskoj osovini motora s permanentnim magnetom umotanom u krug od crne trake, obložen bijelom oznakom, reflektirajući fotoelektrični senzor izvora svjetlosti koji emituje svjetlost okupljena u ovom krugu na površini trake. Na taj način, svaki okret motora, fotoelektrični senzor u fotoosjetljivom tranzistoru zbog primanja reflektirane svjetlosti i provodljivosti jednom, rezultira električnim impulsnim signalom, nakon pojačanja i oblikovanja da se dobije uporedni signal E1. sa kraja namota armature ispitnog motora bilo kojeg dvofaznog napona, naponskim transformatorom PT do niskog napona, koji se šalje u komparator napona, formiranje predstavnika pravokutne faze naponskog impulsnog signala U1. U1 po frekvenciji p-podjele, poređenje faznog komparatora da se dobije poređenje između faze i faznog komparatora. U1 frekvencijom p-podjele, faznim komparatorom da uporedi njegovu faznu razliku sa signalom.
Nedostatak gornje metode mjerenja ugla snage je da treba napraviti razliku između dva mjerenja da bi se dobio ugao snage. Kako bi se izbjegle dvije oduzete veličine i smanjila tačnost, u mjerenju fazne razlike opterećenja θ2, preokretanja signala U2, izmjerena fazna razlika je θ2'=180° - θ2, ugao snage θ=180° - ( θ1 + θ2'), koji pretvara dvije veličine iz oduzimanja faze u sabiranje. Dijagram količine faza prikazan je na slici 4.
Slika 4 Princip metode sabiranja faza za proračun fazne razlike
Druga poboljšana metoda ne koristi frekvencijsku podjelu signala pravokutnog valnog oblika napona, već koristi mikroračunar za istovremeno snimanje talasnog oblika signala, odnosno preko ulaznog sučelja, snimanje napona u praznom hodu i valovnih oblika signala položaja rotora U0, E0, kao i napon opterećenja i položaj rotora pravokutnog valnog signala U1, E1, a zatim pomiču valne oblike dva snimka jedan u odnosu na drugi sve dok se valni oblici dva signala pravokutnog valnog oblika napona potpuno ne preklapaju, kada se fazna razlika između dva rotora Fazna razlika između dva signala položaja rotora je ugao snage; ili pomerite talasni oblik na dva signala položaja rotora, talasni oblici signala se poklapaju, tada je fazna razlika između dva naponska signala ugao snage.
Treba istaknuti da stvarni rad bez opterećenja sinhronog motora s permanentnim magnetom, ugao snage nije nula, posebno za male motore, zbog rada bez opterećenja i gubitka bez opterećenja (uključujući gubitak bakra statora, gubitak željeza, mehanički gubitak, lutajući gubitak) je relativno velik, ako mislite da je ugao snage u praznom hodu jednak nuli, to će uzrokovati veliku grešku u mjerenju ugla snage, što se može koristiti da bi DC motor radio u stanju motora, smjer upravljanja i upravljanje ispitnim motorom u skladu, s upravljanjem DC motora, DC motor može raditi u istom stanju, a DC motor se može koristiti kao test motor. Ovo može učiniti da motor jednosmjerne struje radi u stanju motora, upravljanje i upravljanje ispitnim motorom u skladu s DC motorom kako bi se osigurali svi gubici na vratilu test motora (uključujući gubitak željeza, mehanički gubitak, zalutali gubitak, itd.). Metoda procjene je da je ulazna snaga test motora jednaka potrošnji bakra statora, odnosno P1 = pCu, te naponu i struji u fazi. Ovaj put izmjereni θ1 odgovara kutu snage od nule.
Sažetak: prednosti ove metode:
① Metoda direktnog opterećenja može mjeriti induktivnost zasićenja u stacionarnom stanju pod različitim stanjima opterećenja i ne zahtijeva strategiju upravljanja, koja je intuitivna i jednostavna.
Budući da se mjerenje vrši direktno pod opterećenjem, može se uzeti u obzir efekat zasićenja i utjecaj struje demagnetizacije na parametre induktivnosti.
Nedostaci ove metode:
① Metoda direktnog opterećenja mora mjeriti više količina u isto vrijeme (trofazni napon, trofazna struja, ugao faktora snage, itd.), mjerenje ugla snage je teže, a tačnost testa svaka veličina ima direktan uticaj na tačnost proračuna parametara, a sve vrste grešaka u testu parametara se lako akumuliraju. Stoga, kada se koristi metoda direktnog opterećenja za mjerenje parametara, treba obratiti pažnju na analizu greške i odabrati veću tačnost instrumenta za ispitivanje.
② Vrijednost elektromotorne sile pobude E0 u ovoj metodi mjerenja direktno se zamjenjuje naponom terminala motora bez opterećenja, a ova aproksimacija također donosi inherentne greške. Jer, radna tačka permanentnog magneta se menja sa opterećenjem, što znači da su pri različitim strujama statora različite permeabilnost i gustina fluksa permanentnog magneta, pa je i rezultujuća elektromotorna sila pobude različita. Na ovaj način nije baš precizno zamijeniti elektromotornu silu pobude pod opterećenjem elektromotornom silom pobude bez opterećenja.
Reference
[1] Tang Renyuan et al. Moderna teorija i dizajn motora s permanentnim magnetom. Peking: Machinery Industry Press. mart 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Tehnologija motora s permanentnim magnetom, dizajn i primjena, 2. izdanje. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Autorska prava: Ovaj članak je ponovno štampanje WeChat-ovog javnog broja motora (电机极客), originalne vezehttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Ovaj članak ne predstavlja stavove naše kompanije. Ako imate drugačija mišljenja ili stavove, ispravite nas!
Vrijeme objave: Jul-18-2024