I. Účel a význam merania synchrónnej indukčnosti
(1) Účel merania parametrov synchrónnej indukčnosti (tj krížovej indukčnosti)
Parametre AC a DC indukčnosti sú dva najdôležitejšie parametre v synchrónnom motore s permanentným magnetom. Ich presné snímanie je predpokladom a základom pre výpočet motorických charakteristík, dynamickú simuláciu a riadenie rýchlosti. Synchrónna indukčnosť sa môže použiť na výpočet mnohých vlastností v ustálenom stave, ako je účinník, účinnosť, krútiaci moment, prúd kotvy, výkon a ďalšie parametre. V riadiacom systéme motora s permanentnými magnetmi pomocou vektorového riadenia sú parametre synchrónneho induktora priamo zapojené do riadiaceho algoritmu a výsledky výskumu ukazujú, že v slabej magnetickej oblasti môže nepresnosť parametrov motora viesť k výraznému zníženiu krútiaceho momentu. a moc. To ukazuje dôležitosť parametrov synchrónneho induktora.
(2) Problémy, na ktoré treba upozorniť pri meraní synchrónnej indukčnosti
Aby sa dosiahla vysoká hustota výkonu, štruktúra synchrónnych motorov s permanentnými magnetmi je často navrhnutá tak, aby bola zložitejšia a magnetický obvod motora je viac nasýtený, čo vedie k tomu, že parameter synchrónnej indukčnosti motora sa mení so saturáciou motora. magnetický obvod. Inými slovami, parametre sa budú meniť s prevádzkovými podmienkami motora, pričom úplne menovité prevádzkové podmienky parametrov synchrónnej indukčnosti nemôžu presne odrážať povahu parametrov motora. Preto je potrebné merať hodnoty indukčnosti pri rôznych prevádzkových podmienkach.
2.metódy merania synchrónnej indukčnosti motora s permanentným magnetom
Tento článok zhromažďuje rôzne metódy merania synchrónnej indukčnosti a robí ich podrobné porovnanie a analýzu. Tieto metódy možno zhruba rozdeliť do dvoch hlavných typov: priama zaťažovacia skúška a nepriama statická skúška. Statické testovanie sa ďalej delí na statické testovanie striedavým prúdom a statické testovanie jednosmerným prúdom. Dnes prvá časť našej "metódy testovania synchrónnych induktorov" vysvetlí metódu záťažového testu.
Literatúra [1] uvádza princíp metódy priameho zaťaženia. Motory s permanentnými magnetmi môžu byť zvyčajne analyzované pomocou teórie dvojitej reakcie na analýzu ich prevádzky zaťaženia a fázové diagramy prevádzky generátora a motora sú znázornené na obrázku 1 nižšie. Uhol výkonu θ generátora je kladný, keď E0 presahuje U, uhol účinníka φ je kladný, keď I presahuje U, a uhol vnútorného účinníka ψ je kladný, keď E0 presahuje I. Uhol výkonu θ motora je kladný s U presahuje E0, uhol účinníka φ je kladný, pričom U presahuje I a vnútorný uhol účinníka ψ je kladný, pričom I presahuje E0.
Obr. 1 Fázový diagram prevádzky synchrónneho motora s permanentným magnetom
(a)Stav generátora (b)Stav motora
Podľa tohto fázového diagramu je možné získať: keď pri prevádzke motora s permanentným magnetom pri prevádzke záťaže, nameranej budiacej elektromotorickej sily E0 naprázdno, svorkového napätia kotvy U, prúdu I, uhla účinníka φ a uhla výkonu θ atď. prúd priamej osi, zložka priečnej osi Id = Isin (θ - φ) a Iq = Icos (θ - φ), potom Xd a Xq možno získať z nasledujúcej rovnice:
Keď generátor beží:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Keď motor beží:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Parametre ustáleného stavu synchrónnych motorov s permanentnými magnetmi sa menia pri zmene prevádzkových podmienok motora a pri zmene prúdu kotvy sa mení Xd aj Xq. Preto pri určovaní parametrov nezabudnite uviesť aj prevádzkové podmienky motora. (Množstvo striedavého a jednosmerného prúdu hriadeľa alebo prúdu statora a vnútorný uhol účinníka)
Hlavná ťažkosť pri meraní indukčných parametrov metódou priameho zaťaženia spočíva v meraní výkonového uhla θ. Ako vieme, je to rozdiel fázového uhla medzi svorkovým napätím motora U a budiacou elektromotorickou silou. Keď motor beží stabilne, koncové napätie je možné získať priamo, ale E0 nemožno získať priamo, takže ho možno získať iba nepriamou metódou na získanie periodického signálu s rovnakou frekvenciou ako E0 a pevným fázovým rozdielom, ktorý sa má nahradiť E0, aby bolo možné vykonať porovnanie fázy s koncovým napätím.
Tradičné nepriame metódy sú:
1) v štrbine kotvy testovaného motora v zemi a pôvodnej cievke motora s niekoľkými závitmi jemného drôtu ako meracej cievky, aby sa získala rovnaká fáza s vinutím motora pri porovnávacom signáli testovacieho napätia prostredníctvom porovnania možno získať uhol účinníka.
2) Na hriadeľ testovaného motora nainštalujte synchrónny motor, ktorý je identický s testovaným motorom. Na tomto princípe je založená metóda merania fázy napätia [2], ktorá bude popísaná nižšie. Experimentálna schéma zapojenia je znázornená na obrázku 2. TSM je testovaný synchrónny motor s permanentným magnetom, ASM je identický synchrónny motor, ktorý je dodatočne potrebný, PM je hlavný motor, ktorým môže byť buď synchrónny motor alebo jednosmerný motor. motor, B je brzda a DBO je dvojlúčový osciloskop. Fázy B a C TSM a ASM sú pripojené k osciloskopu. Keď je TSM pripojený k trojfázovému zdroju napájania, osciloskop prijíma signály VTSM a E0ASM. pretože dva motory sú identické a otáčajú sa synchrónne, spätný potenciál bez zaťaženia TSM testera a spätný potenciál bez zaťaženia ASM, ktorý funguje ako generátor, E0ASM, sú vo fáze. Preto je možné merať výkonový uhol θ, tj fázový rozdiel medzi VTSM a E0ASM.
Obr. 2 Experimentálna schéma zapojenia na meranie výkonového uhla
Táto metóda nie je veľmi bežne používaná, hlavne preto, že: ① na hriadeli rotora namontovaný malý synchrónny motor alebo rotačný transformátor, ktorý je potrebné merať, motor má dva natiahnuté konce hriadeľa, čo je často ťažké. ② Presnosť merania uhla výkonu závisí vo veľkej miere od vysokého obsahu harmonických VTSM a E0ASM a ak je obsah harmonických relatívne veľký, presnosť merania sa zníži.
3) Na zlepšenie presnosti testu uhla výkonu a jednoduchosti použitia sa teraz viac využívajú snímače polohy na detekciu signálu polohy rotora a potom porovnanie fáz s prístupom koncového napätia
Základným princípom je inštalácia premietaného alebo odrazeného fotoelektrického disku na hriadeľ meraného synchrónneho motora s permanentným magnetom, počet rovnomerne rozmiestnených otvorov na disku alebo čiernobielych značiek a počet párov pólov skúšaného synchrónneho motora. . Keď sa disk otočí o jednu otáčku spolu s motorom, fotoelektrický snímač prijme p signálov polohy rotora a generuje p nízkonapäťových impulzov. Pri synchrónnom chode motora sa frekvencia tohto signálu polohy rotora rovná frekvencii svorkového napätia kotvy a jeho fáza odráža fázu budiacej elektromotorickej sily. Signál synchronizačného impulzu sa zosilňuje tvarovaním, fázovým posunom a napätím kotvy testovacieho motora na porovnanie fáz, aby sa získal fázový rozdiel. Nastavené pri chode motora naprázdno je fázový rozdiel θ1 (približne, že v tomto čase je uhol výkonu θ = 0), keď je záťaž v chode, fázový rozdiel je θ2, potom je nameraný fázový rozdiel θ2 - θ1 hodnota uhla zaťaženia synchrónneho motora s permanentným magnetom. Schematický diagram je znázornený na obrázku 3.
3 Schéma merania uhla výkonu Obr
Ako v prípade fotoelektrického disku rovnomerne potiahnutý čiernou a bielou značkou je ťažšie, a keď sa merajú póly synchrónneho motora s permanentným magnetom súčasne, označenie disku nemôže byť navzájom spoločné. Pre jednoduchosť možno tiež otestovať v hnacom hriadeli motora s permanentným magnetom obaleným kruhom čiernej pásky, potiahnutým bielou značkou, svetelný zdroj reflexného fotoelektrického snímača vyžarovaný svetlom zhromaždeným v tomto kruhu na povrchu pásky. Týmto spôsobom každé otočenie motora, fotoelektrický snímač vo fotocitlivom tranzistore prijme odrazené svetlo a vodivosť raz, čo vedie k elektrickému impulznému signálu, po zosilnení a tvarovaní na získanie porovnávacieho signálu E1. z konca vinutia kotvy testovacieho motora akéhokoľvek dvojfázového napätia, napäťovým transformátorom PT až na nízke napätie, odoslaného do komparátora napätia, vytvorenie reprezentatívnej pravouhlej fázy napäťového impulzného signálu U1. U1 pomocou frekvencie delenia p, porovnanie fázového komparátora na získanie porovnania medzi fázou a fázovým komparátorom. U1 frekvenciou delenia p, fázovým komparátorom na porovnanie jeho fázového rozdielu so signálom.
Nedostatkom vyššie uvedenej metódy merania uhla výkonu je, že na získanie uhla výkonu by sa mal urobiť rozdiel medzi týmito dvoma meraniami. Aby sa predišlo odčítaniu dvoch veličín a znížila presnosť, pri meraní rozdielu fáz záťaže θ2, reverzácie signálu U2, nameraný fázový rozdiel je θ2'=180° - θ2, výkonový uhol θ=180° - ( θ1 + θ2'), ktorý prevádza dve veličiny z odčítania fázy na sčítanie. Diagram fázových veličín je na obr.4.
Obr. 4 Princíp metódy sčítania fáz na výpočet fázového rozdielu
Ďalšia vylepšená metóda nevyužíva frekvenčné delenie napäťového pravouhlého tvaru vlny, ale pomocou mikropočítača súčasne zaznamenáva priebeh signálu, respektíve cez vstupné rozhranie, zaznamenáva priebehy signálu naprázdno a polohy rotora U0, E0, ako aj signály obdĺžnikového tvaru vlny záťažového napätia a polohy rotora a potom posúvajte tvary vlny dvoch záznamov voči sebe, až kým sa tvary vlny dvoch napäťových obdĺžnikových signálov tvaru vlny úplne neprekryjú, keď sa fázový rozdiel medzi dvomi rotormi Fázový rozdiel medzi dvomi signálmi polohy rotora je výkonový uhol; alebo posuňte tvar vlny tak, aby sa tvary signálu polohy rotora zhodovali, potom fázový rozdiel medzi dvoma napäťovými signálmi je výkonový uhol.
Malo by sa zdôrazniť, že skutočná prevádzka synchrónneho motora s permanentným magnetom naprázdno, výkonový uhol nie je nulový, najmä pre malé motory, kvôli prevádzke naprázdno so stratou naprázdno (vrátane straty medi statora, straty železa, mechanická strata, strata rozptylu) je pomerne veľká, ak si myslíte, že uhol výkonu naprázdno je nulový, spôsobí to veľkú chybu v meraní uhla výkonu, čo sa dá použiť na spustenie jednosmerného motora v stave motora, smer riadenia a riadenie testovacieho motora konzistentné, s riadením s jednosmerným motorom môže jednosmerný motor bežať v rovnakom stave a jednosmerný motor možno použiť ako testovací motor. To môže spôsobiť, že jednosmerný motor beží v stave motora, riadenie a riadenie testovacieho motora sú konzistentné s jednosmerným motorom, aby sa zabezpečili všetky straty hriadeľa testovacieho motora (vrátane straty železa, mechanickej straty, straty rozptylu atď.). Metóda hodnotenia je taká, že vstupný výkon testovacieho motora sa rovná spotrebe medi statora, to znamená P1 = pCu, a napätiu a prúdu vo fáze. Tentokrát namerané θ1 zodpovedá nulovému výkonovému uhlu.
Zhrnutie: Výhody tejto metódy:
① Metóda priameho zaťaženia môže merať indukčnosť saturácie v ustálenom stave pri rôznych stavoch zaťaženia a nevyžaduje stratégiu riadenia, ktorá je intuitívna a jednoduchá.
Pretože meranie prebieha priamo pri zaťažení, je možné brať do úvahy saturačný efekt a vplyv demagnetizačného prúdu na parametre indukčnosti.
Nevýhody tejto metódy:
① Metóda priameho zaťaženia musí merať viac veličín súčasne (trojfázové napätie, trojfázový prúd, uhol účinníka atď.), Meranie uhla výkonu je náročnejšie a presnosť testu každá veličina má priamy vplyv na presnosť výpočtov parametrov a všetky druhy chýb v teste parametrov sa ľahko hromadia. Preto pri použití metódy priameho zaťaženia na meranie parametrov je potrebné venovať pozornosť analýze chýb a zvoliť vyššiu presnosť testovacieho prístroja.
② Hodnota budiacej elektromotorickej sily E0 pri tejto metóde merania je priamo nahradená napätím na svorke motora naprázdno a táto aproximácia prináša aj vlastné chyby. Pretože, pracovný bod permanentného magnetu sa mení so záťažou, čo znamená, že pri rôznych statorových prúdoch je permeabilita a hustota toku permanentného magnetu rôzna, preto je rozdielna aj výsledná budiaca elektromotorická sila. Týmto spôsobom nie je veľmi presné nahradiť budiacu elektromotorickú silu pri zaťažení budiacou elektromotorickou silou naprázdno.
Referencie
[1] Tang Renyuan a kol. Moderná teória a dizajn motora s permanentným magnetom. Peking: Machinery Industry Press. marec 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Technológia motora s permanentnými magnetmi, dizajn a aplikácie, 2. vydanie. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Copyright: Tento článok je pretlačou motorickej ukážky verejného čísla WeChat (电机极客), pôvodného odkazuhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Tento článok nereprezentuje názory našej spoločnosti. Ak máte iné názory alebo názory, opravte nás!
Čas odoslania: 18. júla 2024