I. Sinchroninio induktyvumo matavimo tikslas ir reikšmė
(1) Sinchroninės induktyvumo (ty kryžminės ašies induktyvumo) parametrų matavimo tikslas
Kintamosios srovės ir nuolatinės srovės induktyvumo parametrai yra du svarbiausi nuolatinio magneto sinchroninio variklio parametrai. Tikslus jų gavimas yra būtina variklio charakteristikų skaičiavimo, dinaminio modeliavimo ir greičio valdymo sąlyga ir pagrindas. Sinchroninis induktyvumas gali būti naudojamas norint apskaičiuoti daugelį pastovios būsenos savybių, tokių kaip galios koeficientas, efektyvumas, sukimo momentas, armatūros srovė, galia ir kiti parametrai. Nuolatinio magneto variklio valdymo sistemoje naudojant vektorinį valdymą sinchroninio induktoriaus parametrai yra tiesiogiai susiję su valdymo algoritmu, o tyrimo rezultatai rodo, kad silpnoje magnetinėje srityje variklio parametrų netikslumas gali lemti reikšmingą sukimo momento sumažėjimą. ir galia. Tai rodo sinchroninio induktoriaus parametrų svarbą.
(2) Problemos, į kurias reikia atkreipti dėmesį matuojant sinchroninį induktyvumą
Norint gauti didelį galios tankį, nuolatinių magnetų sinchroninių variklių struktūra dažnai yra sudėtingesnė, o variklio magnetinė grandinė yra labiau prisotinta, todėl variklio sinchroninio induktyvumo parametras kinta priklausomai nuo variklio prisotinimo. magnetinė grandinė. Kitaip tariant, parametrai keisis priklausomai nuo variklio veikimo sąlygų, visiškai su vardinėmis veikimo sąlygomis sinchroninio induktyvumo parametrai negali tiksliai atspindėti variklio parametrų pobūdžio. Todėl būtina išmatuoti induktyvumo reikšmes skirtingomis darbo sąlygomis.
2.nuolatinio magneto variklio sinchroninio induktyvumo matavimo metodai
Šiame darbe surinkti įvairūs sinchroninio induktyvumo matavimo metodai, jie detaliai palyginami ir analizuojami. Šiuos metodus galima apytiksliai suskirstyti į du pagrindinius tipus: tiesioginis apkrovos bandymas ir netiesioginis statinis bandymas. Statinis testavimas dar skirstomas į kintamosios srovės statinį ir nuolatinės srovės statinį testavimą. Šiandien pirmoji mūsų „Sinchroninių induktorių bandymo metodų“ dalis paaiškins apkrovos bandymo metodą.
Literatūroje [1] pristatomas tiesioginio krūvio metodo principas. Nuolatinių magnetų variklius paprastai galima analizuoti naudojant dvigubos reakcijos teoriją, kad būtų galima analizuoti jų apkrovos veikimą, o generatoriaus ir variklio veikimo fazių diagramos parodytos 1 paveiksle. Generatoriaus galios kampas θ yra teigiamas, kai E0 viršija U, galios koeficiento kampas φ yra teigiamas, kai I viršija U, o vidinis galios koeficiento kampas ψ yra teigiamas, kai E0 viršija I. Variklio galios kampas θ yra teigiamas U viršijant E0, galios koeficiento kampas φ yra teigiamas, kai U viršija I, o vidinis galios koeficiento kampas ψ yra teigiamas, kai I viršija E0.
1 pav. Nuolatinio magneto sinchroninio variklio veikimo fazių schema
a)Generatoriaus būsena b) Variklio būsena
Pagal šią fazių diagramą galima gauti: kai nuolatinio magneto variklio apkrovos veikimas, išmatuota tuščiosios eigos sužadinimo elektrovaros jėga E0, armatūros gnybtų įtampa U, srovė I, galios koeficiento kampas φ ir galios kampas θ ir pan. tiesios ašies srovė, skersinės ašies komponentas Id = Isin (θ - φ) ir Iq = Icos (θ - φ), tada Xd ir Xq galima gauti iš šių lygtis:
Kai generatorius veikia:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Kai variklis veikia:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq = [Usinθ-IR1sin (θ-φ)]/Iq (4)
Nuolatinių magnetų sinchroninių variklių pastovios būsenos parametrai kinta keičiantis variklio darbo sąlygoms, o kintant armatūros srovei – ir Xd, ir Xq. Todėl nustatydami parametrus būtinai nurodykite ir variklio veikimo sąlygas. (kintamosios ir nuolatinės veleno srovės arba statoriaus srovės dydis ir vidinis galios koeficiento kampas)
Pagrindinis sunkumas matuojant indukcinius parametrus tiesioginės apkrovos metodu yra galios kampo θ matavimas. Kaip žinome, tai yra fazinio kampo skirtumas tarp variklio gnybtų įtampos U ir sužadinimo elektrovaros jėgos. Kai variklis veikia stabiliai, galutinę įtampą galima gauti tiesiogiai, bet E0 negalima gauti tiesiogiai, todėl ją galima gauti tik netiesioginiu metodu, kad būtų gautas periodinis signalas, kurio dažnis toks pat kaip E0 ir fiksuotas fazių skirtumas, kurį reikia pakeisti. E0, kad būtų galima palyginti fazes su galine įtampa.
Tradiciniai netiesioginiai metodai yra šie:
1) bandomojo variklio armatūros plyšyje palaidotas žingsnis ir variklio originali kelių vijų plonos vielos ritė kaip matavimo ritė, kad būtų gauta ta pati fazė su variklio apvija bandomo įtampos palyginimo signalu, lyginant galios koeficiento kampą galima gauti.
2) Ant bandomojo variklio veleno sumontuokite sinchroninį variklį, kuris yra identiškas bandomajam varikliui. Šiuo principu pagrįstas įtampos fazių matavimo metodas [2], kuris bus aprašytas toliau. Eksperimentinė prijungimo schema parodyta 2 paveiksle. TSM yra nuolatinio magneto sinchroninis variklis, bandomas, ASM yra identiškas sinchroninis variklis, kurio reikia papildomai, PM yra pagrindinis variklis, kuris gali būti arba sinchroninis variklis, arba nuolatinės srovės variklis. variklis, B yra stabdys, o DBO yra dviejų pluoštų osciloskopas. TSM ir ASM fazės B ir C yra prijungtos prie osciloskopas. Kai TSM yra prijungtas prie trifazio maitinimo šaltinio, osciloskopas priima signalus VTSM ir E0ASM. kadangi abu varikliai yra identiški ir sukasi sinchroniškai, testerio TSM tuščiosios eigos atgalinis potencialas ir ASM, veikiančio kaip generatorius, tuščiosios eigos atgalinis potencialas E0ASM yra fazėje. Todėl galima išmatuoti galios kampą θ, ty fazių skirtumą tarp VTSM ir E0ASM.
2 pav. Eksperimentinė elektros laidų schema, skirta galios kampui matuoti
Šis metodas nėra labai dažnai naudojamas, daugiausia dėl to, kad: ① rotoriaus velene sumontuotas mažas sinchroninis variklis arba rotacinis transformatorius, kurį reikia išmatuoti, variklis turi dviejų velenų ištiestą galą, o tai dažnai sunku padaryti. ② Galios kampo matavimo tikslumas labai priklauso nuo didelio VTSM ir E0ASM harmonikų kiekio, o jei harmonikų kiekis yra palyginti didelis, matavimo tikslumas bus sumažintas.
3) Siekiant pagerinti galios kampo bandymo tikslumą ir naudojimo paprastumą, dabar daugiau naudokite padėties jutiklius rotoriaus padėties signalui aptikti, o tada fazių palyginimą su galinės įtampos metodu.
Pagrindinis principas yra sumontuoti projektuojamą arba atspindėtą fotoelektrinį diską ant išmatuoto nuolatinio magneto sinchroninio variklio veleno, tolygiai paskirstytų skylių ant disko arba juodai baltų žymeklių ir bandomojo sinchroninio variklio polių porų skaičiaus. . Kai diskas su varikliu sukasi vieną apsisukimą, fotoelektrinis jutiklis gauna p rotoriaus padėties signalus ir generuoja p žemos įtampos impulsus. Kai variklis veikia sinchroniškai, šio rotoriaus padėties signalo dažnis yra lygus armatūros gnybtų įtampos dažniui, o jo fazė atspindi sužadinimo elektrovaros jėgos fazę. Sinchronizacijos impulso signalas sustiprinamas formuojant, perkeliama fazė ir bandomojo variklio armatūros įtampa, kad būtų galima palyginti fazes, kad būtų gautas fazių skirtumas. Nustatyti, kai variklis veikia be apkrovos, fazių skirtumas yra θ1 (apytiksliai šiuo metu galios kampas θ = 0), kai veikia apkrova, fazių skirtumas yra θ2, tada išmatuojamas fazių skirtumas θ2 - θ1. nuolatinio magneto sinchroninio variklio apkrovos galios kampo vertė. Scheminė schema parodyta 3 paveiksle.
3 pav. Galios kampo matavimo schema
Kaip ir fotoelektrinio disko vienodai padengtas juodai baltas ženklas yra sunkesnis, ir kai matuojamas nuolatinio magneto sinchroninio variklio poliai tuo pačiu metu žymėjimo diskas negali būti bendras vienas su kitu. Paprastumo dėlei taip pat galima išbandyti nuolatinio magneto variklio pavaros veleną, apvyniotą juodos juostos apskritimu, padengtu baltu ženklu, atspindintis fotoelektrinis jutiklis šviesos šaltinis, skleidžiamas šiame apskritime ant juostos paviršiaus. Tokiu būdu, kiekvienas variklio posūkis, fotoelektrinis jutiklis šviesai jautriame tranzistorius turi gauti atspindėtą šviesą ir laidumą vieną kartą, todėl elektros impulso signalas, po stiprinimo ir formavimo gauti palyginimo signalą E1. nuo bandomojo variklio armatūros apvijos galo bet kurios dvifazės įtampos, įtampos transformatoriumi PT iki žemos įtampos, siunčiamos į įtampos lyginamąjį įtampą, suformuojant įtampos impulso signalo U1 stačiakampės fazės atstovą. U1 pagal p padalijimo dažnį, fazių lyginamąjį palyginimą, kad būtų galima palyginti fazę ir fazės lygintuvą. U1 pagal p padalijimo dažnį, fazių lyginamuoju prietaisu, kad palygintų jo fazių skirtumą su signalu.
Aukščiau pateikto galios kampo matavimo metodo trūkumas yra tas, kad norint gauti galios kampą, reikia atlikti skirtumą tarp dviejų matavimų. Siekiant išvengti dviejų dydžių atėmimo ir sumažinti tikslumą, matuojant apkrovos fazių skirtumą θ2, U2 signalo apsisukimą, išmatuotas fazių skirtumas yra θ2'=180 ° - θ2, galios kampas θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), kuris paverčia du dydžius iš fazės atėmimo į sudėjimą. Fazių kiekio diagrama parodyta 4 pav.
4 pav. Fazių sudėjimo metodo, skirto fazių skirtumui apskaičiuoti, principas
Kitas patobulintas metodas nenaudoja įtampos stačiakampės bangos formos signalo dažnio padalijimo, o mikrokompiuteriu vienu metu fiksuoja signalo bangos formą, atitinkamai per įvesties sąsają, registruoja tuščiosios eigos įtampos ir rotoriaus padėties signalo bangas U0, E0, taip pat apkrovos įtampa ir rotoriaus padėtis stačiakampės bangos formos signalai U1, E1, o po to judina dviejų įrašų bangos formas vienas kito atžvilgiu iki dviejų bangos formų. įtampos stačiakampės bangos formos signalai visiškai sutampa, kai fazių skirtumas tarp dviejų rotorių Fazių skirtumas tarp dviejų rotoriaus padėties signalų yra galios kampas; arba perkelti bangos formą į dvi rotoriaus padėties signalų bangos formos sutampa, tada fazių skirtumas tarp dviejų įtampos signalų yra galios kampas.
Reikėtų pažymėti, kad faktinis nuolatinio magneto sinchroninio variklio veikimas be apkrovos, galios kampas nėra lygus nuliui, ypač mažiems varikliams, dėl veikimo be apkrovos ir be apkrovos nuostolių (įskaitant statoriaus vario praradimą, geležies praradimą, mechaniniai nuostoliai, klaidinantys nuostoliai) yra palyginti dideli, jei manote, kad tuščiosios eigos galios kampas lygus nuliui, tai sukels didelę galios kampo matavimo paklaidą, kurią galima panaudoti nuolatinės srovės varikliui veikti tokioje būsenoje. variklio, vairavimo kryptis ir bandomojo variklio vairavimas atitinka nuolatinės srovės variklio vairavimą, nuolatinės srovės variklis gali veikti toje pačioje būsenoje, o nuolatinės srovės variklis gali būti naudojamas kaip bandomasis variklis. Dėl to nuolatinės srovės variklis veikia esant variklio būsenai, vairavimo ir bandomojo variklio valdymas gali būti suderintas su nuolatinės srovės varikliu, kad būtų užtikrintas visas bandomojo variklio veleno nuostolis (įskaitant geležies nuostolius, mechaninius nuostolius, pašalinius nuostolius ir kt.). Vertinimo metodas yra toks, kad bandomojo variklio įėjimo galia yra lygi statoriaus vario suvartojimui, ty P1 = pCu, ir įtampai bei srovei fazėje. Šį kartą išmatuotas θ1 atitinka nulio galios kampą.
Santrauka: šio metodo pranašumai:
① Tiesioginės apkrovos metodas gali išmatuoti pastovios būsenos soties induktyvumą esant įvairioms apkrovos būsenoms ir nereikalauja valdymo strategijos, kuri yra intuityvi ir paprasta.
Kadangi matavimas atliekamas tiesiogiai veikiant apkrovai, galima atsižvelgti į prisotinimo efektą ir išmagnetinimo srovės įtaką induktyvumo parametrams.
Šio metodo trūkumai:
① Taikant tiesioginės apkrovos metodą, tuo pačiu metu reikia matuoti daugiau kiekių (trifazė įtampa, trifazė srovė, galios koeficiento kampas ir kt.), galios kampo matavimas yra sunkesnis, o bandymo tikslumas kiekvienas dydis turi tiesioginės įtakos parametrų skaičiavimo tikslumui, o visokios parametrų testo paklaidos lengvai kaupiasi. Todėl naudojant tiesioginės apkrovos metodą parametrams matuoti, reikia atkreipti dėmesį į klaidų analizę ir pasirinkti didesnį bandymo prietaiso tikslumą.
② Sužadinimo elektrovaros jėgos E0 vertė šiuo matavimo metodu tiesiogiai pakeičiama variklio gnybtų įtampa be apkrovos, ir šis aproksimavimas taip pat sukelia būdingų klaidų. Kadangi nuolatinio magneto veikimo taškas keičiasi su apkrova, o tai reiškia, kad esant skirtingoms statoriaus srovėms, nuolatinio magneto pralaidumas ir srauto tankis skiriasi, todėl skiriasi ir gaunama žadinimo elektrovaros jėga. Tokiu būdu nėra labai tikslu žadinimo elektrovaros jėgą esant apkrovai pakeisti žadinimo elektrovaros jėga be apkrovos.
Nuorodos
[1] Tang Renyuan ir kt. Šiuolaikinė nuolatinio magneto variklio teorija ir dizainas. Pekinas: mašinų pramonės spauda. 2011 m. kovo mėn
[2] JF Gieras, M. Wing. Nuolatinių magnetų variklio technologija, dizainas ir taikymas, 2 leidimas. Niujorkas: Marcelis Dekkeris, 2002: 170–171
Autorių teisės: šis straipsnis yra „WeChat“ viešojo numerio variklio peržiūros (电机极客), originalios nuorodos, pakartotinis spausdinimashttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Šis straipsnis neatspindi mūsų įmonės požiūrio. Jei turite skirtingų nuomonių ar požiūrių, pataisykite mus!
Paskelbimo laikas: 2024-07-18