I. Het doel en de betekenis van het meten van synchrone inductie
(1) Doel van het meten van de parameters van synchrone inductie (dwz kruisasinductie)
De AC- en DC-inductieparameters zijn de twee belangrijkste parameters in een synchrone motor met permanente magneet. Hun nauwkeurige registratie is de voorwaarde en basis voor de berekening van motorkarakteristieken, dynamische simulatie en snelheidsregeling. De synchrone inductie kan worden gebruikt om veel stabiele eigenschappen te berekenen, zoals arbeidsfactor, efficiëntie, koppel, ankerstroom, vermogen en andere parameters. In het besturingssysteem van een permanente magneetmotor die vectorbesturing gebruikt, zijn de synchrone inductorparameters direct betrokken bij het besturingsalgoritme, en de onderzoeksresultaten tonen aan dat in het zwakke magnetische gebied de onnauwkeurigheid van de motorparameters kan leiden tot een aanzienlijke vermindering van het koppel en macht. Dit toont het belang aan van synchrone inductorparameters.
(2) Problemen die moeten worden opgemerkt bij het meten van synchrone inductantie
Om een hoge vermogensdichtheid te verkrijgen, is de structuur van synchrone motoren met permanente magneten vaak complexer ontworpen en is het magnetische circuit van de motor meer verzadigd, wat ertoe leidt dat de synchrone inductieparameter van de motor varieert met de verzadiging van de motor. het magnetische circuit. Met andere woorden, de parameters zullen veranderen met de bedrijfsomstandigheden van de motor, volledig met de nominale bedrijfsomstandigheden van de synchrone inductieparameters die de aard van de motorparameters niet nauwkeurig kunnen weergeven. Daarom is het noodzakelijk om de inductantiewaarden onder verschillende bedrijfsomstandigheden te meten.
2. permanente magneetmotor synchrone inductiemeetmethoden
Dit artikel verzamelt verschillende methoden voor het meten van synchrone inductie en maakt een gedetailleerde vergelijking en analyse ervan. Deze methoden kunnen grofweg worden onderverdeeld in twee hoofdtypen: directe belastingstest en indirecte statische test. Statisch testen is verder onderverdeeld in statische AC-tests en statische DC-tests. Vandaag wordt in de eerste aflevering van onze "Synchrone Inductor Testmethoden" de belastingstestmethode uitgelegd.
Literatuur [1] introduceert het principe van de directe belastingmethode. Permanente magneetmotoren kunnen meestal worden geanalyseerd met behulp van de dubbele reactietheorie om hun belastingswerking te analyseren. De fasediagrammen van de werking van de generator en de motor worden weergegeven in figuur 1 hieronder. De vermogenshoek θ van de generator is positief als E0 groter is dan U, de vermogensfactorhoek φ is positief als I groter is dan U, en de interne vermogensfactorhoek ψ is positief als E0 groter is dan I. De vermogenshoek θ van de motor is positief als Als U E0 overschrijdt, is de arbeidsfactorhoek φ positief, waarbij U groter is dan I, en de interne arbeidsfactorhoek ψ is positief, waarbij I groter is dan E0.
Afb. 1 Fasediagram van de werking van een synchrone motor met permanente magneet
(a)Generatorstatus (b) Motorstatus
Volgens dit fasediagram kan worden verkregen: wanneer de permanente magneetmotor wordt belast, kunnen de gemeten nullast-excitatie-elektromotorische kracht E0, de ankerklemspanning U, de stroom I, de arbeidsfactorhoek φ en de vermogenshoek θ enzovoort worden verkregen. stroom van de rechte as, dwarsascomponent Id = Isin (θ - φ) en Iq = Icos (θ - φ), dan kunnen Xd en Xq worden verkregen uit de volgende vergelijking:
Wanneer de generator draait:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Wanneer de motor draait:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
De steady-state-parameters van synchrone motoren met permanente magneet veranderen naarmate de bedrijfsomstandigheden van de motor veranderen, en wanneer de ankerstroom verandert, veranderen zowel Xd als Xq. Zorg er daarom voor dat u bij het bepalen van de parameters ook de bedrijfsomstandigheden van de motor aangeeft. (Hoeveelheid wissel- en gelijkstroom of statorstroom en interne arbeidsfactorhoek)
De grootste moeilijkheid bij het meten van de inductieve parameters met de directe belastingmethode ligt in het meten van de vermogenshoek θ. Zoals we weten is dit het fasehoekverschil tussen de motorklemspanning U en de elektromotorische excitatiekracht. Wanneer de motor stabiel draait, kan de eindspanning direct worden verkregen, maar E0 kan niet direct worden verkregen, dus kan deze alleen worden verkregen via een indirecte methode om een periodiek signaal te verkrijgen met dezelfde frequentie als E0 en een vast faseverschil om te vervangen E0 om een fasevergelijking met de eindspanning te maken.
De traditionele indirecte methoden zijn:
1) in de ankersleuf van de te testen motor, begraven steek en de originele spoel van verschillende windingen fijne draad als meetspoel, om dezelfde fase te verkrijgen met het motorwikkeling onder testspanningsvergelijkingssignaal, door de vergelijking van de arbeidsfactorhoek kan worden verkregen.
2) Installeer een synchrone motor op de as van de te testen motor die identiek is aan de te testen motor. De spanningsfasemeetmethode [2], die hieronder zal worden beschreven, is op dit principe gebaseerd. Het experimentele aansluitschema wordt weergegeven in figuur 2. De TSM is de synchrone motor met permanente magneet die wordt getest, de ASM is een identieke synchrone motor die bovendien nodig is, de PM is de drijvende kracht, die een synchrone motor of een DC-motor kan zijn. motor, B is de rem en de DBO is een oscilloscoop met dubbele straal. De fasen B en C van de TSM en ASM zijn verbonden met de oscilloscoop. Wanneer de TSM wordt aangesloten op een driefasige voeding, ontvangt de oscilloscoop de signalen VTSM en E0ASM. Omdat de twee motoren identiek zijn en synchroon draaien, zijn het nullast-achterpotentiaal van de TSM van de tester en het nullast-achterpotentiaal van de ASM, die als generator fungeert, E0ASM, in fase. Daarom kan de vermogenshoek θ, dwz het faseverschil tussen VTSM en E0ASM, worden gemeten.
Fig. 2 Experimenteel bedradingsschema voor het meten van de vermogenshoek
Deze methode wordt niet erg vaak gebruikt, vooral omdat: ① in de rotoras gemonteerde kleine synchrone motor of roterende transformator die moet worden gemeten, de motor twee uitgestrekte aseinden heeft, wat vaak moeilijk te doen is. ② De nauwkeurigheid van de vermogenshoekmeting hangt grotendeels af van de hoge harmonische inhoud van de VTSM en E0ASM, en als de harmonische inhoud relatief groot is, zal de nauwkeurigheid van de meting afnemen.
3) Om de nauwkeurigheid en het gebruiksgemak van de vermogenshoektest te verbeteren, wordt nu meer gebruik gemaakt van positiesensoren om het rotorpositiesignaal te detecteren, en vervolgens fasevergelijking met de eindspanningsbenadering
Het basisprincipe is het installeren van een geprojecteerde of gereflecteerde foto-elektrische schijf op de as van de gemeten synchrone motor met permanente magneet, het aantal gelijkmatig verdeelde gaten op de schijf of zwart-witte markeringen en het aantal polenparen van de te testen synchrone motor . Wanneer de schijf één omwenteling met de motor draait, ontvangt de foto-elektrische sensor p-rotorpositiesignalen en genereert p-laagspanningspulsen. Wanneer de motor synchroon loopt, is de frequentie van dit rotorpositiesignaal gelijk aan de frequentie van de ankerklemspanning, en weerspiegelt de fase de fase van de elektromotorische excitatiekracht. Het synchronisatiepulssignaal wordt versterkt door vormgeving, faseverschuiving en de testmotorankerspanning voor fasevergelijking om het faseverschil te verkrijgen. Ingesteld wanneer de motor onbelast werkt, is het faseverschil θ1 (bij benadering is op dit moment de vermogenshoek θ = 0), wanneer de belasting loopt, is het faseverschil θ2, en vervolgens is het faseverschil θ2 - θ1 het gemeten Permanente magneet synchrone motor belastingshoekwaarde. Het schematische diagram wordt getoond in Figuur 3.
Fig. 3 Schematisch diagram van krachthoekmeting
Omdat bij de foto-elektrische schijf het uniform bedekken met een zwart-witte markering moeilijker is, en wanneer de gemeten permanente magneetsynchrone motorpolen tegelijkertijd de markeringsschijf niet met elkaar gemeen kunnen hebben. Voor de eenvoud kan de motoraandrijfas met permanente magneet ook worden getest, gewikkeld in een cirkel van zwarte tape, bedekt met een witte markering, waarbij de reflecterende foto-elektrische sensorlichtbron wordt uitgezonden door het licht dat zich in deze cirkel op het oppervlak van de tape verzamelt. Op deze manier ontvangt elke omwenteling van de motor, de foto-elektrische sensor in de lichtgevoelige transistor één keer gereflecteerd licht en geleiding, wat resulteert in een elektrisch pulssignaal, na versterking en vormgeving om een vergelijkingssignaal E1 te krijgen. vanaf het testmotorankerwikkelinguiteinde van elke tweefasige spanning, door de spanningstransformator PT tot een lage spanning, verzonden naar de spanningsvergelijker, de vorming van een vertegenwoordiger van de rechthoekige fase van het spanningspulssignaal U1. U1 door de p-verdelingsfrequentie, de fasevergelijkervergelijking om een vergelijking te krijgen tussen de fase en de fasevergelijker. U1 door de p-verdelingsfrequentie, door de fasevergelijker om het faseverschil ervan met het signaal te vergelijken.
De tekortkoming van de bovenstaande methode voor het meten van de krachthoek is dat het verschil tussen de twee metingen moet worden gemaakt om de krachthoek te verkrijgen. Om te voorkomen dat de twee afgetrokken grootheden worden afgetrokken en de nauwkeurigheid te verminderen, is bij het meten van het belastingsfaseverschil θ2, de U2-signaalomkering, het gemeten faseverschil θ2'=180 ° - θ2, de vermogenshoek θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), die de twee grootheden omzet van het aftrekken van de fase naar de optelling. Het fasehoeveelheidsdiagram wordt getoond in figuur 4.
Fig. 4 Principe van de faseoptellingmethode voor het berekenen van faseverschil
Een andere verbeterde methode maakt geen gebruik van de signaalfrequentieverdeling van de rechthoekige golfvorm, maar gebruikt een microcomputer om tegelijkertijd de signaalgolfvorm op te nemen via de ingangsinterface, de nullastspanning en de rotorpositiesignaalgolfvormen U0, E0 op te nemen, evenals de belastingsspanning en de rotorpositie rechthoekige golfvormsignalen U1, E1, en verplaats vervolgens de golfvormen van de twee opnames ten opzichte van elkaar totdat de golfvormen van twee rechthoekige spanningsgolfvormsignalen volledig overlappend zijn, wanneer het faseverschil tussen de twee rotoren het faseverschil tussen de twee rotorpositiesignalen bevindt zich de krachthoek; of verplaats de golfvorm naar de twee rotorpositiesignaalgolfvormen samenvallen, dan is het faseverschil tussen de twee spanningssignalen de vermogenshoek.
Er moet op worden gewezen dat bij de feitelijke onbelaste werking van een synchrone motor met permanente magneet de vermogenshoek niet nul is, vooral niet bij kleine motoren, als gevolg van onbelaste werking van nullastverlies (inclusief statorkoperverlies, ijzerverlies, mechanisch verlies, strooiverlies) is relatief groot. Als u denkt dat de nullastvermogenshoek nul is, zal dit een grote fout veroorzaken bij het meten van de vermogenshoek, die kan worden gebruikt om de DC-motor in de staat te laten draaien van de motor, de richting van de besturing en de testmotorbesturing consistent, met de DC-motorbesturing kan de DC-motor in dezelfde staat draaien en kan de DC-motor als testmotor worden gebruikt. Dit kan ervoor zorgen dat de DC-motor in de motorstatus draait, de besturing en de testmotorbesturing consistent zijn met de DC-motor om al het asverlies van de testmotor te leveren (inclusief ijzerverlies, mechanisch verlies, verdwaald verlies, enz.). De beoordelingsmethode is dat het ingangsvermogen van de testmotor gelijk is aan het koperverbruik van de stator, dat wil zeggen P1 = pCu, en de spanning en stroom in fase. Deze keer komt de gemeten θ1 overeen met de krachthoek nul.
Samenvatting: de voordelen van deze methode:
① De directe belastingsmethode kan de verzadigingsinductie in stabiele toestand onder verschillende belastingstoestanden meten en vereist geen regelstrategie, die intuïtief en eenvoudig is.
Omdat de meting direct onder belasting wordt uitgevoerd, kan rekening worden gehouden met het verzadigingseffect en de invloed van de demagnetisatiestroom op de inductieparameters.
Nadelen van deze methode:
① Bij de directe belastingsmethode moeten meer hoeveelheden tegelijkertijd worden gemeten (driefasige spanning, driefasige stroom, arbeidsfactorhoek, enz.), Het meten van de vermogenshoek is moeilijker en de nauwkeurigheid van de test van elke grootheid heeft een directe invloed op de nauwkeurigheid van parameterberekeningen, en allerlei soorten fouten in de parametertest zijn gemakkelijk te accumuleren. Daarom moet bij het gebruik van de directe belastingmethode om de parameters te meten aandacht worden besteed aan de foutanalyse en een hogere nauwkeurigheid van het testinstrument selecteren.
② De waarde van de elektromotorische kracht E0 bij deze meetmethode wordt direct vervangen door de spanning op de motorklem bij nullast, en deze benadering brengt ook inherente fouten met zich mee. Omdat het werkpunt van de permanente magneet verandert met de belasting, wat betekent dat bij verschillende statorstromen de permeabiliteit en fluxdichtheid van de permanente magneet verschillend zijn, zodat de resulterende excitatie-elektromotorische kracht ook anders is. Op deze manier is het niet erg nauwkeurig om de elektromotorische excitatiekracht onder belasting te vervangen door de elektromotorische excitatiekracht bij nullast.
Referenties
[1] Tang Renyuan et al. Moderne theorie en ontwerp van permanente magneetmotoren. Peking: Pers voor de machine-industrie. Maart 2011
[2] JF Gieras, M. Wing. Permanente magneetmotortechnologie, ontwerp en toepassingen, 2e ed. New York: Marcel Dekker, 2002: 170 ~ 171
Copyright: Dit artikel is een herdruk van de WeChat public number motor peek(电机极客), de originele linkhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Dit artikel vertegenwoordigt niet de standpunten van ons bedrijf. Als u een andere mening of mening heeft, corrigeer ons dan!
Posttijd: 18 juli 2024