I. Qëllimi dhe rëndësia e matjes së induktivitetit sinkron
(1)Qëllimi i matjes së parametrave të induktancës sinkrone (dmth. induktancës së ndër-boshtit)
Parametrat e induktivitetit AC dhe DC janë dy parametrat më të rëndësishëm në një motor sinkron me magnet të përhershëm. Përvetësimi i saktë i tyre është parakushti dhe themeli për llogaritjen e karakteristikave motorike, simulimin dinamik dhe kontrollin e shpejtësisë. Induktiviteti sinkron mund të përdoret për të llogaritur shumë veti të gjendjes së qëndrueshme si faktori i fuqisë, efikasiteti, çift rrotullimi, rryma e armaturës, fuqia dhe parametra të tjerë. Në sistemin e kontrollit të motorit me magnet të përhershëm duke përdorur kontrollin e vektorit, parametrat e induktorit sinkron përfshihen drejtpërdrejt në algoritmin e kontrollit, dhe rezultatet e hulumtimit tregojnë se në rajonin e dobët magnetik, pasaktësia e parametrave të motorit mund të çojë në një reduktim të ndjeshëm të çift rrotullues dhe pushtetin. Kjo tregon rëndësinë e parametrave të induktorit sinkron.
(2) Probleme që duhen theksuar në matjen e induktivitetit sinkron
Për të marrë një densitet të lartë të fuqisë, struktura e motorëve sinkron me magnet të përhershëm shpesh është projektuar të jetë më komplekse dhe qarku magnetik i motorit është më i ngopur, gjë që rezulton në parametrin e induktivitetit sinkron të motorit që ndryshon me ngopjen e qarku magnetik. Me fjalë të tjera, parametrat do të ndryshojnë me kushtet e funksionimit të motorit, plotësisht me kushtet e vlerësuara të funksionimit të parametrave të induktivitetit sinkron nuk mund të pasqyrojnë me saktësi natyrën e parametrave të motorit. Prandaj, është e nevojshme të maten vlerat e induktivitetit në kushte të ndryshme funksionimi.
2. Metodat e matjes së induktivitetit sinkron të motorit me magnet të përhershëm
Ky punim mbledh metoda të ndryshme të matjes së induktivitetit sinkron dhe bën një krahasim dhe analizë të hollësishme të tyre. Këto metoda mund të kategorizohen përafërsisht në dy lloje kryesore: testi i ngarkesës direkte dhe testi statik indirekt. Testimi statik ndahet më tej në testimin statik AC dhe testimin statik DC. Sot, pjesa e parë e "Metodave të provës me induktor sinkron" do të shpjegojë metodën e testimit të ngarkesës.
Literatura [1] prezanton parimin e metodës së ngarkesës direkte. Motorët me magnet të përhershëm zakonisht mund të analizohen duke përdorur teorinë e reaksionit të dyfishtë për të analizuar funksionimin e tyre të ngarkesës, dhe diagramet fazore të funksionimit të gjeneratorit dhe motorit janë paraqitur në Figurën 1 më poshtë. Këndi i fuqisë θ i gjeneratorit është pozitiv me E0 që tejkalon U, këndi i faktorit të fuqisë φ është pozitiv me I që tejkalon U, dhe këndi i brendshëm i faktorit të fuqisë ψ është pozitiv me E0 që tejkalon I. Këndi i fuqisë θ i motorit është pozitiv me U që tejkalon E0, këndi i faktorit të fuqisë φ është pozitiv me U që tejkalon I, dhe këndi i faktorit të brendshëm të fuqisë ψ është pozitiv me I që tejkalon E0.
Fig. 1 Diagrami fazor i funksionimit të motorit sinkron me magnet të përhershëm
(a) Gjendja e gjeneratorit (b) Gjendja e motorit
Sipas këtij diagrami fazor mund të merret: kur funksionimi i ngarkesës së motorit me magnet të përhershëm, forca elektromotore e matur e ngacmimit pa ngarkesë E0, tensioni i terminalit të armaturës U, rryma I, këndi i faktorit të fuqisë φ dhe këndi i fuqisë θ dhe kështu me radhë, mund të merret armatura. rryma e boshtit të drejtë, komponenti i boshtit kryq Id = Isin (θ - φ) dhe Iq = Icos (θ - φ), atëherë Xd dhe Xq mund të merren nga ekuacioni i mëposhtëm:
Kur gjeneratori është në punë:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Kur motori është në punë:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Parametrat e gjendjes së qëndrueshme të motorëve sinkron me magnet të përhershëm ndryshojnë me ndryshimin e kushteve të funksionimit të motorit, dhe kur ndryshon rryma e armaturës, ndryshojnë edhe Xd edhe Xq. Prandaj, kur përcaktoni parametrat, sigurohuni që të tregoni edhe kushtet e funksionimit të motorit. (Sasia e rrymës alternative dhe direkte të boshtit ose rrymës së statorit dhe këndit të faktorit të brendshëm të fuqisë)
Vështirësia kryesore gjatë matjes së parametrave induktivë me metodën e ngarkesës direkte qëndron në matjen e këndit të fuqisë θ. Siç e dimë, është ndryshimi i këndit të fazës midis tensionit të terminalit të motorit U dhe forcës elektromotore të ngacmimit. Kur motori funksionon në mënyrë të qëndrueshme, tensioni i fundit mund të merret drejtpërdrejt, por E0 nuk mund të merret drejtpërdrejt, kështu që mund të merret vetëm me një metodë indirekte për të marrë një sinjal periodik me të njëjtën frekuencë si E0 dhe një diferencë fikse faze për ta zëvendësuar. E0 për të bërë një krahasim fazor me tensionin fundor.
Metodat tradicionale indirekte janë:
1) në slotin e armaturës së motorit nën provë është varrosur hapi dhe spiralja origjinale e motorit prej disa kthesash me tela të imët si një spirale matëse, në mënyrë që të merret e njëjta fazë me mbështjelljen e motorit nën sinjalin e krahasimit të tensionit të provës, përmes krahasimit të mund të merret këndi i faktorit të fuqisë.
2) Instaloni një motor sinkron në boshtin e motorit në provë që është identik me motorin në provë. Metoda e matjes së fazës së tensionit [2], e cila do të përshkruhet më poshtë, bazohet në këtë parim. Diagrami i lidhjes eksperimentale është paraqitur në figurën 2. TSM është motori sinkron me magnet të përhershëm në provë, ASM është një motor sinkron identik që kërkohet gjithashtu, PM është lëvizësi kryesor, i cili mund të jetë ose një motor sinkron ose një DC motori, B është frena, dhe DBO është një oshiloskop me rreze të dyfishtë. Fazat B dhe C të TSM dhe ASM janë të lidhura me oshiloskopin. Kur TSM lidhet me një furnizim me energji trefazore, oshiloskopi merr sinjalet VTSM dhe E0ASM. për shkak se të dy motorët janë identikë dhe rrotullohen në mënyrë sinkrone, potenciali i pasmë pa ngarkesë i TSM-së së testuesit dhe potenciali i pasmë pa ngarkesë i ASM, i cili vepron si gjenerator, E0ASM, janë në fazë. Prandaj, këndi i fuqisë θ, dmth., diferenca e fazës midis VTSM dhe E0ASM mund të matet.
Fig. 2 Diagrami eksperimental i lidhjeve për matjen e këndit të fuqisë
Kjo metodë nuk përdoret shumë shpesh, kryesisht sepse: ① në boshtin e rotorit montuar motor të vogël sinkron ose transformator rrotullues kërkohet të matet motori ka dy bosht të shtrirë në fund, gjë që shpesh është e vështirë për t'u bërë. ② Saktësia e matjes së këndit të fuqisë varet kryesisht nga përmbajtja e lartë harmonike e VTSM dhe E0ASM, dhe nëse përmbajtja harmonike është relativisht e madhe, saktësia e matjes do të reduktohet.
3) Për të përmirësuar saktësinë e testit të këndit të fuqisë dhe lehtësinë e përdorimit, tani më shumë përdorim i sensorëve të pozicionit për të zbuluar sinjalin e pozicionit të rotorit dhe më pas krahasimi i fazës me qasjen e tensionit fundor
Parimi bazë është instalimi i një disku fotoelektrik të projektuar ose të reflektuar në boshtin e motorit sinkron të matur me magnet të përhershëm, numrin e vrimave të shpërndara në mënyrë uniforme në disk ose shënuesit bardh e zi dhe numrin e çifteve të poleve të motorit sinkron në provë. . Kur disku rrotullohet me një rrotullim me motorin, sensori fotoelektrik merr sinjale p pozicionin e rotorit dhe gjeneron p impulse të tensionit të ulët. Kur motori funksionon në mënyrë sinkrone, frekuenca e këtij sinjali të pozicionit të rotorit është e barabartë me frekuencën e tensionit të terminalit të armaturës dhe faza e tij pasqyron fazën e forcës elektromotore të ngacmimit. Sinjali i pulsit të sinkronizimit përforcohet nga formësimi, zhvendosja e fazës dhe tensioni i armaturës së motorit testues për krahasimin e fazës për të marrë diferencën e fazës. Vendosur kur motori funksionon pa ngarkesë, diferenca e fazës është θ1 (përafërsisht që në këtë kohë këndi i fuqisë θ = 0), kur ngarkesa është në punë, diferenca e fazës është θ2, atëherë diferenca e fazës θ2 - θ1 është e matur vlera e këndit të fuqisë së fuqisë së ngarkesës sinkron të magnetit të përhershëm. Diagrami skematik është paraqitur në Figurën 3.
Fig. 3 Diagrami skematik i matjes së këndit të fuqisë
Ashtu si në diskun fotoelektrik të veshur në mënyrë uniforme me shenjë bardh e zi është më e vështirë, dhe kur matet polet motorike sinkron me magnet të përhershëm në të njëjtën kohë disk shënjimi nuk mund të jetë i përbashkët me njëri-tjetrin. Për thjeshtësi, mund të testohet edhe në boshtin lëvizës të motorit me magnet të përhershëm të mbështjellë në një rreth me shirit të zi, të veshur me një shenjë të bardhë, burimi i dritës me sensor fotoelektrik reflektues të emetuar nga drita e mbledhur në këtë rreth në sipërfaqen e shiritit. Në këtë mënyrë, çdo kthesë e motorit, sensor fotoelektrik në transistor fotosensitive për shkak të marrë një dritë të reflektuar dhe përçueshmëri një herë, duke rezultuar në një sinjal pulsi elektrik, pas përforcimit dhe formësimit për të marrë një sinjal krahasimi E1. Nga testi motor armaturë dredha-dredha fund të çdo tension dyfazor, nga transformatori i tensionit PT deri në një tension të ulët, dërguar në krahasues tensionit, formimi i një përfaqësuesi të fazës drejtkëndëshe të sinjalit të pulsit të tensionit U1. U1 nga frekuenca p-ndarje, krahasimi i krahasuesit të fazës për të marrë një krahasim midis fazës dhe krahasuesit të fazës. U1 nga frekuenca p-pjestim, nga krahasuesi i fazës për të krahasuar diferencën e tij të fazës me sinjalin.
E meta e metodës së mësipërme të matjes së këndit të fuqisë është se ndryshimi midis dy matjeve duhet të bëhet për të marrë këndin e fuqisë. Për të shmangur dy sasitë e zbritura dhe për të zvogëluar saktësinë, në matjen e diferencës së fazës së ngarkesës θ2, përmbysja e sinjalit U2, diferenca e matur e fazës është θ2'=180 ° - θ2, këndi i fuqisë θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), i cili i konverton dy sasitë nga zbritja e fazës në mbledhje. Diagrami i sasisë së fazës është paraqitur në Fig. 4.
Fig. 4 Parimi i metodës së shtimit të fazës për llogaritjen e diferencës fazore
Një metodë tjetër e përmirësuar nuk përdor ndarjen e frekuencës së sinjalit të formës së valës drejtkëndore të tensionit, por përdor një mikrokompjuter për të regjistruar njëkohësisht formën e valës së sinjalit, përkatësisht, përmes ndërfaqes hyrëse, regjistron format e valës së sinjalit të tensionit pa ngarkesë dhe pozicionit të rotorit U0, E0, si dhe tensioni i ngarkesës dhe pozicioni i rotorit sinjalet drejtkëndore të formës valore U1, E1 dhe më pas lëvizin format valore të dy regjistrimeve në raport me njëri-tjetrin derisa format valore të dy sinjaleve të formës valore drejtkëndore të tensionit të mbivendosen plotësisht, kur diferenca e fazës midis dy rotorit Diferenca e fazës ndërmjet dy sinjaleve të pozicionit të rotorit është këndi i fuqisë; ose zhvendosni formën e valës në dy format e valëve të sinjalit të pozicionit të rotorit përkojnë, atëherë diferenca e fazës midis dy sinjaleve të tensionit është këndi i fuqisë.
Duhet të theksohet se funksionimi aktual pa ngarkesë i motorit sinkron me magnet të përhershëm, këndi i fuqisë nuk është zero, veçanërisht për motorët e vegjël, për shkak të funksionimit pa ngarkesë të humbjes pa ngarkesë (përfshirë humbjen e bakrit të statorit, humbjen e hekurit, humbja mekanike, humbja e humbur) është relativisht e madhe, nëse mendoni se këndi i fuqisë pa ngarkesë është zero, do të shkaktojë një gabim të madh në matjen e këndit të fuqisë, i cili mund të përdoret për të bërë motorin DC të funksionojë në gjendje i motorit, drejtimi i drejtimit dhe drejtimi i motorit të testimit në përputhje, me drejtimin e motorit DC, motori DC mund të funksionojë në të njëjtën gjendje dhe motori DC mund të përdoret si një motor provë. Kjo mund të bëjë që motori DC të funksionojë në gjendjen e motorit, drejtimi dhe drejtimi i motorit testues në përputhje me motorin DC për të siguruar të gjithë humbjen e boshtit të motorit të testimit (përfshirë humbjen e hekurit, humbjen mekanike, humbjen e humbur, etj.). Metoda e gjykimit është që fuqia hyrëse e motorit të testimit është e barabartë me konsumin e bakrit të statorit, domethënë P1 = pCu, dhe tensionin dhe rrymën në fazë. Këtë herë θ1 e matur korrespondon me këndin e fuqisë zero.
Përmbledhje: avantazhet e kësaj metode:
① Metoda e ngarkesës direkte mund të masë induktancën e ngopjes së gjendjes së qëndrueshme në gjendje të ndryshme ngarkese dhe nuk kërkon një strategji kontrolli, e cila është intuitive dhe e thjeshtë.
Për shkak se matja bëhet drejtpërdrejt nën ngarkesë, mund të merret parasysh efekti i ngopjes dhe ndikimi i rrymës së demagnetizimit në parametrat e induktivitetit.
Disavantazhet e kësaj metode:
① Metoda e ngarkesës direkte duhet të matë më shumë sasi në të njëjtën kohë (tensioni trefazor, rryma trefazore, këndi i faktorit të fuqisë, etj.), matja e këndit të fuqisë është më e vështirë dhe saktësia e provës së çdo sasi ka një ndikim të drejtpërdrejtë në saktësinë e llogaritjeve të parametrave, dhe të gjitha llojet e gabimeve në testin e parametrave janë të lehta për t'u grumbulluar. Prandaj, kur përdorni metodën e ngarkesës direkte për të matur parametrat, duhet t'i kushtohet vëmendje analizës së gabimit dhe të zgjidhni një saktësi më të lartë të instrumentit të testimit.
② Vlera e forcës elektromotore të ngacmimit E0 në këtë metodë matje zëvendësohet drejtpërdrejt nga voltazhi i terminalit të motorit pa ngarkesë, dhe ky përafrim sjell gjithashtu gabime të qenësishme. Sepse, pika e funksionimit të magnetit të përhershëm ndryshon me ngarkesën, që do të thotë se në rryma të ndryshme të statorit, përshkueshmëria dhe dendësia e fluksit të magnetit të përhershëm janë të ndryshme, kështu që forca elektromotore e ngacmimit që rezulton është gjithashtu e ndryshme. Në këtë mënyrë, nuk është shumë e saktë të zëvendësohet forca elektromotore e ngacmimit në gjendje të ngarkesës me forcën elektromotore të ngacmimit pa ngarkesë.
Referencat
[1] Tang Renyuan etj. Teoria dhe dizajni modern i motorit me magnet të përhershëm. Pekin: Machinery Industry Press. mars 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Teknologjia, Dizajni dhe Aplikacionet e Motorit me Magnet të Përhershëm, botimi i dytë. Nju Jork: Marcel Dekker, 2002:170~171
E drejta e autorit: Ky artikull është një ribotim i motorit të numrave publikë të WeChat (电机极客), lidhja origjinalehttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Ky artikull nuk përfaqëson pikëpamjet e kompanisë sonë. Nëse keni mendime apo pikëpamje të ndryshme, ju lutemi na korrigjoni!
Koha e postimit: 18-07-2024