I. Účel a význam měření synchronní indukčnosti
(1) Účel měření parametrů synchronní indukčnosti (tj. křížové indukčnosti)
Parametry AC a DC indukčnosti jsou dva nejdůležitější parametry synchronního motoru s permanentními magnety. Jejich přesné snímání je předpokladem a základem pro výpočet motorických charakteristik, dynamickou simulaci a řízení rychlosti. Synchronní indukčnost lze použít k výpočtu mnoha ustálených vlastností, jako je účiník, účinnost, krouticí moment, proud kotvy, výkon a další parametry. V řídicím systému motoru s permanentními magnety využívajícího vektorové řízení jsou parametry synchronního induktoru přímo zapojeny do řídicího algoritmu a výsledky výzkumu ukazují, že ve slabé magnetické oblasti může nepřesnost parametrů motoru vést k výraznému snížení točivého momentu. a moc. To ukazuje důležitost parametrů synchronních induktorů.
(2)Problémy, na které je třeba upozornit při měření synchronní indukčnosti
Aby se dosáhlo vysoké hustoty výkonu, struktura synchronních motorů s permanentními magnety je často navržena tak, aby byla složitější a magnetický obvod motoru je více nasycený, což má za následek, že parametr synchronní indukčnosti motoru se mění se saturací motoru. magnetický obvod. Jinými slovy, parametry se budou měnit s provozními podmínkami motoru, zcela se jmenovitými provozními podmínkami parametrů synchronní indukčnosti nemohou přesně odrážet povahu parametrů motoru. Proto je nutné měřit hodnoty indukčnosti za různých provozních podmínek.
2. metody měření synchronní indukčnosti motoru s permanentními magnety
Tento článek shromažďuje různé metody měření synchronní indukčnosti a provádí jejich podrobné srovnání a analýzu. Tyto metody lze zhruba rozdělit do dvou hlavních typů: přímý zatěžovací test a nepřímý statický test. Statické testování se dále dělí na statické testování AC a statické testování DC. Dnes, první díl naší "Metody testování synchronních induktorů" vysvětlí metodu zátěžového testu.
Literatura [1] uvádí princip metody přímého zatížení. Motory s permanentními magnety lze obvykle analyzovat pomocí teorie dvojité reakce k analýze jejich zátěžového provozu a fázové diagramy provozu generátoru a motoru jsou znázorněny na obrázku 1 níže. Úhel výkonu θ generátoru je kladný, když E0 překračuje U, úhel účiníku φ je kladný, když I překračuje U, a úhel vnitřního účiníku ψ je kladný, když E0 překračuje I. Úhel výkonu θ motoru je kladný s U překračuje E0, úhel účiníku φ je kladný, přičemž U překračuje I a vnitřní úhel účiníku ψ je kladný, když I překračuje E0.
Obr. 1 Fázový diagram provozu synchronního motoru s permanentními magnety
(a)Stav generátoru (b)Stav motoru
Podle tohoto fázového diagramu lze získat: při provozu zátěže motoru s permanentním magnetem, měřenou buzení elektromotoru naprázdno E0, svorkové napětí kotvy U, proud I, úhel účiníku φ a úhel výkonu θ atd. proud přímé osy, příčná složka Id = Isin (θ - φ) a Iq = Icos (θ - φ), pak Xd a Xq lze získat z následující rovnice:
Když generátor běží:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Když motor běží:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Parametry ustáleného stavu synchronních motorů s permanentními magnety se mění se změnou provozních podmínek motoru a při změně proudu kotvy se mění Xd i Xq. Proto při určování parametrů nezapomeňte uvést také provozní podmínky motoru. (Množství střídavého a stejnosměrného proudu hřídele nebo proudu statoru a vnitřní úhel účiníku)
Hlavní úskalí při měření indukčních parametrů metodou přímého zatížení spočívá v měření úhlu výkonu θ. Jak víme, je to rozdíl fázového úhlu mezi svorkovým napětím motoru U a budící elektromotorickou silou. Když motor běží stabilně, koncové napětí lze získat přímo, ale E0 nelze získat přímo, takže jej lze získat pouze nepřímou metodou pro získání periodického signálu se stejnou frekvencí jako E0 a pevným fázovým rozdílem, který se má nahradit. E0 za účelem porovnání fáze s koncovým napětím.
Tradiční nepřímé metody jsou:
1) ve štěrbině kotvy testovaného motoru v zemi a původní cívce motoru s několika závity jemného drátu jako měřicí cívka, aby se získala stejná fáze s vinutím motoru při signálu porovnání zkušebního napětí, prostřednictvím porovnání lze získat úhel účiníku.
2) Na hřídel testovaného motoru nainstalujte synchronní motor, který je shodný s testovaným motorem. Na tomto principu je založena metoda měření fáze napětí [2], která bude popsána níže. Experimentální schéma zapojení je znázorněno na obrázku 2. TSM je testovaný synchronní motor s permanentními magnety, ASM je identický synchronní motor, který je navíc vyžadován, PM je primární motor, kterým může být buď synchronní motor nebo stejnosměrný motor. motor, B je brzda a DBO je dvoupaprskový osciloskop. Fáze B a C TSM a ASM jsou připojeny k osciloskopu. Když je TSM připojen k třífázovému napájení, osciloskop přijímá signály VTSM a E0ASM. protože oba motory jsou identické a otáčejí se synchronně, jsou zpětný potenciál naprázdno TSM testeru a zpětný potenciál naprázdno ASM, který funguje jako generátor, E0ASM, ve fázi. Proto lze měřit výkonový úhel θ, tj. fázový rozdíl mezi VTSM a E0ASM.
Obr. 2 Experimentální schéma zapojení pro měření úhlu výkonu
Tato metoda není příliš běžně používána, zejména proto, že: ① na hřídeli rotoru namontovaný malý synchronní motor nebo rotační transformátor, který je třeba měřit, motor má dvě hřídele natažené, což je často obtížné. ② Přesnost měření úhlu výkonu závisí do značné míry na vysokém obsahu harmonických složek VTSM a E0ASM, a pokud je obsah harmonických relativně velký, přesnost měření se sníží.
3) Pro zlepšení přesnosti testu úhlu výkonu a snadnosti použití nyní více použití snímačů polohy k detekci signálu polohy rotoru a následné porovnání fází s přístupem koncového napětí
Základním principem je instalace promítaného nebo odraženého fotoelektrického disku na hřídel měřeného synchronního motoru s permanentním magnetem, počet rovnoměrně rozmístěných otvorů na disku nebo černobílé značky a počet párů pólů zkoušeného synchronního motoru . Když se disk otočí o jednu otáčku s motorem, fotoelektrický senzor přijímá p signálů polohy rotoru a generuje p nízkonapěťových impulzů. Při synchronním chodu motoru je frekvence tohoto signálu polohy rotoru rovna frekvenci svorkového napětí kotvy a jeho fáze odráží fázi budící elektromotorické síly. Signál synchronizačního impulsu je zesílen tvarováním, fázovým posunem a napětím kotvy testovacího motoru pro porovnání fází pro získání fázového rozdílu. Nastaveno, když motor běží naprázdno, fázový rozdíl je θ1 (přibližně, že v tomto okamžiku je výkonový úhel θ = 0), když zátěž běží, fázový rozdíl je θ2, pak je naměřený fázový rozdíl θ2 - θ1 hodnota úhlu zatížení synchronního motoru s permanentním magnetem. Schematický diagram je znázorněn na obrázku 3.
Obr. 3 Schéma měření úhlu výkonu
Vzhledem k tomu, že u fotoelektrického disku rovnoměrně potaženého černou a bílou značkou je obtížnější, a když měřené póly synchronního motoru s permanentním magnetem nelze současně označit diskem, nemohou být navzájem společné. Pro jednoduchost lze také testovat na hnací hřídeli motoru s permanentním magnetem obalenou kruhem černé pásky, potažené bílou značkou, světelný zdroj reflexního fotoelektrického senzoru vyzařovaný světlem shromážděným v tomto kruhu na povrchu pásky. Tímto způsobem každé otočení motoru, fotoelektrický senzor ve fotosenzitivním tranzistoru přijme odražené světlo a vodivost jednou, což má za následek elektrický pulzní signál, po zesílení a tvarování se získá srovnávací signál E1. z konce vinutí kotvy zkušebního motoru jakéhokoli dvoufázového napětí, napěťovým transformátorem PT dolů na nízké napětí, posílaného do napěťového komparátoru, vytvoření zástupce pravoúhlé fáze napěťového pulzního signálu Ul. U1 pomocí frekvence dělení p, porovnání fázového komparátoru pro získání srovnání mezi fází a fázovým komparátorem. U1 pomocí frekvence dělení p, pomocí fázového komparátoru pro porovnání jeho fázového rozdílu se signálem.
Nedostatkem výše uvedené metody měření úhlu výkonu je to, že pro získání úhlu výkonu je třeba provést rozdíl mezi těmito dvěma měřeními. Aby se předešlo odečtení dvou veličin a snížila se přesnost, při měření rozdílu fází zátěže θ2, obrácení signálu U2, naměřený fázový rozdíl je θ2'=180 ° - θ2, úhel výkonu θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), který převádí dvě veličiny z odečítání fáze na sčítání. Diagram fázových veličin je na obr. 4. Obr.
Obr. 4 Princip metody sčítání fází pro výpočet fázového rozdílu
Další vylepšená metoda nepoužívá frekvenční dělení signálu napěťového obdélníkového průběhu, ale pomocí mikropočítače současně zaznamenává průběh signálu, respektive přes vstupní rozhraní, zaznamenává průběhy signálu naprázdno a polohy rotoru U0, E0, jakož i pravoúhlé signály tvaru vlny zátěže a polohy rotoru U1, E1 a poté posouvejte tvary vln dvou záznamů vůči sobě, dokud se tvary vln dvou napěťových signálů obdélníkového tvaru vlny zcela nepřekryjí, když se fázový rozdíl mezi dvěma rotory Fázový rozdíl mezi dvěma signály polohy rotoru je úhel výkonu; nebo posuňte tvar vlny tak, aby se tvary signálu polohy rotoru shodovaly, pak fázový rozdíl mezi dvěma napěťovými signály je výkonový úhel.
Je třeba zdůraznit, že skutečný provoz naprázdno synchronního motoru s permanentními magnety, výkonový úhel není nulový, zejména u malých motorů, kvůli provozu naprázdno se ztrátou naprázdno (včetně ztráty mědi statoru, ztráty železa, mechanická ztráta, ztráta rozptylem) je poměrně velká, pokud si myslíte, že úhel výkonu naprázdno je nulový, způsobí to velkou chybu v měření úhlu výkonu, kterou lze použít k tomu, aby stejnosměrný motor běžel ve stavu motoru, směr řízení a řízení zkušebního motoru je konzistentní, s řízením stejnosměrného motoru může stejnosměrný motor běžet ve stejném stavu a stejnosměrný motor lze použít jako zkušební motor. To může zajistit, že stejnosměrný motor běží ve stavu motoru, řízení a řízení zkušebního motoru jsou konzistentní se stejnosměrným motorem, aby zajistily všechny ztráty hřídele zkušebního motoru (včetně ztráty železa, mechanické ztráty, ztráty rozptylem atd.). Metoda posouzení je taková, že vstupní výkon zkušebního motoru se rovná spotřebě mědi statoru, tj. P1 = pCu, a napětí a proudu ve fázi. Tentokrát naměřené θ1 odpovídá nulovému úhlu výkonu.
Shrnutí: výhody této metody:
① Metoda přímého zatížení může měřit saturační indukčnost v ustáleném stavu při různých stavech zatížení a nevyžaduje strategii řízení, která je intuitivní a jednoduchá.
Protože se měření provádí přímo pod zátěží, lze vzít v úvahu saturační efekt a vliv demagnetizačního proudu na parametry indukčnosti.
Nevýhody této metody:
① Metoda přímého zatížení potřebuje měřit více veličin současně (třífázové napětí, třífázový proud, úhel účiníku atd.), měření úhlu výkonu je obtížnější a přesnost testu každá veličina má přímý vliv na přesnost výpočtů parametrů a všechny druhy chyb v testu parametrů se snadno hromadí. Proto při použití metody přímého zatížení k měření parametrů je třeba věnovat pozornost analýze chyb a zvolit vyšší přesnost testovacího přístroje.
② Hodnota budící elektromotorické síly E0 je u této metody měření přímo nahrazena svorkovým napětím motoru naprázdno a tato aproximace také přináší vlastní chyby. Protože, pracovní bod permanentního magnetu se mění se zátěží, což znamená, že při různých statorových proudech je permeabilita a hustota toku permanentního magnetu různá, takže výsledná budící elektromotorická síla je také různá. Tímto způsobem není příliš přesné nahrazovat budící elektromotorickou sílu při zatížení budicí elektromotorickou silou naprázdno.
Reference
[1] Tang Renyuan a kol. Moderní teorie a konstrukce motoru s permanentními magnety. Peking: Machinery Industry Press. březen 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Technologie motoru s permanentními magnety, design a aplikace, 2. vydání. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Copyright: Tento článek je přetiskem veřejného čísla WeChat (电机极客), původního odkazuhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Tento článek nereprezentuje názory naší společnosti. Pokud máte jiné názory nebo pohledy, opravte nás!
Čas odeslání: 18. července 2024