Pengukuran kearuhan segerak motor magnet kekal

I. Tujuan dan kepentingan mengukur kearuhan segerak
(1)Tujuan Mengukur Parameter Kearuhan Segerak (iaitu Kearuhan paksi silang)
Parameter kearuhan AC dan DC adalah dua parameter terpenting dalam motor segerak magnet kekal. Pemerolehan tepat mereka adalah prasyarat dan asas untuk pengiraan ciri motor, simulasi dinamik dan kawalan kelajuan. Kearuhan segerak boleh digunakan untuk mengira banyak sifat keadaan mantap seperti faktor kuasa, kecekapan, tork, arus angker, kuasa dan parameter lain. Dalam sistem kawalan motor magnet kekal menggunakan kawalan vektor, parameter induktor segerak terlibat secara langsung dalam algoritma kawalan, dan hasil penyelidikan menunjukkan bahawa di kawasan magnet yang lemah, ketidaktepatan parameter motor boleh menyebabkan pengurangan tork dan kuasa yang ketara. Ini menunjukkan kepentingan parameter induktor segerak.
(2) Masalah yang perlu diberi perhatian dalam mengukur kearuhan segerak
Untuk mendapatkan ketumpatan kuasa yang tinggi, struktur motor segerak magnet kekal sering direka untuk menjadi lebih kompleks, dan litar magnet motor lebih tepu, yang mengakibatkan parameter kearuhan segerak motor berubah-ubah dengan ketepuan litar magnetik. Dalam erti kata lain, parameter akan berubah dengan keadaan operasi motor, sepenuhnya dengan keadaan operasi berkadar parameter aruhan segerak tidak dapat mencerminkan dengan tepat sifat parameter motor. Oleh itu, adalah perlu untuk mengukur nilai induktansi di bawah keadaan operasi yang berbeza.
2. kaedah pengukuran kearuhan segerak motor magnet kekal
Kertas kerja ini mengumpul pelbagai kaedah untuk mengukur kearuhan segerak dan membuat perbandingan dan analisis terperinci mengenainya. Kaedah ini secara kasar boleh dikategorikan kepada dua jenis utama: ujian beban langsung dan ujian statik tidak langsung. Ujian statik dibahagikan lagi kepada ujian statik AC dan ujian statik DC. Hari ini, ansuran pertama "Kaedah Ujian Induktor Segerak" kami akan menerangkan kaedah ujian beban.

Kesusasteraan [1] memperkenalkan prinsip kaedah beban langsung. Motor magnet kekal biasanya boleh dianalisis dengan menggunakan teori tindak balas berganda untuk menganalisis operasi bebannya, dan rajah fasa bagi operasi penjana dan motor ditunjukkan dalam Rajah 1 di bawah. Sudut kuasa θ penjana adalah positif dengan E0 melebihi U, sudut faktor kuasa φ adalah positif dengan I melebihi U, dan sudut faktor kuasa dalaman ψ adalah positif dengan E0 melebihi I. Sudut kuasa θ motor adalah positif dengan U melebihi E0, sudut faktor kuasa φ adalah positif dengan U melebihi I, dan sudut faktor kuasa dalaman adalah positif dengan I ψ.

Rajah 1 Rajah fasa operasi motor segerak magnet kekal
(a) Keadaan penjana (b) Keadaan motor

Menurut gambarajah fasa ini boleh diperolehi: apabila operasi beban motor magnet kekal, diukur tanpa beban pengujaan daya gerak elektrik E0, voltan terminal angker U, semasa I, sudut faktor kuasa φ dan sudut kuasa θ dan sebagainya, boleh diperolehi arus angker paksi lurus, komponen paksi silang Id = Isin (θ - φ) dan kemudian X = Icos (θ - φ) dan Iq = φ yang berikut boleh diperolehi. persamaan:

Apabila penjana sedang berjalan:

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

Apabila motor dihidupkan:

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

Parameter keadaan mantap motor segerak magnet kekal berubah apabila keadaan operasi motor berubah, dan apabila arus angker berubah, kedua-dua Xd dan Xq berubah. Oleh itu, apabila menentukan parameter, pastikan juga menunjukkan keadaan operasi motor. (Jumlah arus bolak-balik dan aci terus atau arus pemegun dan sudut faktor kuasa dalaman)

Kesukaran utama apabila mengukur parameter induktif dengan kaedah beban langsung terletak pada pengukuran sudut kuasa θ. Seperti yang kita ketahui, ia adalah perbezaan sudut fasa antara voltan terminal motor U dan daya gerak elektrik pengujaan. Apabila motor berjalan dengan stabil, voltan akhir boleh diperolehi secara langsung, tetapi E0 tidak boleh diperoleh secara langsung, jadi ia hanya boleh diperolehi dengan kaedah tidak langsung untuk mendapatkan isyarat berkala dengan frekuensi yang sama dengan E0 dan perbezaan fasa tetap untuk menggantikan E0 untuk membuat perbandingan fasa dengan voltan akhir.

Kaedah tidak langsung tradisional ialah:
1) dalam slot angker motor di bawah ujian dikebumikan padang dan gegelung asal motor beberapa lilitan wayar halus sebagai gegelung pengukur, untuk mendapatkan fasa yang sama dengan penggulungan motor di bawah isyarat perbandingan voltan ujian, melalui perbandingan sudut faktor kuasa boleh diperolehi.
2) Pasang motor segerak pada aci motor yang diuji yang sama dengan motor yang diuji. Kaedah pengukuran fasa voltan [2], yang akan diterangkan di bawah, adalah berdasarkan prinsip ini. Gambar rajah sambungan eksperimen ditunjukkan dalam Rajah 2. TSM ialah motor segerak magnet kekal yang sedang diuji, ASM ialah motor segerak yang sama yang diperlukan tambahan, PM ialah penggerak utama, yang boleh sama ada motor segerak atau motor DC, B ialah brek, dan DBO ialah osiloskop dwi rasuk ASM. Fasa-fasa B dan osiloskop ASM yang disambungkan kepada TSM dan CSM. Apabila TSM disambungkan kepada bekalan kuasa tiga fasa, osiloskop menerima isyarat VTSM dan E0ASM. kerana kedua-dua motor adalah sama dan berputar secara serentak, potensi belakang tanpa beban TSM penguji dan potensi belakang tanpa beban ASM, yang bertindak sebagai penjana, E0ASM, berada dalam fasa. Oleh itu, sudut kuasa θ, iaitu, perbezaan fasa antara VTSM dan E0ASM boleh diukur.

Rajah 2 Rajah pendawaian eksperimen untuk mengukur sudut kuasa

Kaedah ini tidak begitu biasa digunakan, terutamanya kerana: ① dalam aci pemutar dipasang motor segerak kecil atau pengubah berputar yang diperlukan untuk diukur motor mempunyai dua aci dihulurkan hujung, yang selalunya sukar untuk dilakukan. ② Ketepatan pengukuran sudut kuasa sebahagian besarnya bergantung pada kandungan harmonik tinggi VTSM dan E0ASM, dan jika kandungan harmonik agak besar, ketepatan pengukuran akan dikurangkan.
3) Untuk meningkatkan ketepatan ujian sudut kuasa dan kemudahan penggunaan, kini lebih banyak penggunaan penderia kedudukan untuk mengesan isyarat kedudukan rotor, dan kemudian perbandingan fasa dengan pendekatan voltan akhir
Prinsip asasnya ialah memasang cakera fotoelektrik yang ditayangkan atau dipantulkan pada aci motor segerak magnet kekal yang diukur, bilangan lubang teragih seragam pada cakera atau penanda hitam putih dan bilangan pasangan kutub motor segerak yang sedang diuji. Apabila cakera berputar satu pusingan dengan motor, penderia fotoelektrik menerima isyarat kedudukan rotor p dan menghasilkan denyutan voltan rendah p. Apabila motor berjalan secara serentak, kekerapan isyarat kedudukan rotor ini adalah sama dengan kekerapan voltan terminal angker, dan fasanya mencerminkan fasa daya gerak elektrik pengujaan. Isyarat nadi penyegerakan dikuatkan dengan membentuk, beralih fasa dan voltan angker motor ujian untuk perbandingan fasa untuk mendapatkan perbezaan fasa. Tetapkan apabila operasi tanpa beban motor, perbezaan fasa ialah θ1 (anggaran pada masa ini sudut kuasa θ = 0), apabila beban sedang berjalan, perbezaan fasa ialah θ2, maka perbezaan fasa θ2 - θ1 ialah nilai sudut kuasa beban motor segerak magnet kekal yang diukur. Rajah skematik ditunjukkan dalam Rajah 3.

Rajah 3 Gambarajah skematik ukuran sudut kuasa

Seperti dalam cakera fotoelektrik seragam disalut dengan tanda hitam dan putih adalah lebih sukar, dan apabila diukur magnet kekal tiang motor segerak pada masa yang sama menandakan cakera tidak boleh menjadi biasa antara satu sama lain. Untuk kesederhanaan, boleh juga diuji dalam aci pemacu motor magnet kekal yang dibalut dalam bulatan pita hitam, disalut dengan tanda putih, sumber cahaya penderia fotoelektrik reflektif yang dipancarkan oleh cahaya yang berkumpul dalam bulatan ini pada permukaan pita. Dengan cara ini, setiap pusingan motor, sensor fotoelektrik dalam transistor fotosensitif kerana menerima cahaya yang dipantulkan dan pengaliran sekali, menghasilkan isyarat nadi elektrik, selepas penguatan dan membentuk untuk mendapatkan isyarat perbandingan E1. dari ujian motor angker penggulungan hujung mana-mana voltan dua fasa, oleh pengubah voltan PT ke voltan rendah, dihantar ke pembanding voltan, pembentukan wakil fasa segi empat tepat isyarat nadi voltan U1. U1 dengan kekerapan bahagian-p, perbandingan pembanding fasa untuk mendapatkan perbandingan antara fasa dan pembanding fasa. U1 dengan kekerapan pembahagian p, oleh pembanding fasa untuk membandingkan perbezaan fasanya dengan isyarat.
Kelemahan kaedah pengukuran sudut kuasa di atas ialah perbezaan antara kedua-dua ukuran perlu dibuat untuk mendapatkan sudut kuasa. Untuk mengelakkan dua kuantiti ditolak dan mengurangkan ketepatan, dalam pengukuran perbezaan fasa beban θ2, pembalikan isyarat U2, perbezaan fasa yang diukur ialah θ2'=180 ° - θ2, sudut kuasa θ=180 ° - (θ1 + θ2'), yang menukarkan kepada penambahan dua kuantiti. Rajah kuantiti fasa ditunjukkan dalam Rajah 4.

Rajah 4 Prinsip kaedah penambahan fasa untuk mengira beza fasa

Kaedah lain yang lebih baik tidak menggunakan pembahagian frekuensi isyarat bentuk gelombang segi empat tepat, tetapi menggunakan mikrokomputer untuk merekodkan bentuk gelombang isyarat secara serentak, masing-masing, melalui antara muka input, merekodkan voltan tanpa beban dan bentuk gelombang isyarat kedudukan rotor U0, E0, serta voltan beban dan kedudukan pemutar isyarat bentuk gelombang segi empat tepat U1, E1, dan kemudian gerakkan bentuk gelombang gelombang relatif dua sama lain sehingga kedua-dua bentuk gelombang rakaman. isyarat bertindih sepenuhnya, apabila perbezaan fasa antara dua rotor Perbezaan fasa antara dua isyarat kedudukan rotor ialah sudut kuasa; atau gerakkan bentuk gelombang ke dua bentuk isyarat kedudukan rotor bertepatan, maka perbezaan fasa antara dua isyarat voltan ialah sudut kuasa.
Perlu diingatkan bahawa operasi tanpa beban sebenar motor segerak magnet kekal, sudut kuasa tidak sifar, terutamanya untuk motor kecil, disebabkan oleh operasi tanpa beban kehilangan tanpa beban (termasuk kehilangan tembaga stator, kehilangan besi, kehilangan mekanikal, kehilangan sesat) adalah agak besar, jika anda berpendapat bahawa sudut kuasa tanpa beban sifar, ia akan menyebabkan ralat kuasa motor yang digunakan dalam pengukuran, ia akan menyebabkan ralat kuasa motor yang digunakan dalam pengukuran, daripada motor, arah stereng dan stereng motor ujian konsisten, dengan stereng motor DC, motor DC boleh berjalan pada keadaan yang sama, dan motor DC boleh digunakan sebagai motor ujian. Ini boleh menjadikan motor DC berjalan dalam keadaan motor, stereng dan stereng motor ujian konsisten dengan motor DC untuk menyediakan semua kehilangan aci motor ujian (termasuk kehilangan besi, kehilangan mekanikal, kehilangan sesat, dll.). Kaedah penghakiman adalah bahawa kuasa input motor ujian adalah sama dengan penggunaan kuprum stator, iaitu, P1 = pCu, dan voltan dan arus dalam fasa. Kali ini θ1 yang diukur sepadan dengan sudut kuasa sifar.
Ringkasan: kelebihan kaedah ini:
① Kaedah beban langsung boleh mengukur kearuhan tepu keadaan mantap di bawah pelbagai keadaan beban, dan tidak memerlukan strategi kawalan, yang intuitif dan mudah.
Oleh kerana pengukuran dibuat secara langsung di bawah beban, kesan tepu dan pengaruh arus penyahmagnetan pada parameter kearuhan boleh diambil kira.
Kelemahan kaedah ini:
① Kaedah beban langsung perlu mengukur lebih banyak kuantiti pada masa yang sama (voltan tiga fasa, arus tiga fasa, sudut faktor kuasa, dll.), pengukuran sudut kuasa adalah lebih sukar, dan ketepatan ujian setiap kuantiti mempunyai kesan langsung pada ketepatan pengiraan parameter, dan semua jenis ralat dalam ujian terkumpul adalah mudah. Oleh itu, apabila menggunakan kaedah beban langsung untuk mengukur parameter, perhatian harus diberikan kepada analisis ralat, dan memilih ketepatan yang lebih tinggi bagi instrumen ujian.
② Nilai daya gerak elektrik pengujaan E0 dalam kaedah pengukuran ini secara langsung digantikan oleh voltan terminal motor tanpa beban, dan anggaran ini juga membawa ralat yang wujud. Kerana, titik operasi magnet kekal berubah dengan beban, yang bermaksud bahawa pada arus stator yang berbeza, kebolehtelapan dan ketumpatan fluks magnet kekal adalah berbeza, jadi daya gerak elektrik pengujaan yang terhasil juga berbeza. Dengan cara ini, adalah tidak tepat untuk menggantikan daya gerak elektrik pengujaan di bawah keadaan beban dengan daya gerak elektrik pengujaan tanpa beban.
Rujukan
[1] Tang Renyuan et al. Teori dan reka bentuk motor magnet kekal moden. Beijing: Akhbar Industri Jentera. Mac 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Teknologi, Reka Bentuk dan Aplikasi Motor Magnet Kekal, ed ke-2. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Hak Cipta: Artikel ini ialah cetakan semula mesin intip nombor awam WeChat(电机极客), pautan asalhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A

Artikel ini tidak mewakili pandangan syarikat kami. Jika anda mempunyai pendapat atau pandangan yang berbeza, sila betulkan kami!