I. Синхронды индуктивтілікті өлшеудің мақсаты мен маңызы
(1)Синхронды индуктивтіліктің параметрлерін өлшеу мақсаты (яғни осьтердің көлденең индуктивтілігі)
Айнымалы және тұрақты ток индуктивтілігінің параметрлері тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштағы ең маңызды екі параметр болып табылады. Оларды дәл алу мотор сипаттамаларын есептеу, динамикалық модельдеу және жылдамдықты басқару үшін қажетті шарт және негіз болып табылады. Синхронды индуктивтілікті қуат коэффициенті, ПӘК, момент, якорь тогы, қуат және басқа параметрлер сияқты көптеген тұрақты күй қасиеттерін есептеу үшін пайдалануға болады. Векторлық басқаруды қолданатын тұрақты магнитті қозғалтқышты басқару жүйесінде синхронды индуктордың параметрлері басқару алгоритміне тікелей қатысады және зерттеу нәтижелері әлсіз магниттік аймақта қозғалтқыш параметрлерінің дәл еместігі айналу моменті мен қуаттың айтарлықтай төмендеуіне әкелуі мүмкін екенін көрсетеді. Бұл синхронды индуктор параметрлерінің маңыздылығын көрсетеді.
(2) Синхронды индуктивтілікті өлшеу кезінде ескерілетін мәселелер
Жоғары қуаттылық тығыздығын алу үшін тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштардың құрылымы көбінесе күрделірек, ал қозғалтқыштың магниттік тізбегі көбірек қаныққан етіп жобаланады, бұл қозғалтқыштың синхронды индуктивтілігінің параметрі магниттік контурдың қанығуына байланысты өзгереді. Басқаша айтқанда, параметрлер қозғалтқыштың жұмыс жағдайларымен өзгереді, синхронды индуктивтіліктің номиналды жұмыс шарттарымен толығымен қозғалтқыш параметрлерінің сипатын дәл көрсете алмайды. Сондықтан әртүрлі жұмыс жағдайларында индуктивтілік мәндерін өлшеу қажет.
2.тұрақты магнит қозғалтқышының синхронды индуктивтілігін өлшеу әдістері
Бұл жұмыс синхронды индуктивтілікті өлшеудің әртүрлі әдістерін жинақтайды және олардың егжей-тегжейлі салыстыруын және талдауын жасайды. Бұл әдістерді екі негізгі түрге бөлуге болады: тікелей жүктеме сынағы және жанама статикалық сынақ. Статикалық тестілеу одан әрі айнымалы токтың статикалық сынағы және тұрақты токтың статикалық сынағы болып екіге бөлінеді. Бүгін біздің «Синхронды индукторды сынау әдістерінің» бірінші бөлімі жүктемені тексеру әдісін түсіндіреді.
Әдебиеттер [1] тікелей жүктеме әдісі принципін енгізеді. Тұрақты магнитті қозғалтқыштарды, әдетте, олардың жүктеме жұмысын талдау үшін қос реакция теориясын пайдалану арқылы талдауға болады, ал генератор мен қозғалтқыш жұмысының фазалық диаграммалары төмендегі 1-суретте көрсетілген. Генератордың θ қуат бұрышы E0 U артық болғанда оң, қуат коэффициентінің φ бұрышы I U артық болғанда оң, ал ішкі қуат коэффициенті ψ E0 I артық болғанда оң. Қозғалтқыштың қуат бұрышы θ U E0 артық болғанда оң, қуат коэффициентінің φ бұрышы U I артық болғанда оң, ал ішкі қуат коэффициенті ψ E0 I асқанда оң.
1-сурет Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыш жұмысының фазалық диаграммасы
(a) Генератор күйі (b) Мотор күйі
Осы фазалық диаграммаға сәйкес алынуы мүмкін: тұрақты магнит қозғалтқыштың жүктеме жұмысы кезінде, өлшенген жүктемесіз қоздыру электроқозғаушы күші E0, якорь терминалының кернеуі U, ток I, қуат коэффициенті бұрышы φ және қуат бұрышы θ және т.б., түзу осьтің якорь тогын алуға болады, көлденең осьтің құрамдас бөлігі Id = Isin (θ - φ) және Xθ = Icoφs алуға болады, содан кейін Xθ - алуға болады. келесі теңдеуден:
Генератор жұмыс істеп тұрған кезде:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Идентификатор (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Қозғалтқыш жұмыс істеп тұрған кезде:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Идентификатор (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштардың тұрақты күй параметрлері қозғалтқыштың жұмыс жағдайлары өзгерген сайын өзгереді, ал якорь тогы өзгергенде Xd және Xq екеуі де өзгереді. Сондықтан, параметрлерді анықтау кезінде қозғалтқыштың жұмыс жағдайларын да көрсетуді ұмытпаңыз. (Айнымалы және тікелей білікті ток немесе статор тогы және ішкі қуат коэффициентінің бұрышы)
Индуктивті параметрлерді тікелей жүктеме әдісімен өлшеу кезіндегі негізгі қиындық θ қуат бұрышын өлшеуде жатыр. Белгілі болғандай, бұл қозғалтқыш терминалының кернеуі U мен қоздырғыш электр қозғаушы күш арасындағы фазалық бұрыштың айырмашылығы. Қозғалтқыш тұрақты жұмыс істегенде, соңғы кернеуді тікелей алуға болады, бірақ E0 тікелей алынбайды, сондықтан оны соңғы кернеумен фазалық салыстыруды жүргізу үшін E0-мен бірдей жиіліктегі және E0-ді ауыстыру үшін тіркелген фазалар айырмашылығы бар мерзімді сигналды алу үшін жанама әдіспен ғана алуға болады.
Дәстүрлі жанама әдістер:
1) сыналатын қозғалтқыштың якорь ойығында жерленген қадамды және қозғалтқыштың бастапқы катушкасын өлшеуіш катушкалар ретінде жұқа сымның бірнеше айналымын, сынақ кернеуі бойынша қозғалтқыш орамасымен бір фазаны алу үшін қуат коэффициентінің бұрышын салыстыру арқылы салыстыру сигналын алуға болады.
2) Сынақтағы қозғалтқыштың білігіне сыналатын қозғалтқышпен бірдей синхронды қозғалтқышты орнатыңыз. Төменде сипатталатын кернеу фазасын өлшеу әдісі [2] осы принципке негізделген. Тәжірибелік қосылым диаграммасы 2-суретте көрсетілген. TSM – сыналатын тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыш, ASM – қосымша қажет бірдей синхронды қозғалтқыш, PM – негізгі қозғаушы, ол синхронды қозғалтқыш немесе тұрақты ток қозғалтқышы болуы мүмкін, B – тежегіш, ал DBO – қос сәулелік осциллограф және B фазасы CSM-ге қосылған. осциллограф. TSM үш фазалы қоректендіру көзіне қосылған кезде осциллограф VTSM және E0ASM сигналдарын қабылдайды. өйткені екі қозғалтқыш бірдей және синхронды айналады, сынаушының TSM жүктемесіз кері потенциалы және генератор ретінде әрекет ететін ASM жүктемесіз кері потенциалы E0ASM фазада болады. Демек, қуат бұрышы θ, яғни VTSM мен E0ASM арасындағы фазалар айырмашылығын өлшеуге болады.
2-сурет Қуат бұрышын өлшеуге арналған тәжірибелік электр схемасы
Бұл әдіс өте жиі қолданылмайды, негізінен: ① ротордың білігіне орнатылған шағын синхронды қозғалтқыш немесе айналмалы трансформатор өлшеу үшін қажет қозғалтқыштың екі білігі созылған ұшы бар, оны орындау жиі қиын. ② Қуат бұрышын өлшеудің дәлдігі негізінен VTSM және E0ASM жоғары гармоникалық мазмұнына байланысты және гармоникалық мазмұн салыстырмалы түрде үлкен болса, өлшеу дәлдігі төмендейді.
3) Қуат бұрышының сынағының дәлдігін және пайдаланудың қарапайымдылығын жақсарту үшін енді ротордың позициясының сигналын анықтау үшін позиция сенсорларын көбірек пайдалану, содан кейін соңғы кернеу тәсілімен фазалық салыстыру.
Негізгі принцип өлшенетін тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштың білігіне проекциялық немесе шағылысқан фотоэлектрлік дискіні орнату, дискідегі біркелкі бөлінген саңылаулар саны немесе ақ-қара маркерлер және сыналатын синхронды қозғалтқыштың полюстерінің жұп саны. Диск қозғалтқышпен бір айналымға айналғанда, фотоэлектрлік сенсор ротордың позициясының сигналдарын қабылдайды және p төмен кернеу импульстарын жасайды. Қозғалтқыш синхронды түрде жұмыс істегенде, ротордың бұл позициясының сигналының жиілігі якорь терминалының кернеуінің жиілігіне тең, ал оның фазасы қоздыру электр қозғаушы күшінің фазасын көрсетеді. Синхрондау импульстік сигналы фазалық айырмашылықты алу үшін фазаны салыстыру үшін пішіндеу, фазаны ауыстыру және сынақ қозғалтқышының якорь кернеуі арқылы күшейтіледі. Қозғалтқыш жүктемесіз жұмыс істегенде орнатыңыз, фазалар айырымы θ1 (шамамен осы уақытта қуат бұрышы θ = 0), жүктеме жұмыс істеп тұрған кезде фазалар айырмашылығы θ2 болады, содан кейін фазалар айырмашылығы θ2 - θ1 өлшенген тұрақты магнит синхронды қозғалтқыш жүктемесінің қуат бұрышының мәні болып табылады. Схематикалық схема 3-суретте көрсетілген.
3-сурет Қуат бұрышын өлшеудің схемалық диаграммасы
Қара және ақ таңбамен біркелкі қапталған фотоэлектрлік дискідегідей қиынырақ, ал өлшенген тұрақты магнит синхронды қозғалтқыш полюстері бір уақытта таңбалау дискісі бір-бірімен ортақ бола алмайды. Қарапайымдылық үшін ақ таңбамен қапталған қара таспаның шеңберіне оралған тұрақты магнит қозғалтқышының жетек білігінде, таспаның бетінде осы шеңберде жиналған жарық шығаратын шағылыстыратын фотоэлектрлік сенсордың жарық көзін тексеруге болады. Осылайша, қозғалтқыштың әрбір айналымы, фотосезімтал транзистордағы фотоэлектрлік датчик шағылысқан жарық пен өткізгіштікке байланысты бір рет қабылданады, нәтижесінде электрлік импульстік сигнал пайда болады, күшейту және пішіндеуден кейін E1 салыстыру сигналын алады. сынақ қозғалтқышының якорь орамасының ұшынан кез келген екі фазалы кернеудің, кернеу трансформаторы ПТ арқылы төмен кернеуге дейін, кернеу компараторына жіберіледі, кернеудің импульстік сигналының U1 тікбұрышты фазасының өкілінің қалыптасуы. p-бөлу жиілігі бойынша U1, фаза мен фазалық компаратор арасындағы салыстыруды алу үшін фазалық компараторды салыстыру. U1 p-бөлу жиілігі бойынша, оның фазалық айырмашылығын сигналмен салыстыру үшін фазалық компаратор арқылы.
Жоғарыда келтірілген қуат бұрышын өлшеу әдісінің кемшілігі қуат бұрышын алу үшін екі өлшем арасындағы айырмашылықты жасау керек. Шығарылатын екі шаманы болдырмау және дәлдікті азайту үшін жүктеме фазасының θ2 айырмашылығын өлшеуде, U2 сигналының кері айналуын, өлшенген фазалар айырымы θ2'=180 ° - θ2, қуат бұрышы θ=180 ° - (θ1 + θ2'), бұл екі шаманы фазадан қосу шамасына түрлендіреді. Фазалық шама диаграммасы 4-суретте көрсетілген.
4-сурет Фазалар айырмасын есептеу үшін фазаларды қосу әдісінің принципі
Тағы бір жетілдірілген әдіс кернеудің тікбұрышты толқын пішінінің сигнал жиілігін бөлуді пайдаланбайды, бірақ кіріс интерфейсі арқылы сәйкесінше сигналдың толқын пішінін бір уақытта жазу үшін микрокомпьютерді пайдаланады, жүктемесіз кернеуді және ротордың позициясының сигналының U0, E0 толқын пішіндерін, сондай-ақ жүктеме кернеуін және ротордың позициясын тікбұрышты толқын пішінінің сигналдарын U1, E1, содан кейін толқындардың әрқайсысының екі салыстырмалы түріне жылжытқанға дейін жазады. екі ротор арасындағы фазалар айырымы кезінде екі кернеулі тікбұрышты толқын пішіні сигналдары толығымен қабаттасады. Екі ротор позициясының сигналдарының арасындағы фазалар айырмашылығы қуат бұрышы болып табылады; немесе толқын пішінін екі ротор позициясына сигналдың толқын пішіндері сәйкес келетін жерге жылжытыңыз, содан кейін екі кернеу сигналының арасындағы фазалық айырмашылық қуат бұрышы болып табылады.
Айта кету керек, тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштың нақты жүктемесіз жұмысы, қуат бұрышы нөлге тең емес, әсіресе шағын қозғалтқыштар үшін жүктемесіз жұмыс істеуге байланысты жүктемесіз жоғалту (соның ішінде статор мыстың жоғалуы, темірдің жоғалуы, механикалық жоғалу, адасу жоғалуы) салыстырмалы түрде үлкен, егер жүктемесіз қуат бұрышы нөлге тең деп ойласаңыз, ол тұрақты токтың жұмыс істеу бұрышын өлшеуде үлкен қателік тудыруы мүмкін. қозғалтқыштың күйі, рульдік басқару бағыты және сынақ қозғалтқышының рульдік жүйесі тұрақты ток қозғалтқышының рульімен сәйкес келеді, тұрақты ток қозғалтқышы бірдей күйде жұмыс істей алады және тұрақты ток қозғалтқышы сынақ қозғалтқышы ретінде пайдаланылуы мүмкін. Бұл тұрақты ток қозғалтқышының қозғалтқыш күйінде жұмыс істеуін, рульдік басқаруды және сынақ қозғалтқышының басқаруын тұрақты ток қозғалтқышымен сәйкестендіріп, сынақ қозғалтқышының барлық білігінің жоғалуын (соның ішінде темірдің жоғалуы, механикалық жоғалуы, адасу жоғалуы және т.б.) қамтамасыз ете алады. Бағалау әдісі - сынақ қозғалтқышының кіріс қуаты статордың мыс тұтынуына, яғни P1 = pCu және фазадағы кернеу мен токқа тең. Бұл жолы өлшенген θ1 нөлдік қуат бұрышына сәйкес келеді.
Қысқаша мазмұны: бұл әдістің артықшылықтары:
① Тікелей жүктеме әдісі әртүрлі жүктеме күйлерінде тұрақты күйдегі қанықтылық индуктивтілігін өлшей алады және интуитивті және қарапайым басқару стратегиясын қажет етпейді.
Өлшеу тікелей жүктеме астында жүргізілетіндіктен, қанықтыру әсерін және индуктивтіліктің параметрлеріне магнитсіздену тогының әсерін есепке алуға болады.
Бұл әдістің кемшіліктері:
① Тікелей жүктеме әдісі бір уақытта көбірек шамаларды өлшеуді қажет етеді (үш фазалы кернеу, үш фазалы ток, қуат факторының бұрышы және т. Сондықтан параметрлерді өлшеу үшін тікелей жүктеме әдісін қолдану кезінде қателерді талдауға назар аударып, сынақ құралының жоғары дәлдігін таңдау керек.
② Бұл өлшеу әдісіндегі қоздырғыш электр қозғаушы күшінің E0 мәні жүктемесіз қозғалтқыш терминалының кернеуімен тікелей ауыстырылады және бұл жуықтау да өзіне тән қателіктерге әкеледі. Өйткені, тұрақты магниттің жұмыс нүктесі жүктемеге байланысты өзгереді, яғни әртүрлі статор токтарында тұрақты магниттің өткізгіштігі мен ағынының тығыздығы әртүрлі, сондықтан пайда болатын қоздырғыш электр қозғаушы күші де әртүрлі болады. Осылайша, жүктеме жағдайында қоздырғыш электр қозғаушы күшін жүктемесіз қоздырғыш электр қозғаушы күшпен ауыстыру өте дәл емес.
Анықтамалар
[1] Tang Renyuan және т.б. Қазіргі заманғы тұрақты магнит қозғалтқышының теориясы және дизайны. Пекин: Машина жасау өнеркәсібі баспасөзі. 2011 жылдың наурызы
[2] JF Gieras, M. Wing. Тұрақты магниттік қозғалтқыш технологиясы, дизайн және қолдану, 2-ші басылым. Нью-Йорк: Марсель Деккер, 2002: 170~171
Авторлық құқық: Бұл мақала WeChat жалпы санының моторлы шолуының қайта басылуы (电机极客), түпнұсқа сілтемеhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Бұл мақала біздің компанияның көзқарасын білдірмейді. Егер сізде әртүрлі пікірлер немесе көзқарастар болса, бізді түзетіңіз!
Хабарлама уақыты: 18 шілде 2024 ж