I. Прызначэнне і значэнне вымярэння сінхроннай індуктыўнасці
(1) Мэта вымярэння параметраў сінхроннай індуктыўнасці (г.зн. папярочнай індуктыўнасці)
Параметры індуктыўнасці пераменнага і пастаяннага току з'яўляюцца двума найбольш важнымі параметрамі сінхроннага рухавіка з пастаяннымі магнітамі. Іх дакладнае набыццё з'яўляецца неабходнай умовай і асновай для разліку маторных характарыстык, дынамічнага мадэлявання і кантролю хуткасці. Сінхронная індуктыўнасць можа быць выкарыстана для разліку многіх уласцівасцей у стацыянарным стане, такіх як каэфіцыент магутнасці, эфектыўнасць, крутоўны момант, ток якара, магутнасць і іншыя параметры. У сістэме кіравання рухавіком з пастаяннымі магнітамі з выкарыстаннем вектарнага кіравання параметры сінхроннага індуктара непасрэдна ўдзельнічаюць у алгарытме кіравання, і вынікі даследаванняў паказваюць, што ў вобласці слабога магнітнага поля недакладнасць параметраў рухавіка можа прывесці да значнага зніжэння крутоўнага моманту і ўлада. Гэта паказвае важнасць параметраў сінхроннага індуктара.
(2) Праблемы, на якія варта звярнуць увагу пры вымярэнні сінхроннай індуктыўнасці
Каб атрымаць высокую шчыльнасць магутнасці, структура сінхронных рухавікоў з пастаяннымі магнітамі часта праектуецца больш складанай, а магнітны ланцуг рухавіка больш насычаным, што прыводзіць да таго, што параметр сінхроннай індуктыўнасці рухавіка змяняецца ў залежнасці ад насычэння магнітны ланцуг. Іншымі словамі, параметры будуць змяняцца ў залежнасці ад умоў працы рухавіка, цалкам з намінальнымі ўмовамі працы параметраў сінхроннай індуктыўнасці не можа дакладна адлюстраваць характар параметраў рухавіка. Такім чынам, неабходна вымяраць значэнні індуктыўнасці ў розных умовах працы.
2.Метады вымярэння сінхроннай індуктыўнасці рухавіка з пастаяннымі магнітамі
У гэтым дакуменце сабраны розныя метады вымярэння сінхроннай індуктыўнасці, зроблена іх падрабязнае параўнанне і аналіз. Гэтыя метады можна ўмоўна падзяліць на два асноўныя тыпы: прамое выпрабаванне нагрузкай і непрамое статычнае выпрабаванне. Статычныя выпрабаванні далей падзяляюцца на статычныя выпрабаванні пераменным токам і статычныя выпрабаванні пастаянным токам. Сёння ў першым выпуску "Метады выпрабаванняў сінхронных індуктараў" будзе растлумачаны метад выпрабаванняў пад нагрузкай.
Літаратура [1] уводзіць прынцып метаду прамой нагрузкі. Рухавікі з пастаяннымі магнітамі звычайна можна прааналізаваць з дапамогай тэорыі падвойнай рэакцыі для аналізу іх працы пад нагрузкай, а фазавыя дыяграмы працы генератара і рухавіка паказаны на малюнку 1 ніжэй. Вугал магутнасці θ генератара дадатны, калі E0 перавышае U, вугал каэфіцыента магутнасці φ дадатны, калі I перавышае U, а вугал унутранага каэфіцыента магутнасці ψ дадатны, калі E0 перавышае I. Вугал магутнасці θ рухавіка дадатны, калі U перавышае E0, вугал каэфіцыента магутнасці φ дадатны, калі U перавышае I, а вугал унутранага каэфіцыента магутнасці ψ дадатны, калі I перавышае E0.
Мал. 1. Фазавая дыяграма працы сінхроннага рухавіка з пастаяннымі магнітамі
(a) Стан генератара (b) Стан рухавіка
У адпаведнасці з гэтай фазавай дыяграмай можна атрымаць: калі нагрузка рухавіка з пастаянным магнітам, вымяраецца электрарухаючая сіла ўзбуджэння халастога ходу E0, напружанне клемы якара U, ток I, кут каэфіцыента магутнасці φ і кут магутнасці θ і гэтак далей, можна атрымаць якар ток прамой восі, складнік папярочнай восі Id = Isin (θ - φ) і Iq = Icos (θ - φ), тады Xd і Xq можна атрымаць з наступнага ўраўнення:
Калі генератар працуе:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Калі рухавік працуе:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Параметры ўстойлівага стану сінхронных рухавікоў з пастаяннымі магнітамі змяняюцца па меры змены ўмоў працы рухавіка, а пры змене току якара змяняюцца як Xd, так і Xq. Таму пры вызначэнні параметраў абавязкова пакажыце і ўмовы працы матора. (Велічыня пераменнага і пастаяннага току вала або току статара і вугал унутранага каэфіцыента магутнасці)
Асноўная складанасць пры вымярэнні індуктыўных параметраў метадам прамой нагрузкі заключаецца ў вымярэнні сілавога кута θ. Як мы ведаем, гэта рознасць вугла фаз паміж напругай на клемах рухавіка U і электрарухаючай сілай узбуджэння. Калі рухавік працуе стабільна, канчатковае напружанне можна атрымаць непасрэдна, але E0 немагчыма атрымаць непасрэдна, таму яго можна атрымаць толькі ўскосным метадам для атрымання перыядычнага сігналу з той жа частатой, што і E0, і фіксаванай рознасцю фаз для замены E0, каб параўнаць фазу з канчатковым напругай.
Традыцыйныя непрамыя метады:
1) у шчыліну якара выпрабоўванага рухавіка ўклалі дзіл і арыгінальную шпульку рухавіка з некалькіх віткоў тонкага дроту ў якасці вымяральнай шпулькі, каб атрымаць тую ж фазу, што і сігнал параўнання напружання абмоткі рухавіка пры выпрабаванні, праз параўнанне можна атрымаць кут каэфіцыента магутнасці.
2) Усталюйце на вал выпрабоўванага рухавіка сінхронны рухавік, ідэнтычны выпрабоўванаму. На гэтым прынцыпе заснаваны метад вымярэння фазы напружання [2], які будзе апісаны ніжэй. Эксперыментальная схема падключэння паказана на малюнку 2. TSM - гэта сінхронны рухавік з пастаяннымі магнітамі, які выпрабоўваецца, ASM - гэта ідэнтычны сінхронны рухавік, які патрабуецца дадаткова, PM - гэта галоўны рухавік, які можа быць альбо сінхронным рухавіком, альбо пастаяннага току. рухавік, B - тормаз, а DBO - двухпрамянёвы асцылограф. Фазы B і C TSM і ASM падлучаны да асцылографа. Пры падключэнні TSM да трохфазнай сеткі харчавання асцылограф прымае сігналы VTSM і E0ASM. паколькі два рухавікі ідэнтычныя і круцяцца сінхронна, зваротны патэнцыял без нагрузкі TSM тэстара і зваротны патэнцыял без нагрузкі ASM, які дзейнічае як генератар, E0ASM, знаходзяцца ў фазе. Такім чынам, можна вымераць вугал магутнасці θ, г.зн. рознасць фаз паміж VTSM і E0ASM.
Мал. 2. Эксперыментальная схема падключэння для вымярэння вугла магутнасці
Гэты метад не вельмі часта выкарыстоўваецца, галоўным чынам таму, што: ① на вале ротара ўсталяваны невялікі сінхронны рухавік або паваротны трансфарматар, неабходны для вымярэння, рухавік мае два выцягнутыя канцы вала, што часта бывае цяжка зрабіць. ② Дакладнасць вымярэння вугла магутнасці ў значнай ступені залежыць ад высокага ўтрымання гармонік VTSM і E0ASM, і калі ўтрыманне гармонік адносна вялікае, дакладнасць вымярэння будзе зніжана.
3) Для павышэння дакладнасці і прастаты выкарыстання тэсту вугла магутнасці цяпер часцей выкарыстоўваюцца датчыкі становішча для вызначэння сігналу становішча ротара, а затым параўнанне фазы з падыходам канчатковага напружання
Асноўным прынцыпам з'яўляецца ўстаноўка праецыраванага або адлюстраванага фотаэлектрычнага дыска на вале вымеранага сінхроннага рухавіка з пастаянным магнітам, колькасць раўнамерна размеркаваных адтулін на дыску або чорна-белых маркераў і колькасць пар полюсаў сінхроннага рухавіка, які выпрабоўваецца. . Калі дыск круціцца на адзін абарот разам з рухавіком, фотаэлектрычны датчык прымае сігналы аб становішчы ротара і генеруе імпульсы нізкага напружання. Пры сінхроннай працы рухавіка частата гэтага сігналу аб становішчы ротара роўная частаце напружання на клемах якара, а яго фаза адлюстроўвае фазу электрарухаючай сілы ўзбуджэння. Імпульсны сігнал сінхранізацыі ўзмацняецца шляхам фармавання, зруху па фазе і напружання якара выпрабавальнага рухавіка для параўнання фаз, каб атрымаць рознасць фаз. Калі рухавік працуе без нагрузкі, рознасць фаз складае θ1 (прыблізна, што ў гэты час вугал магутнасці θ = 0), калі нагрузка працуе, рознасць фаз складае θ2, тады рознасць фаз θ2 - θ1 вымяраецца значэнне вугла магутнасці нагрузкі сінхроннага рухавіка з пастаянным магнітам. Прынцыповая дыяграма паказана на малюнку 3.
Мал. 3. Прынцыповая схема вымярэння вугла магутнасці
Паколькі фотаэлектрычны дыск з раўнамерным чорным і белым пакрыццём з'яўляецца больш складаным, і пры вымярэнні пастаяннага магніта сінхроннага рухавіка полюсы адначасовага маркіроўкі дыска не могуць быць агульнымі адзін з адным. Для прастаты таксама можа быць пратэставаны ў прывадным вале рухавіка з пастаяннымі магнітамі, абгорнутым кругам чорнай стужкі, пакрытай белай пазнакай, святлоадбівальны фотаэлектрычны датчык крыніцы святла, выпраменьванага святлом, сабраным у гэтым крузе на паверхні стужкі. Такім чынам, кожны абарот рухавіка, фотаэлектрычны датчык у фотаадчувальным транзістары з-за атрымання адлюстраванага святла і праводнасці адзін раз, што прыводзіць да сігналу электрычнага імпульсу, пасля ўзмацнення і фарміравання, каб атрымаць сігнал параўнання E1. ад тэставага канца абмоткі якара рухавіка любога двухфазнага напружання, трансфарматарам напружання PT ўніз да нізкага напружання, накіраванага на кампаратар напружання, фарміраванне прадстаўніка прамавугольнай фазы імпульснага сігналу напружання U1. U1 па частаце р-дзялення, параўнанне фазавага кампаратара, каб атрымаць параўнанне паміж фазай і фазавым кампаратарам. U1 па частаце р-дзялення, з дапамогай фазавага кампаратара для параўнання рознасці фаз з сігналам.
Недахопам прыведзенага вышэй метаду вымярэння вугла магутнасці з'яўляецца тое, што для атрымання вугла магутнасці трэба зрабіць розніцу паміж двума вымярэннямі. Каб пазбегнуць аднімання дзвюх велічынь і знізіць дакладнасць, пры вымярэнні рознасці фаз нагрузкі θ2, разварот сігналу U2, вымераная рознасць фаз складае θ2'=180 ° - θ2, вугал магутнасці θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), які пераўтворыць дзве велічыні з аднімання фазы ў складанне. Дыяграма колькасці фаз паказана на мал. 4.
Мал. 4. Прынцып метаду складання фаз для разліку рознасці фаз
У іншым палепшаным метадзе не выкарыстоўваецца дзяленне частоты сігналу прастакутнай формы сігналу напружання, але выкарыстоўваецца мікракампутар для адначасовай запісу формы сігналу, адпаведна, праз уваходны інтэрфейс запісваюць формы сігналу напружання халастога ходу і становішча ротара U0, E0, а таксама сігналы прамавугольнай формы напружання нагрузкі і становішча ротара U1, E1, а затым перамяшчайце формы двух запісаў адносна адзін аднаго, пакуль формы двух сігналаў прастакутнай формы напружання не будуць цалкам перакрывацца, калі рознасць фаз паміж двума ротарамі паміж двума сігналамі становішча ротара кут магутнасці; або перамясціць форму сігналу, каб дзве формы сігналу становішча ротара супадаюць, то рознасць фаз паміж двума сігналамі напружання з'яўляецца вуглом магутнасці.
Варта адзначыць, што фактычная праца без нагрузкі сінхроннага рухавіка з пастаяннымі магнітамі, вугал магутнасці не роўны нулю, асабліва для невялікіх рухавікоў, з-за працы без нагрузкі страты халастога ходу (уключаючы страты медзі статара, страты жалеза, механічныя страты, рассеяныя страты) адносна вялікія, калі вы лічыце, што вугал магутнасці халастога ходу роўны нулю, гэта выкліча вялікую памылку ў вымярэнні вугла магутнасці, якую можна выкарыстоўваць, каб прымусіць рухавік пастаяннага току працаваць у стане рухавіка, кірунак рулявога кіравання і тэставага рухавіка рулявога кіравання адпавядаюць, з рулявым кіраваннем рухавіка пастаяннага току, рухавік пастаяннага току можа працаваць у тым жа стане, і рухавік пастаяннага току можа быць выкарыстаны ў якасці тэставага рухавіка. Гэта можа прывесці да таго, што рухавік пастаяннага току працуе ў стане рухавіка, рулявое кіраванне і рулявое кіраванне выпрабавальнага рухавіка адпавядаюць рухавіку пастаяннага току, каб забяспечыць усе страты на вале выпрабавальнага рухавіка (у тым ліку страты ў жалезе, механічныя страты, паразітныя страты і г.д.). Метад ацэнкі заключаецца ў тым, што ўваходная магутнасць выпрабавальнага рухавіка роўная спажыванню медзі статара, гэта значыць P1 = pCu, а напружанне і ток у фазе. На гэты раз вымеранае θ1 адпавядае нулявому куту магутнасці.
Рэзюмэ: перавагі гэтага метаду:
① Метад прамой нагрузкі можа вымяраць індуктыўнасць насычэння ў стацыянарным стане пры розных станах нагрузкі і не патрабуе стратэгіі кіравання, якая інтуітыўна зразумелая і простая.
Паколькі вымярэнне праводзіцца непасрэдна пад нагрузкай, можна ўлічыць эфект насычэння і ўплыў току размагнічвання на параметры індуктыўнасці.
Недахопы гэтага метаду:
① Метад прамой нагрузкі патрабуе адначасовага вымярэння большай колькасці велічынь (трохфазнае напружанне, трохфазны ток, вугал каэфіцыента магутнасці і г.д.), вымярэнне вугла магутнасці больш складанае, і дакладнасць тэсту кожная велічыня мае непасрэдны ўплыў на дакладнасць вылічэнняў параметраў, і ўсе віды памылак у тэсце параметраў лёгка назапашваюцца. Такім чынам, пры выкарыстанні метаду прамой нагрузкі для вымярэння параметраў варта звярнуць увагу на аналіз памылак і выбраць больш высокую дакладнасць тэставага прыбора.
② Значэнне электрарухаючай сілы ўзбуджэння E0 у гэтым метадзе вымярэння непасрэдна замяняецца напругай на клемах рухавіка без нагрузкі, і гэта набліжэнне таксама прыносіць уласныя памылкі. Таму што рабочая кропка пастаяннага магніта змяняецца з нагрузкай, што азначае, што пры розных токах статара пранікальнасць і шчыльнасць патоку пастаяннага магніта розныя, таму выніковая электрарухаючая сіла ўзбуджэння таксама розная. Такім чынам, не вельмі дакладна замяніць электрарухаючую сілу ўзбуджэння пры ўмове нагрузкі на электрарухаючую сілу ўзбуджэння без нагрузкі.
Спасылкі
[1] Тан Рэнюань і інш. Сучасная тэорыя і праектаванне рухавікоў з пастаяннымі магнітамі. Пекін: Machinery Industry Press. Сакавік 2011 года
[2] Ж.Ф.Гірас, М.Вінг. Тэхналогія, дызайн і прымяненне рухавікоў з пастаяннымі магнітамі, 2-е выд. Нью-Ёрк: Marcel Dekker, 2002:170~171
Аўтарскія правы: гэты артыкул з'яўляецца перадрукам WeChat public number motor peek (电机极客), арыгінальная спасылкаhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Гэты артыкул не адлюстроўвае погляды нашай кампаніі. Калі ў вас ёсць розныя меркаванні або погляды, выпраўце нас!
Час публікацыі: 18 ліпеня 2024 г