I. Synkronisen induktanssin mittauksen tarkoitus ja merkitys
(1) Synkronisen induktanssin parametrien (eli poikkiakselin induktanssin) mittaamisen tarkoitus
AC- ja DC-induktanssiparametrit ovat kestomagneettisynkronimoottoreiden kaksi tärkeintä parametria. Niiden tarkka hankinta on moottorin ominaisuuksien laskennan, dynaamisen simuloinnin ja nopeudensäädön edellytys ja perusta. Synkronisen induktanssin avulla voidaan laskea monia vakaan tilan ominaisuuksia, kuten tehokerroin, hyötysuhde, vääntömomentti, ankkurivirta, teho ja muut parametrit. Kestomagneettimoottorin vektoriohjausta käyttävässä ohjausjärjestelmässä synkroniset kelan parametrit ovat suoraan mukana ohjausalgoritmissa ja tutkimustulokset osoittavat, että heikon magneettisen alueen moottorin parametrien epätarkkuudet voivat johtaa merkittävään vääntömomentin pienenemiseen. ja voimaa. Tämä osoittaa synkronisten induktoriparametrien tärkeyden.
(2) Ongelmia, jotka on huomioitava synkronisen induktanssin mittauksessa
Korkean tehotiheyden saavuttamiseksi kestomagneettisynkronimoottoreiden rakenne on usein suunniteltu monimutkaisemmaksi ja moottorin magneettipiiri on kylläisempi, mikä johtaa siihen, että moottorin synkronisen induktanssin parametri vaihtelee magneettinen piiri. Toisin sanoen parametrit muuttuvat moottorin käyttöolosuhteiden mukaan, täysin nimelliskäyttöolosuhteiden kanssa synkronisen induktanssin parametrit eivät voi tarkasti kuvastaa moottorin parametrien luonnetta. Siksi induktanssiarvot on mitattava erilaisissa käyttöolosuhteissa.
2.kestomagneettimoottorin synkronisen induktanssin mittausmenetelmät
Tässä artikkelissa kerätään erilaisia synkronisen induktanssin mittausmenetelmiä ja tehdään niistä yksityiskohtainen vertailu ja analyysi. Nämä menetelmät voidaan karkeasti luokitella kahteen päätyyppiin: suora kuormitustesti ja epäsuora staattinen testi. Staattinen testaus jaetaan edelleen AC staattiseen testaukseen ja DC staattiseen testaukseen. Tänään "Synkronisten kelojen testausmenetelmien" ensimmäinen erä selittää kuormitustestimenetelmän.
Kirjallisuus [1] esittelee suoran kuormituksen menetelmän. Kestomagneettimoottorit voidaan yleensä analysoida käyttämällä kaksoisreaktioteoriaa analysoimaan niiden kuormitustoimintaa, ja generaattorin ja moottorin toiminnan vaihekaaviot on esitetty alla olevassa kuvassa 1. Generaattorin tehokulma θ on positiivinen, kun E0 ylittää U, tehokerroinkulma φ on positiivinen, kun I ylittää U, ja sisäinen tehokerroinkulma ψ on positiivinen, kun E0 ylittää I. Moottorin tehokulma θ on positiivinen U ylittää E0, tehokerroinkulma φ on positiivinen, kun U ylittää I, ja sisäinen tehokerroinkulma ψ on positiivinen, kun I ylittää E0.
Kuva 1 Kestomagneettisynkronisen moottorin toiminnan vaihekaavio
(a) Generaattorin tila (b) Moottorin tila
Tämän vaihekaavion mukaan voidaan saada: kun kestomagneettimoottorin kuormitustoiminta, mitattu kuormittamattoman virityksen sähkömotorinen voima E0, ankkuriliittimen jännite U, virta I, tehokerroinkulma φ ja tehokulma θ ja niin edelleen, voidaan saada ankkuri suoran akselin virta, poikkiakselikomponentti Id = Isin (θ - φ) ja Iq = Icos (θ - φ), niin Xd ja Xq voidaan saada seuraavista yhtälö:
Kun generaattori on käynnissä:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Kun moottori on käynnissä:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq = [Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Kestomagneettisynkronimoottoreiden vakaan tilan parametrit muuttuvat moottorin käyttöolosuhteiden muuttuessa ja ankkurivirran muuttuessa sekä Xd että Xq muuttuvat. Siksi parametreja määritettäessä tulee ilmoittaa myös moottorin käyttöolosuhteet. (Vaihto- ja tasavirta- tai staattorivirran määrä ja sisäinen tehokerroinkulma)
Suurin vaikeus mitattaessa induktiivisia parametreja suorakuormitusmenetelmällä on tehokulman θ mittauksessa. Kuten tiedämme, se on vaihekulman ero moottorin liitinjännitteen U ja virityksen sähkömotorisen voiman välillä. Kun moottori käy vakaasti, loppujännite voidaan saada suoraan, mutta E0 ei saada suoraan, joten se voidaan saada vain epäsuoralla menetelmällä jaksollisen signaalin saamiseksi samalla taajuudella kuin E0 ja kiinteällä vaihe-erolla korvattavaksi. E0 vaihevertailua varten loppujännitteen kanssa.
Perinteiset epäsuorat menetelmät ovat:
1) testattavan moottorin ankkuriurassa haudattu nousu ja moottorin alkuperäinen kela, jossa on useita kierroksia hienoa lankaa mittakelaksi, jotta saadaan sama vaihe testijännitteen vertailusignaalin alaisen moottorin käämin kanssa vertaamalla tehokertoimen kulma voidaan saada.
2) Asenna testattavan moottorin akselille synkroninen moottori, joka on identtinen testattavan moottorin kanssa. Jännitteen vaihemittausmenetelmä [2], jota kuvataan jäljempänä, perustuu tähän periaatteeseen. Kokeellinen kytkentäkaavio on esitetty kuvassa 2. TSM on testattava kestomagneettisynkronimoottori, ASM on identtinen synkroninen moottori, jota tarvitaan lisäksi, PM on voimanlähde, joka voi olla joko synkroninen moottori tai tasavirtamoottori. moottori, B on jarru ja DBO on kaksisäteinen oskilloskooppi. TSM:n ja ASM:n vaiheet B ja C on kytketty oskilloskooppi. Kun TSM on kytketty kolmivaiheiseen virtalähteeseen, oskilloskooppi vastaanottaa signaalit VTSM ja E0ASM. koska molemmat moottorit ovat identtisiä ja pyörivät synkronisesti, testerin TSM:n tyhjäkäynnin takapotentiaali ja generaattorina toimivan ASM:n tyhjäkäynnin takapotentiaali E0ASM ovat samassa vaiheessa. Siksi tehokulma θ, eli VTSM:n ja E0ASM:n välinen vaihe-ero voidaan mitata.
Kuva 2 Kokeellinen kytkentäkaavio tehokulman mittaamiseen
Tätä menetelmää ei käytetä kovin yleisesti, lähinnä siksi, että: ① Roottoriakseliin asennetussa pienessä synkronisessa moottorissa tai pyörivässä muuntajassa, joka on mitattava, moottorissa on kaksiakselinen ulosvedettävä pää, mikä on usein vaikeaa tehdä. ② Tehokulmamittauksen tarkkuus riippuu suurelta osin VTSM:n ja E0ASM:n korkeasta harmonisesta sisällöstä, ja jos harmoninen sisältö on suhteellisen suuri, mittauksen tarkkuus heikkenee.
3) Parantaaksesi tehokulmatestin tarkkuutta ja helppokäyttöisyyttä, käytä nyt enemmän asentoantureita roottorin asentosignaalin havaitsemiseen ja sitten vaihevertailua loppujännitteen lähestymistapaan
Perusperiaatteena on asentaa projisoitu tai heijastuva valosähköinen levy mitattavan kestomagneettisynkronisen moottorin akselille, levyn tasaisesti jakautuneiden reikien määrä tai mustavalkoiset merkit ja testattavan synkronisen moottorin napaparien määrä. . Kun levy pyörii yhden kierroksen moottorin kanssa, valosähköinen anturi vastaanottaa p roottorin asentosignaalia ja tuottaa p pienjännitepulssia. Kun moottori käy synkronisesti, tämän roottorin asentosignaalin taajuus on yhtä suuri kuin ankkuriliittimen jännitteen taajuus, ja sen vaihe heijastaa heräteelektromotorisen voiman vaihetta. Synkronointipulssisignaalia vahvistetaan muokkaamalla, vaihesiirtoa ja testimoottorin ankkurijännitettä vaihevertailua varten vaihe-eron saamiseksi. Aseta kun moottori on tyhjäkäynnillä, vaihe-ero on θ1 (suunnilleen, että tällä hetkellä tehokulma θ = 0), kun kuorma on käynnissä, vaihe-ero on θ2, sitten vaihe-ero θ2 - θ1 on mitattu kestomagneetti synkronisen moottorin kuorman tehokulman arvo. Kaaviokaavio on esitetty kuvassa 3.
Kuva 3 Kaaviokuva tehokulman mittauksesta
Kuten valosähköinen levy tasaisesti päällystetty mustavalkoinen merkki on vaikeampaa, ja kun mitataan kestomagneetti synkronisen moottorin navat samaan aikaan merkintä levy ei voi olla yhteistä toistensa kanssa. Yksinkertaisuuden vuoksi voidaan testata myös kestomagneettimoottorin käyttöakselissa, joka on kääritty mustaan teippiympyrään, päällystetty valkoisella merkillä, heijastava valosähköinen anturin valonlähde, jonka säteilee tähän ympyrään nauhan pinnalle kerääntynyt valo. Tällä tavalla jokainen käännös moottorin, valosähköinen anturi valoherkän transistori vuoksi vastaanottaa heijastuneen valon ja johtuminen kerran, jolloin sähköinen pulssisignaali, vahvistuksen ja muotoilun jälkeen saada vertailusignaali E1. testausmoottorin ankkurikäämin päästä minkä tahansa kaksivaiheisen jännitteen jännitemuuntaja PT alas matalaan jännitteeseen, joka lähetetään jännitevertailijalle, muodostuu jännitepulssisignaalin U1 suorakulmaisen vaiheen edustaja. U1 p-jakotaajuudella, vaihevertailijavertailu saadaksesi vertailun vaiheen ja vaihevertailijan välillä. U1 p-jakotaajuudella, vaihevertailijalla vertaamaan sen vaihe-eroa signaaliin.
Edellä mainitun tehokulman mittausmenetelmän puute on, että näiden kahden mittauksen välinen ero tulee tehdä tehokulman saamiseksi. Kahden suuren vähentämisen välttämiseksi ja tarkkuuden pienentämiseksi kuorman vaihe-eron θ2 mittauksessa, U2-signaalin käänteessä, mitattu vaihe-ero on θ2'=180 ° - θ2, tehokulma θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), joka muuntaa kaksi suuretta vaiheen vähentämisestä yhteenlaskuksi. Vaihemääräkaavio on esitetty kuvassa 4.
Kuva 4 Vaiheenlisäysmenetelmän periaate vaihe-eron laskemiseksi
Toinen paranneltu menetelmä ei käytä jännitteen suorakaiteen muotoista signaalin taajuusjakoa, vaan käyttää mikrotietokonetta signaalin aaltomuodon samanaikaiseen tallentamiseen, vastaavasti tuloliitännän kautta, tallentaa tyhjäkäyntijännitteen ja roottorin asennon signaalin aaltomuodot U0, E0 sekä kuormitusjännite ja roottorin asema suorakaiteen muotoiset aaltomuotosignaalit U1, E1 ja siirrä sitten kahden tallenteen aaltomuotoja suhteessa toisiinsa, kunnes kahden aaltomuodot Jännite suorakaiteen muotoiset aaltomuotosignaalit menevät täysin päällekkäin, kun kahden roottorin välinen vaihe-ero Kahden roottorin asentosignaalin välinen vaihe-ero on tehokulma; tai siirrä aaltomuoto kahteen roottorin aseman signaaliaaltomuotoon, jolloin kahden jännitesignaalin välinen vaihe-ero on tehokulma.
On huomautettava, että kestomagneettisynkronisen moottorin todellinen kuormittamaton toiminta, tehokulma ei ole nolla, varsinkin pienissä moottoreissa, johtuen tyhjäkäynnistä kuormittamattomasta häviöstä (mukaan lukien staattorin kuparihäviö, rautahäviö, mekaaninen häviö, hajahäviö) on suhteellisen suuri, jos luulet, että kuormittamaton tehokulma on nolla, se aiheuttaa suuren virheen tehokulman mittauksessa, jota voidaan käyttää DC-moottorin käymiseen tilassa moottorin ohjauksen suunta ja testimoottorin ohjaus ovat johdonmukaisia, DC-moottorin ohjauksen kanssa tasavirtamoottori voi toimia samassa tilassa ja tasavirtamoottoria voidaan käyttää testimoottorina. Tämä voi saada DC-moottorin käymään moottoritilassa, ohjauksen ja testimoottorin ohjauksen yhdenmukaisiksi tasavirtamoottorin kanssa, jotta saadaan kaikki testimoottorin akselihäviöt (mukaan lukien rautahäviö, mekaaninen häviö, hajahäviö jne.). Arviointimenetelmä on, että testimoottorin syöttöteho on yhtä suuri kuin staattorin kuparin kulutus, eli P1 = pCu, ja jännite ja virta samassa vaiheessa. Tällä kertaa mitattu θ1 vastaa nollan tehokulmaa.
Yhteenveto: Tämän menetelmän edut:
① Suoran kuormituksen menetelmällä voidaan mitata vakaan tilan kyllästysinduktanssi eri kuormitustiloissa, eikä se vaadi ohjausstrategiaa, joka on intuitiivinen ja yksinkertainen.
Koska mittaus tehdään suoraan kuormituksen alaisena, kyllästysvaikutus ja demagnetointivirran vaikutus induktanssiparametreihin voidaan ottaa huomioon.
Tämän menetelmän haitat:
① Suoran kuormituksen menetelmällä on mitattava useampia määriä samanaikaisesti (kolmivaiheinen jännite, kolmivaihevirta, tehokerroinkulma jne.), tehokulman mittaus on vaikeampaa ja testin tarkkuus jokaisella suurella on suora vaikutus parametrilaskelmien tarkkuuteen ja kaikenlaisia parametritestin virheitä kertyy helposti. Siksi, kun käytetään suoran kuormituksen menetelmää parametrien mittaamiseen, on kiinnitettävä huomiota virheanalyysiin ja valittava testauslaitteen tarkkuudet.
② Virityssähkömotorisen voiman E0 arvo tässä mittausmenetelmässä korvataan suoraan moottorin liittimen jännitteellä kuormittamattomana, ja tämä approksimaatio tuo mukanaan myös luontaisia virheitä. Koska kestomagneetin toimintapiste muuttuu kuorman mukana, mikä tarkoittaa, että eri staattorivirroilla kestomagneetin läpäisevyys ja vuontiheys ovat erilaiset, joten myös syntyvä virityssähkömotorinen voima on erilainen. Tällä tavalla ei ole kovin tarkkaa korvata virityssähkömotorinen voima kuormitustilassa virityssähkömotorisella voimalla kuormittamattomana.
Viitteet
[1] Tang Renyuan et ai. Nykyaikainen kestomagneettimoottorin teoria ja suunnittelu. Peking: Machinery Industry Press. Maaliskuu 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Kestomagneettimoottoritekniikka, suunnittelu ja sovellukset, 2. painos. New York: Marcel Dekker, 2002: 170-171
Tekijänoikeus: Tämä artikkeli on uusintapainos WeChatin julkisen numeron moottoripeekistä (电机极客), alkuperäinen linkkihttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Tämä artikkeli ei edusta yrityksemme näkemyksiä. Jos sinulla on erilaisia mielipiteitä tai näkemyksiä, oikaise meitä!
Postitusaika: 18.7.2024