I. U scopu è u significatu di a misurazione di l'induttanza sincrona
(1) Scopu di a misurazione di i parametri di l'induttanza sincrona (vale à dì l'induttanza di l'asse transversale)
I paràmetri di induttanza AC è DC sò i dui parametri più impurtanti in un mutore sincronu di magnete permanente. A so acquisizione precisa hè u prerequisite è u fundamentu per u calculu di e caratteristiche di u mutore, a simulazione dinamica è u cuntrollu di a velocità. L'induttanza sincrona pò esse aduprata per calculà parechje proprietà di u statu stabile cum'è u fattore di putenza, l'efficienza, u torque, l'armatura currente, a putenza è altri parametri. In u sistema di cuntrollu di u mutore di magnete permanente cù u cuntrollu vettoriale, i paràmetri di l'induttore sincronu sò direttamente implicati in l'algoritmu di cuntrollu, è i risultati di a ricerca mostranu chì in a regione magnetica debule, l'imprecisione di i paràmetri di u mutore pò purtà à una riduzione significativa di torque. è putenza. Questu mostra l'impurtanza di i paràmetri induttori sincroni.
(2) Prublemi da nutà in a misurazione di l'induttanza sincrona
Per ottene una alta densità di putenza, a struttura di i mutori sincroni di magneti permanenti hè spessu pensata per esse più cumplessa, è u circuitu magneticu di u mutore hè più saturatu, chì si traduce in u paràmetru di induttanza sincrona di u mutore chì varieghja cù a saturazione di u mutore. u circuitu magneticu. In altri palori, i paràmetri cambieranu cù e cundizioni di u funziunamentu di u mutore, cumpletamente cù e cundizioni di uperazione nominali di i paràmetri di l'induttanza sincrona ùn ponu micca riflette accuratamente a natura di i paràmetri di u mutore. Dunque, hè necessariu di misurà i valori di l'induttanza in diverse cundizioni operative.
2.permanent magnet mutore synchronous mètudi misurazione inductance
Stu documentu raccoglie diversi metudi di misurazione di l'induttanza sincrona è face un paragone detallatu è analisi di elli. Questi metudi ponu esse categurizzati in dui tipi principali: test di carica diretta è test staticu indirettu. A prova statica hè ancu divisa in prova statica AC è prova statica DC. Oghje, a prima parte di i nostri "Metudi di prova di l'induttore sincronu" spiegà u metudu di prova di carica.
Literatura [1] introduce u principiu di u metudu di carica diretta. I mutori di magneti permanenti ponu generalmente esse analizati utilizendu a teoria di a doppia reazione per analizà u so funziunamentu di carica, è i diagrammi di fasi di u funziunamentu di u generatore è di u mutore sò mostrati in a Figura 1 sottu. L'angolo di putenza θ di u generatore hè pusitivu cù E0 chì supera U, l'angolo di u fattore di putenza φ hè pusitivu cù I sopra U, è l'angolo di u factor di putenza interna ψ hè pusitivu cù E0 chì supera I. L'angolo di putenza θ di u mutore hè pusitivu cù U chì supera E0, l'angolo di u fattore di putenza φ hè pusitivu cù U sopra à I, è l'angolo di u fattore di putenza interna ψ hè pusitivu cù I sopra à E0.
Fig. 1 Diagramma di fasi di u funziunamentu di u mutore sincronu di magnetu permanente
(a) Statu di u generatore (b) Statu di u mutore
Sicondu stu diagramma di fasi pò esse ottenutu: quandu u funziunamentu di carica di u mutore à magnetu permanente, a forza elettromotrice d'excitazione senza carica misurata E0, a tensione di terminale di l'armatura U, u currente I, l'angolo di fattore di putenza φ è l'angolo di putenza θ è cusì, pò esse acquistatu armatura. Courant de l'axe rectiligne, composante transversale Id = Isin (θ - φ) et Iq = Icos (θ - φ), alors Xd et Xq peuvent être obtenus à partir de l'équation suivante :
Quandu u generatore funziona:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Quandu u mutore funziona:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
I paràmetri di u statu fermu di i mutori sincroni di magneti permanenti cambianu cum'è e cundizioni di u funziunamentu di u mutore cambianu, è quandu u currente di l'armatura cambia, Xd è Xq cambianu. Dunque, quandu determinà i paràmetri, assicuratevi di indicà ancu e cundizioni di u funziunamentu di u mutore. (Quantità di corrente alternata è diretta di l'arbre o corrente di statore è angulu di fattore di putenza internu)
A difficultà principale quandu si misurà i paràmetri induttivi cù u metudu di carica diretta si trova in a misurazione di l'angolo di putenza θ. Comu sapemu, hè a differenza di l'angolo di fase trà a tensione terminale di u mutore U è a forza elettromotrice di eccitazione. Quandu u mutore funziona stabilmente, a tensione finale pò esse ottenuta direttamente, ma E0 ùn pò esse ottenuta direttamente, cusì pò esse ottenuta solu per un metudu indirettu per ottene un signale periodicu cù a listessa frequenza cum'è E0 è una differenza di fase fissa per rimpiazzà. E0 per fà un paragone di fasi cù a tensione finale.
I metudi tradiziunali indiretti sò:
1) in u slot d'armatura di u mutore in prova di pitch enterratu è a bobina originale di u mutore di parechje spire di filu finu cum'è una bobina di misurazione, per ottene a listessa fase cù l'avvolgimentu di u mutore sottu u signale di paragone di tensione di prova, per mezu di u paragone di l'angulu di u fattore di putenza pò esse acquistatu.
2) Installa un mutore sincronu nantu à l'arbre di u mutore in prova chì hè identicu à u mutore in prova. U metudu di misurazione di fasi di tensione [2], chì serà descrittu sottu, hè basatu annantu à stu principiu. U schema di cunnessione sperimentale hè mostratu in a Figura 2. U TSM hè u mutore sincronu di magnetu permanente in prova, l'ASM hè un mutore sincronu identicu chì hè ancu necessariu, u PM hè u primu mutore, chì pò esse sia un mutore sincronu sia un DC. mutore, B hè u frenu, è u DBO hè un oscilloscope dual beam. I fasi B è C di u TSM è ASM sò cunnessi à l'oscilloscope. Quandu u TSM hè cunnessu à una alimentazione trifase, l'oscilloscopiu riceve i signali VTSM è E0ASM. perchè i dui mutori sò identici è giranu in modu sincronu, u backpotential senza carica di u TSM di u tester è u backpotential senza carica di l'ASM, chì agisce cum'è generatore, E0ASM, sò in fase. Dunque, l'angolo di putenza θ, vale à dì, a diferenza di fase trà VTSM è E0ASM pò esse misurata.
Fig. 2 Schema di cablaggio sperimentale per a misurazione di l'angolo di putenza
Stu metudu ùn hè micca assai cumunimenti usatu, soprattuttu perchè: ① in u rotor shaft muntatu picculu mutore sincronu o rotary transformer necessaria à esse misurata mutore hà dui albero stese fine, chì hè spessu difficiule à fà. ② A precisione di a misurazione di l'angolo di putenza dipende largamente da l'altu cuntenutu armonicu di u VTSM è E0ASM, è se u cuntenutu armonicu hè relativamente grande, a precisione di a misura serà ridutta.
3) Per migliurà a precisione di a prova di l'angulu di putenza è a facilità d'utilizazione, avà più usu di sensori di pusizione per detectà u signale di pusizione di u rotore, è poi paragunà fasi cù l'approcciu di tensione finale.
U principiu di basa hè di installà un discu fotoelettricu prughjettatu o riflessu nantu à l'arbulu di u mutore sincronu di magnete permanente misuratu, u numeru di buchi distribuiti uniformemente nantu à u discu o marcatori bianchi è neri è u numeru di coppie di poli di u mutore sincronu in prova. . Quandu u discu gira una rivoluzione cù u mutore, u sensoru fotoelettricu riceve signali di pusizioni di u rotore è genera p impulsi di bassa tensione. Quandu u mutore hè in sincronia, a frequenza di stu signalu di pusizioni di u rotore hè uguale à a frequenza di a tensione di u terminal di l'armatura, è a so fase riflette a fase di a forza elettromotrice di eccitazione. U signale di impulsu di sincronizazione hè amplificatu da a forma, a sfasatura è a tensione di l'armatura di u mutore di prova per a comparazione di fasi per ottene a differenza di fase. Réglé lorsque le moteur à vide, la différence de phase est θ1 (approximativement à ce moment-là l'angle de puissance θ = 0), lorsque la charge est en marche, la différence de phase est θ2, puis la différence de phase θ2 - θ1 est mesurée. valore di l'angolo di putenza di carica di u mutore sincronu di magnete permanente. U schema schematicu hè mostratu in a Figura 3.
Fig. 3 Schematic schema di a misura di l 'angulu di putenza
Cum'è in u discu photoelectric uniformly coated cù marca neru è biancu hè più difficiuli, è quandu u magnetu permanente misurata poli mutore synchronous à u listessu tempu discu marcatu ùn pò esse cumuna cù l 'altri. Per a simplicità, pò ancu esse pruvati in l'arburetu di l'accionamentu di u mutore di magnete permanente impannillatu in un circhiu di cinta nera, rivestita da una marca bianca, a fonte di luce sensore fotoelettrica riflettente emessa da a luce riunita in questu cercolu nantu à a superficia di a cinta. In questu modu, ogni volta di u mutore, sensore fotoelettricu in u transistor photosensitive duvuta à riceve una luce riflessa è cunduzzione una volta, risultatu in un signalu di impulsu elettricu, dopu amplificazione è forma per ottene un signalu di paragone E1. da a testa mutore armature winding fine di ogni voltage di dui fasi, da u transformer voltage PT falà à un bassu voltage, mandatu à u comparator voltage, a furmazione di un rappresentante di a fase rettangulari di u signale impulsu voltage U1. U1 da a frequenza di p-divisione, a comparazione di u comparatore di fasi per ottene un paragone trà a fase è u comparatore di fasi. U1 da a frequenza di p-divisione, da u comparatore di fasa per paragunà a so differenza di fase cù u signale.
U difettu di u metudu di misurazione di l'angulu di putenza sopra hè chì a diffarenza trà e duie misurazioni deve esse fatta per ottene l'angolo di putenza. Pour éviter les deux quantités soustraites et réduire la précision, dans la mesure de la différence de phase de charge θ2, l'inversion du signal U2, la différence de phase mesurée est θ2'=180 ° - θ2, l'angle de puissance θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), qui convertit les deux quantités de la soustraction de la phase à l'addition. U diagramma di quantità di fasi hè mostratu in Fig.
Fig. 4 Principiu di u metudu di addizzioni di fasi per u calculu di a diferenza di fasi
Un altru mètudu migliuratu ùn aduprate micca a divisione di frequenza di signale di forma d'onda rettangulare di tensione, ma aduprate un microcomputer per registrà simultaneamente a forma d'onda di signale, rispettivamente, attraversu l'interfaccia di input, registrà a tensione senza carica è e forme d'onda di u signale di posizione di rotore U0, E0, è ancu. a tensione di carica è a pusizione di u rotore segnali di forma d'onda rettangulari U1, E1, è poi movendu e forme d'onda di e duie registrazioni relative l'una à l'altru finu à chì e forme d'onda di dui signali di forma d'onda rettangulari di tensione sò completamente sovrapposte, quandu a differenza di fase trà i dui rotori A diferenza di fase trà i dui signali di pusizioni di u rotore hè l'angolo di putenza; o spustà a forma d'onda à e duie forme d'onda di u segnu di a pusizione di u rotore coincidenu, allora a diferenza di fase trà i dui signali di tensione hè l'angolo di putenza.
Si deve esse nutatu chì u funziunamentu attuale senza carica di u mutore sincronu di magnete permanente, l'angolo di putenza ùn hè micca cero, soprattuttu per i picculi muturi, per via di l'operazione senza carica di perdita senza carica (cumprese a perdita di rame di stator, perdita di ferru, etc.). perdita meccanica, perdita stray) hè relativamente grande, se pensate chì l'angulu di putenza senza carica di zero, causarà un grande errore in a misurazione di l'angulu di putenza, chì pò ièssiri usatu per fà u mutore DC in u statu. di u mutore, a direzzione di u mutore è a testa di u mutore di teste cunsistenti, cù u mutore di DC, u mutore di DC pò curriri in u listessu statu, è u mutore di DC pò esse usatu cum'è un mutore di prova. Questu pò fà chì u mutore DC funziona in u statu di u mutore, a guida è a guida di u mutore di prova coherente cù u mutore DC per furnisce tutta a perdita di l'arbulu di u mutore di prova (cumprese a perdita di ferru, perdita meccanica, perdita stray, etc.). U metudu di ghjudiziu hè chì a putenza d'ingressu di u mutore di prova hè uguale à u cunsumu di rame di u stator, vale à dì, P1 = pCu, è a tensione è a corrente in fase. Questa volta a misurata θ1 currisponde à l'angolo di putenza di zero.
Riassuntu: i vantaghji di stu mètudu:
① U metudu di carica diretta pò misurà l'induttanza di saturazione di u statu fermu sottu diversi stati di carica, è ùn hà micca bisognu di una strategia di cuntrollu, chì hè intuitiva è simplice.
Perchè a misurazione hè fatta direttamente sottu a carica, l'effettu di saturazione è l'influenza di a corrente di demagnetizazione nantu à i paràmetri di induttanza pò esse cunsideratu.
Disvantages di stu metudu:
① U metudu di carica diretta deve misurà più quantità à u stessu tempu (tensione trifase, corrente trifase, angolo di fattore di putenza, etc.), a misurazione di l'angulu di putenza hè più difficiule, è a precisione di a prova di ogni quantità hà un impattu direttu nantu à a precisione di i calculi di i paràmetri, è ogni tipu d'errore in a prova di paràmetru hè faciule d'accumulà. Dunque, quandu aduprate u metudu di carica diretta per misurà i paràmetri, l'attenzione deve esse pagata à l'analisi di l'errore, è selezziunate una precisione più alta di u strumentu di prova.
② U valore di a forza elettromotrice di eccitazione E0 in stu metudu di misurazione hè direttamente rimpiazzatu da a tensione di terminale di u mutore senza carica, è questa approssimazione porta ancu errori inerenti. Perchè, u puntu di funziunamentu di u magnetu permanente cambia cù a carica, chì significa chì in diverse correnti di stator, a permeabilità è a densità di flussu di u magnetu permanente sò diffirenti, cusì a forza elettromotrice di eccitazione risultante hè ancu diversa. In questu modu, ùn hè micca assai precisu per rimpiazzà a forza elettromotrice di eccitazione in cundizione di carica cù a forza elettromotrice di eccitazione senza carica.
Referenze
[1] Tang Renyuan et al. Teoria è disignu muderni di u mutore di magneti permanenti. Beijing: Machinery Industry Press. marzu 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Tecnulugia di Motore à Magneti Permanenti, Disegnu è Applicazioni, 2ª ed. New York: Marcel Dekker, 2002: 170~171
Copyright: Questu articulu hè una ristampa di u WeChat public number motor peek (电机极客), u ligame originalehttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
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Tempu di post: Jul-18-2024