I. Senkron endüktansın ölçülmesinin amacı ve önemi
(1)Senkron Endüktans Parametrelerini Ölçmenin Amacı (yani Çapraz Eksen Endüktansı)
AC ve DC endüktans parametreleri, kalıcı mıknatıslı senkron motordaki en önemli iki parametredir. Bunların doğru şekilde elde edilmesi, motor karakteristiği hesaplaması, dinamik simülasyon ve hız kontrolü için ön koşul ve temeldir. Senkron endüktans, güç faktörü, verimlilik, tork, armatür akımı, güç ve diğer parametreler gibi birçok kararlı durum özelliğini hesaplamak için kullanılabilir. Sabit mıknatıslı motorun vektör kontrolü kullanan kontrol sisteminde, senkron indüktör parametreleri doğrudan kontrol algoritmasına dahil edilir ve araştırma sonuçları, zayıf manyetik bölgede motor parametrelerinin yanlışlığının torkta önemli bir azalmaya yol açabileceğini göstermektedir. ve güç. Bu senkron indüktör parametrelerinin önemini gösterir.
(2) Senkron endüktansın ölçülmesinde dikkat edilmesi gereken problemler
Yüksek güç yoğunluğu elde etmek için, sabit mıknatıslı senkron motorların yapısı genellikle daha karmaşık olacak şekilde tasarlanır ve motorun manyetik devresi daha doygun hale getirilir, bu da motorun senkron endüktans parametresinin doygunluğa göre değişmesine neden olur. manyetik devre. Başka bir deyişle, motorun çalışma koşullarına göre parametreler değişecektir, senkron endüktans parametrelerinin nominal çalışma koşulları tamamen motor parametrelerinin doğasını doğru bir şekilde yansıtamaz. Bu nedenle endüktans değerlerinin farklı çalışma koşullarında ölçülmesi gerekmektedir.
2. kalıcı mıknatıslı motor senkron endüktans ölçüm yöntemleri
Bu makale senkron endüktansı ölçmenin çeşitli yöntemlerini toplamakta ve bunların ayrıntılı bir karşılaştırmasını ve analizini yapmaktadır. Bu yöntemler kabaca iki ana türe ayrılabilir: doğrudan yük testi ve dolaylı statik test. Statik test ayrıca AC statik test ve DC statik test olarak ikiye ayrılır. Bugün "Senkron İndüktör Test Yöntemleri" dersimizin ilk bölümünde yük testi yöntemini anlatacağız.
Literatür [1] doğrudan yükleme yönteminin ilkesini tanıtmaktadır. Sabit mıknatıslı motorlar genellikle yük çalışmalarını analiz etmek için çift reaksiyon teorisi kullanılarak analiz edilebilir ve jeneratör ve motor çalışmasının faz diyagramları aşağıda Şekil 1'de gösterilmektedir. Jeneratörün güç açısı θ, E0 U'yu aştığında pozitiftir, güç faktörü açısı φ, I'nin U'yu aşmasıyla pozitiftir ve dahili güç faktörü açısı ψ, E0 I'yi aştığında pozitiftir. Motorun güç açısı θ, ile pozitiftir. U, E0'ı aştığında, güç faktörü açısı φ, U I'yi aştığında pozitiftir ve dahili güç faktörü açısı ψ, I, E0'ı aştığında pozitiftir.
Şekil 1 Sabit mıknatıslı senkron motorun çalışmasının faz diyagramı
(a)Jeneratör durumu (b) Motor durumu
Bu faz diyagramına göre elde edilebilir: Sabit mıknatıslı motor yükte çalışırken, ölçülen yüksüz uyarma elektromotor kuvveti E0, armatür terminal voltajı U, akım I, güç faktörü açısı φ ve güç açısı θ vb. armatür elde edilebilir. düz eksenin akımı, çapraz eksen bileşeni Id = Isin (θ - φ) ve Iq = Icos (θ - φ), bu durumda Xd ve Xq aşağıdaki denklemden elde edilebilir:
Jeneratör çalışırken:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Motor çalışırken:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Sabit mıknatıslı senkron motorların kararlı durum parametreleri, motorun çalışma koşulları değiştikçe değişir ve armatür akımı değiştiğinde hem Xd hem de Xq değişir. Bu nedenle parametreleri belirlerken motorun çalışma koşullarını da belirtmeyi unutmayın. (Alternatif ve direkt mil akımı veya stator akımı miktarı ve dahili güç faktörü açısı)
Endüktif parametrelerin doğrudan yük yöntemiyle ölçülmesindeki ana zorluk, güç açısının (θ) ölçümünde yatmaktadır. Bildiğimiz gibi bu, motor terminal voltajı U ile uyarım elektromotor kuvveti arasındaki faz açısı farkıdır. Motor kararlı bir şekilde çalıştığında, uç voltajı doğrudan elde edilebilir, ancak E0 doğrudan elde edilemez, bu nedenle yalnızca E0 ile aynı frekansa ve değiştirilecek sabit faz farkına sahip periyodik bir sinyal elde etmek için dolaylı bir yöntemle elde edilebilir. Son gerilim ile faz karşılaştırması yapmak için E0.
Geleneksel dolaylı yöntemler şunlardır:
1) test voltajı karşılaştırma sinyali altında motor sargısı ile aynı fazı elde etmek için, test altındaki motorun armatür yuvasında gömülü adım ve bir ölçüm bobini olarak birkaç tur ince telden oluşan motorun orijinal bobininde, karşılaştırma yoluyla güç faktörü açısı elde edilebilir.
2) Test edilen motorun miline, test edilen motorla aynı olan bir senkron motor takın. Aşağıda anlatılacak olan gerilim fazı ölçüm yöntemi [2] bu prensibe dayanmaktadır. Deneysel bağlantı şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. TSM, test edilen sabit mıknatıslı senkron motordur, ASM ek olarak gerekli olan özdeş bir senkron motordur, PM ana taşıyıcıdır ve senkron motor veya DC olabilir. motor, B fren ve DBO çift ışınlı bir osiloskoptur. TSM ve ASM'nin B ve C fazları osiloskopa bağlanır. TSM üç fazlı bir güç kaynağına bağlandığında osiloskop VTSM ve E0ASM sinyallerini alır. iki motor aynı olduğundan ve eşzamanlı olarak döndüğünden, test cihazının TSM'sinin yüksüz arka potansiyeli ve bir jeneratör olarak görev yapan ASM'nin yüksüz arka potansiyeli (E0ASM) aynı fazdadır. Bu nedenle güç açısı θ, yani VTSM ile E0ASM arasındaki faz farkı ölçülebilir.
Şekil 2 Güç açısını ölçmek için deneysel bağlantı şeması
Bu yöntem çok yaygın olarak kullanılmaz, çünkü: ① Rotor miline monte edilen küçük senkron motor veya döner transformatörün ölçülmesi gerekir, motorun iki mil uzatılmış ucu vardır ve bunu yapmak genellikle zordur. ② Güç açısı ölçümünün doğruluğu büyük ölçüde VTSM ve E0ASM'nin yüksek harmonik içeriğine bağlıdır ve harmonik içerik nispeten büyükse ölçümün doğruluğu azalacaktır.
3) Güç açısı testi doğruluğunu ve kullanım kolaylığını geliştirmek için, artık rotor konum sinyalini algılamak üzere konum sensörlerinin daha fazla kullanılması ve ardından uç gerilim yaklaşımıyla faz karşılaştırması yapılması
Temel prensip, ölçülen sabit mıknatıslı senkron motorun şaftına yansıtılan veya yansıtılan bir fotoelektrik diskin yerleştirilmesi, disk üzerinde eşit olarak dağıtılmış deliklerin sayısı veya siyah beyaz işaretleyiciler ve test edilen senkron motorun kutup çiftlerinin sayısıdır. . Disk motorla birlikte bir tur döndüğünde, fotoelektrik sensör p adet rotor konum sinyali alır ve p adet düşük voltaj darbesi üretir. Motor senkronize çalışırken, bu rotor konum sinyalinin frekansı, armatür terminal voltajının frekansına eşittir ve fazı, uyarım elektromotor kuvvetinin fazını yansıtır. Senkronizasyon darbe sinyali, faz farkını elde etmek için faz karşılaştırması için şekillendirme, faz kaydırma ve test motoru armatür voltajı ile güçlendirilir. Motor yüksüz çalışırken ayarlanır, faz farkı θ1'dir (şu anda yaklaşık olarak güç açısı θ = 0'dır), yük çalışırken faz farkı θ2 olur, bu durumda faz farkı θ2 - θ1 ölçülür kalıcı mıknatıslı senkron motor yük güç açısı değeri. Şematik diyagram Şekil 3'te gösterilmektedir.
Şekil 3 Güç açısı ölçümünün şematik diyagramı
Fotoelektrik disklerde eşit şekilde siyah ve beyaz ile kaplanmış işaretleme daha zordur ve sabit mıknatıslı senkron motor kutupları aynı anda ölçüldüğü zaman işaretleme diski birbiriyle ortak olamaz. Basitlik açısından, beyaz bir işaretle kaplanmış siyah banttan oluşan bir daireye sarılı sabit mıknatıslı motor tahrik milinde, bandın yüzeyinde bu daire içinde toplanan ışık tarafından yayılan yansıtıcı fotoelektrik sensör ışık kaynağında da test edilebilir. Bu şekilde, motorun her dönüşünde, ışığa duyarlı transistördeki fotoelektrik sensör, yansıyan ışığı bir kez alır ve iletir, sonuçta bir elektriksel darbe sinyali elde edilir, amplifikasyondan sonra bir karşılaştırma sinyali E1 elde edilecek şekilde şekillendirilir. Herhangi bir iki fazlı voltajın test motoru armatür sargı ucundan, voltaj transformatörü PT tarafından düşük voltaja kadar, voltaj karşılaştırıcısına gönderilir, U1 voltaj darbe sinyalinin dikdörtgen fazının bir temsilcisinin oluşumu. U1 p-bölme frekansına göre, faz ve faz karşılaştırıcısı arasında bir karşılaştırma elde etmek için faz karşılaştırıcı karşılaştırması. U1'i p-bölme frekansıyla, faz karşılaştırıcısıyla faz farkını sinyalle karşılaştırır.
Yukarıdaki güç açısı ölçüm yönteminin eksikliği, güç açısını elde etmek için iki ölçüm arasındaki farkın yapılması gerekmesidir. İki büyüklüğün çıkarılmasını önlemek ve doğruluğu azaltmak için, yük faz farkı θ2 ölçümünde, U2 sinyali ters çevrilmesi, ölçülen faz farkı θ2'=180 ° - θ2, güç açısı θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), bu iki miktarı fazın çıkarılmasından toplamaya dönüştürür. Faz miktarı diyagramı Şekil 4'te gösterilmektedir.
Şekil 4 Faz farkını hesaplamak için faz ekleme yöntemi prensibi
Başka bir geliştirilmiş yöntem, voltaj dikdörtgen dalga biçimi sinyal frekans bölümünü kullanmaz, ancak sırasıyla sinyal dalga biçimini giriş arayüzü aracılığıyla eşzamanlı olarak kaydetmek için bir mikro bilgisayar kullanır, yüksüz voltajı ve rotor konumu sinyal dalga biçimlerini U0, E0 kaydeder. yük voltajı ve rotor konumu dikdörtgen dalga biçimi sinyalleri U1, E1 ve ardından iki rotor arasındaki faz farkı olduğunda, iki voltaj dikdörtgen dalga biçimi sinyalinin dalga biçimleri tamamen örtüşene kadar iki kaydın dalga biçimlerini birbirine göre hareket ettirin. iki rotor konum sinyali arasındaki faz farkı güç açısıdır; veya dalga biçimini iki rotor konumu sinyali dalga biçimi çakışacak şekilde hareket ettirin, bu durumda iki voltaj sinyali arasındaki faz farkı güç açısıdır.
Kalıcı mıknatıslı senkron motorun gerçek yüksüz çalışmasında, yüksüz çalışma nedeniyle yüksüz kayıp kaybından (stator bakır kaybı, demir kaybı dahil) dolayı, özellikle küçük motorlar için güç açısının sıfır olmadığı belirtilmelidir. mekanik kayıp, başıboş kayıp) nispeten büyüktür, yüksüz güç açısının sıfır olduğunu düşünüyorsanız, DC motorun bu durumda çalışmasını sağlamak için kullanılabilecek güç açısının ölçümünde büyük bir hataya neden olur Motorun yönü, direksiyonun yönü ve test motor direksiyonu DC motor direksiyonu ile tutarlıdır, DC motor aynı durumda çalışabilir ve DC motor bir test motoru olarak kullanılabilir. Bu, test motorunun tüm şaft kaybını (demir kaybı, mekanik kayıp, başıboş kayıp vb. dahil) sağlamak için DC motorunun motor durumunda çalışmasını, direksiyonun ve test motorunun direksiyonunun DC motorla tutarlı olmasını sağlayabilir. Karar verme yöntemi, test motoru giriş gücünün stator bakır tüketimine, yani P1 = pCu'ya ve fazdaki gerilim ve akıma eşit olmasıdır. Bu kez ölçülen θ1 sıfırın güç açısına karşılık gelir.
Özet: Bu yöntemin avantajları:
① Doğrudan yük yöntemi, çeşitli yük durumları altında kararlı durum doyma endüktansını ölçebilir ve sezgisel ve basit bir kontrol stratejisi gerektirmez.
Ölçüm doğrudan yük altında yapıldığından, doyma etkisi ve manyetiklik giderme akımının endüktans parametreleri üzerindeki etkisi dikkate alınabilir.
Bu yöntemin dezavantajları:
① Doğrudan yük yönteminin aynı anda daha fazla miktarı ölçmesi gerekir (üç fazlı gerilim, üç fazlı akım, güç faktörü açısı vb.), güç açısının ölçümü daha zordur ve testin doğruluğu her niceliğin parametre hesaplamalarının doğruluğu üzerinde doğrudan etkisi vardır ve parametre testindeki her türlü hatanın birikmesi kolaydır. Bu nedenle, parametreleri ölçmek için doğrudan yükleme yöntemini kullanırken hata analizine dikkat edilmeli ve test cihazının daha yüksek doğruluğu seçilmelidir.
② Bu ölçüm yöntemindeki uyarılma elektromotor kuvvetinin (E0) değeri, yüksüz durumda doğrudan motor terminal voltajı ile değiştirilir ve bu yaklaşım aynı zamanda doğal hataları da beraberinde getirir. Çünkü kalıcı mıknatısın çalışma noktası yük ile birlikte değişir, yani farklı stator akımlarında kalıcı mıknatısın geçirgenliği ve akı yoğunluğu farklıdır, dolayısıyla ortaya çıkan uyarma elektromotor kuvveti de farklıdır. Bu şekilde, yük durumundaki uyarım elektromotor kuvvetini, yüksüz durumdaki uyarım elektromotor kuvvetiyle değiştirmek çok doğru değildir.
Referanslar
[1] Tang Renyuan ve ark. Modern sabit mıknatıslı motor teorisi ve tasarımı. Pekin: Makine Endüstrisi Basını. Mart 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Sabit Mıknatıslı Motor Teknolojisi, Tasarımı ve Uygulamaları, 2. baskı. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Telif hakkı: Bu makale, orijinal bağlantı olan WeChat genel numara motor incelemesinin (电机极客) yeniden basımıdır.https://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Bu yazı şirketimizin görüşlerini yansıtmamaktadır. Farklı görüşleriniz veya görüşleriniz varsa lütfen bizi düzeltin!
Gönderim zamanı: Temmuz-18-2024