Մշտական ​​մագնիսական շարժիչների համաժամանակյա ինդուկտիվության չափում

I. Սինխրոն ինդուկտիվության չափման նպատակը և նշանակությունը
(1) Սինխրոն ինդուկտիվության պարամետրերի չափման նպատակը (այսինքն՝ խաչաձև ինդուկտիվություն)
AC և DC ինդուկտիվության պարամետրերը մշտական ​​մագնիսների համաժամանակյա շարժիչի երկու ամենակարևոր պարամետրերն են: Դրանց ճշգրիտ ձեռքբերումը շարժիչի բնութագրերի հաշվարկման, դինամիկ մոդելավորման և արագության վերահսկման նախապայմանն ու հիմքն է: Սինխրոն ինդուկտիվությունը կարող է օգտագործվել կայուն վիճակի բազմաթիվ հատկությունների հաշվարկման համար, ինչպիսիք են հզորության գործակիցը, արդյունավետությունը, ոլորող մոմենտը, խարիսխի հոսանքը, հզորությունը և այլ պարամետրեր: Մշտական ​​մագնիսական շարժիչի կառավարման համակարգում՝ օգտագործելով վեկտորային կառավարում, համաժամանակյա ինդուկտորային պարամետրերը ուղղակիորեն ներգրավված են կառավարման ալգորիթմի մեջ, և հետազոտության արդյունքները ցույց են տալիս, որ թույլ մագնիսական շրջանում շարժիչի պարամետրերի անճշտությունը կարող է հանգեցնել ոլորող մոմենտի զգալի նվազմանը: և իշխանություն։ Սա ցույց է տալիս սինխրոն ինդուկտորի պարամետրերի կարևորությունը:
(2) Խնդիրներ, որոնք պետք է նշվեն համաժամանակյա ինդուկտիվության չափման ժամանակ
Բարձր հզորության խտություն ստանալու համար մշտական ​​մագնիսների համաժամանակյա շարժիչների կառուցվածքը հաճախ նախագծված է ավելի բարդ, իսկ շարժիչի մագնիսական միացումն ավելի հագեցած է, ինչը հանգեցնում է շարժիչի համաժամանակյա ինդուկտիվության պարամետրի փոփոխմանը։ մագնիսական միացում. Այլ կերպ ասած, պարամետրերը կփոխվեն շարժիչի աշխատանքային պայմանների հետ, ամբողջությամբ գնահատված աշխատանքային պայմանների հետ համաժամանակյա ինդուկտիվության պարամետրերը չեն կարող ճշգրիտ արտացոլել շարժիչի պարամետրերի բնույթը: Հետեւաբար, անհրաժեշտ է չափել ինդուկտիվության արժեքները տարբեր աշխատանքային պայմաններում:
2. մշտական ​​մագնիս շարժիչի համաժամանակյա ինդուկտիվության չափման մեթոդներ
Այս հոդվածը հավաքում է սինխրոն ինդուկտիվության չափման տարբեր մեթոդներ և կատարում դրանց մանրամասն համեմատություն և վերլուծություն: Այս մեթոդները կարելի է մոտավորապես դասակարգել երկու հիմնական տեսակի՝ ուղղակի բեռի փորձարկում և անուղղակի ստատիկ փորձարկում: Ստատիկ փորձարկումը հետագայում բաժանվում է AC ստատիկ փորձարկման և DC ստատիկ փորձարկման: Այսօր մեր «Սինխրոն ինդուկտորի փորձարկման մեթոդների» առաջին մասը կբացատրի բեռնվածության փորձարկման մեթոդը:

Գրականությունը [1] ներկայացնում է ուղղակի բեռնվածքի մեթոդի սկզբունքը։ Մշտական ​​մագնիսական շարժիչները սովորաբար կարող են վերլուծվել՝ օգտագործելով կրկնակի ռեակցիայի տեսությունը՝ վերլուծելու դրանց բեռի աշխատանքը, իսկ գեներատորի և շարժիչի շահագործման փուլային դիագրամները ներկայացված են ստորև նկար 1-ում: Գեներատորի հզորության θ անկյունը դրական է, երբ E0-ը գերազանցում է U-ն, ուժի գործակցի անկյունը φ դրական է, երբ I-ը գերազանցում է U-ին, իսկ ներքին հզորության գործոնի անկյունը ψ դրական է, երբ E0-ն գերազանցում է I-ը: Շարժիչի հզորության θ անկյունը դրական է U-ը գերազանցում է E0-ը, ուժի գործակցի անկյունը φ դրական է, երբ U-ն գերազանցում է I-ը, իսկ ներքին հզորության գործակցի անկյունը ψ դրական է, երբ I-ը գերազանցում է E0-ը:

Նկ. 1 Մշտական ​​մագնիսի համաժամանակյա շարժիչի շահագործման փուլային դիագրամ
ա) գեներատորի վիճակը (բ) շարժիչի վիճակը

Ըստ այս փուլային դիագրամի կարելի է ստանալ. երբ մշտական ​​մագնիսով շարժիչի բեռնվածքի աշխատանքը, չափված առանց բեռի գրգռման էլեկտրաշարժիչ ուժը E0, արմատուրայի տերմինալային լարումը U, ընթացիկ I, ուժի գործակից անկյուն φ և հզորության անկյուն θ և այլն, կարելի է ձեռք բերել խարիսխ: ուղիղ առանցքի հոսանքը, խաչաձև առանցքի բաղադրիչ Id = Isin (θ - φ) և Iq = Icos (θ - φ), ապա Xd և Xq կարելի է ստանալ հետևյալից. հավասարում:

Երբ գեներատորը աշխատում է.

Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)

Երբ շարժիչը աշխատում է.

Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)

Մշտական ​​մագնիսի համաժամանակյա շարժիչների կայուն վիճակի պարամետրերը փոխվում են, երբ փոխվում են շարժիչի աշխատանքային պայմանները, և երբ արմատուրայի հոսանքը փոխվում է, փոխվում են և՛ Xd, և՛ Xq: Հետևաբար, պարամետրերը որոշելիս համոզվեք, որ նշեք նաև շարժիչի շահագործման պայմանները: (Փոփոխական և ուղղակի լիսեռի հոսանքի կամ ստատորի հոսանքի և ներքին հզորության գործոնի անկյունի քանակը)

Ուղղակի բեռնվածքի մեթոդով ինդուկտիվ պարամետրերը չափելու հիմնական դժվարությունը կայանում է հզորության θ անկյունի չափման մեջ: Ինչպես գիտենք, դա շարժիչի տերմինալի U լարման և գրգռման էլեկտրաշարժիչ ուժի միջև փուլային անկյան տարբերությունն է: Երբ շարժիչը կայուն աշխատում է, վերջնական լարումը կարելի է ուղղակիորեն ստանալ, բայց E0-ը հնարավոր չէ ստանալ ուղղակիորեն, ուստի այն կարելի է ստանալ միայն անուղղակի մեթոդով՝ E0-ի նման հաճախականությամբ պարբերական ազդանշան ստանալու և ֆիքսված փուլային տարբերությամբ փոխարինելու համար: E0 վերջնական լարման հետ փուլային համեմատություն կատարելու համար:

Ավանդական անուղղակի մեթոդներն են.
1) փորձարկման տակ գտնվող շարժիչի արմատուրային բնիկում թաղված սկիպիդարը և շարժիչի սկզբնական կծիկը նուրբ մետաղալարերի մի քանի պտույտների մեջ՝ որպես չափիչ կծիկ, որպեսզի շարժիչի ոլորուն հետ նույն փուլը ստանանք փորձնական լարման համեմատության ազդանշանի ներքո՝ համեմատության միջոցով. հզորության գործոնի անկյունը կարելի է ձեռք բերել:
2) Փորձարկվող շարժիչի լիսեռի վրա տեղադրեք համաժամանակյա շարժիչ, որը նույնական է փորձարկվող շարժիչին: Լարման փուլի չափման մեթոդը [2], որը նկարագրվելու է ստորև, հիմնված է այս սկզբունքի վրա։ Փորձարարական միացման դիագրամը ներկայացված է Նկար 2-ում: TSM-ը մշտական ​​մագնիսով համաժամանակյա շարժիչն է, որը փորձարկվում է, ASM-ը նույնական համաժամանակյա շարժիչ է, որը լրացուցիչ պահանջվում է, PM-ը հիմնական շարժիչն է, որը կարող է լինել կամ համաժամանակյա շարժիչ կամ հաստատուն հոսանք: շարժիչը, B-ն արգելակն է, իսկ DBO-ն երկակի ճառագայթային օսցիլոսկոպ է: TSM-ի և ASM-ի B և C փուլերը միացված են օսցիլոսկոպ. Երբ TSM-ը միացված է եռաֆազ սնուցման աղբյուրին, օսցիլոսկոպը ստանում է VTSM և E0ASM ազդանշանները: քանի որ երկու շարժիչները նույնական են և համաժամանակյա պտտվում են, փորձարկողի TSM-ի առանց բեռի հետադարձ պոտենցիալը և որպես գեներատոր հանդես եկող ASM-ի առանց բեռի հետադարձ պոտենցիալը՝ E0ASM, գտնվում են փուլում: Հետևաբար, հզորության θ անկյունը, այսինքն՝ VTSM-ի և E0ASM-ի միջև փուլային տարբերությունը կարող է չափվել:

Նկ. 2 Փորձարարական միացման դիագրամ հզորության անկյունը չափելու համար

Այս մեթոդը շատ տարածված չէ, հիմնականում այն ​​պատճառով, որ. ① ռոտորի լիսեռում տեղադրված փոքր համաժամանակյա շարժիչը կամ պտտվող տրանսֆորմատորը, որը պետք է չափվի, շարժիչն ունի երկու լիսեռ ձգված ծայր, ինչը հաճախ դժվար է անել: ② Հզորության անկյունի չափման ճշգրտությունը մեծապես կախված է VTSM-ի և E0ASM-ի բարձր ներդաշնակության պարունակությունից, և եթե ներդաշնակության պարունակությունը համեմատաբար մեծ է, չափման ճշգրտությունը կնվազի:
3) Էլեկտրաէներգիայի անկյան փորձարկման ճշգրտությունը և օգտագործման հեշտությունը բարելավելու համար այժմ ավելի շատ օգտագործեք դիրքի սենսորները՝ ռոտորի դիրքի ազդանշանը հայտնաբերելու համար, այնուհետև փուլային համեմատությունը վերջնական լարման մոտեցման հետ
Հիմնական սկզբունքը չափված մշտական ​​մագնիսով համաժամանակյա շարժիչի լիսեռի վրա նախագծված կամ արտացոլված ֆոտոէլեկտրական սկավառակի տեղադրումն է, սկավառակի վրա հավասարաչափ բաշխված անցքերի կամ սև ու սպիտակ մարկերների և փորձարկվող համաժամանակյա շարժիչի զույգ բևեռների քանակը: . Երբ սկավառակը շարժիչի հետ մեկ պտույտ է կատարում, ֆոտոէլեկտրական սենսորը ստանում է p ռոտորի դիրքի ազդանշաններ և առաջացնում է p ցածր լարման իմպուլսներ: Երբ շարժիչը աշխատում է համաժամանակյա, ռոտորի դիրքի այս ազդանշանի հաճախականությունը հավասար է խարիսխի տերմինալի լարման հաճախականությանը, և դրա փուլը արտացոլում է գրգռման էլեկտրաշարժիչ ուժի փուլը: Համաժամացման իմպուլսային ազդանշանն ուժեղացվում է ձևավորման, փուլային տեղաշարժի և փորձնական շարժիչի խարիսխի լարման միջոցով փուլային համեմատության համար՝ ֆազային տարբերությունը ստանալու համար: Շարժիչի առանց բեռի շահագործման ժամանակ սահմանեք փուլային տարբերությունը θ1 (մոտավորապես, որ այս պահին հզորության անկյունը θ = 0), երբ բեռը աշխատում է, փուլային տարբերությունը θ2 է, ապա փուլային տարբերությունը θ2 - θ1 է չափված: մշտական ​​մագնիս համաժամանակյա շարժիչի բեռնվածքի հզորության անկյան արժեքը: Սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է Նկար 3-ում:

Նկ. 3 Հզորության անկյունի չափման սխեմատիկ դիագրամ

Քանի որ ֆոտոէլեկտրական սկավառակում միատեսակ պատված սև և սպիտակ նշանով ավելի դժվար է, և երբ չափվում է մշտական ​​մագնիսով համաժամանակյա շարժիչի բևեռները, միաժամանակ նշումով սկավառակը չի կարող ընդհանուր լինել միմյանց հետ: Պարզության համար կարող է փորձարկվել նաև մշտական ​​մագնիսով շարժիչի շարժիչ լիսեռում, որը փաթաթված է սև ժապավենի շրջանակով, որը պատված է սպիտակ նշանով, ռեֆլեկտիվ ֆոտոէլեկտրական սենսորային լույսի աղբյուրը, որն արտանետվում է ժապավենի մակերեսին այս շրջանակում հավաքված լույսից: Այսպիսով, շարժիչի յուրաքանչյուր շրջադարձ, ֆոտոէլեկտրական սենսորը ֆոտոզգայուն տրանզիստորի մեջ մեկ անգամ ստանում է արտացոլված լույս և հաղորդունակություն, որի արդյունքում ուժեղացումից և ձևավորումից հետո ստացվում է համեմատական ​​ազդանշան E1: ցանկացած երկփուլ լարման փորձարկման շարժիչի խարիսխի ոլորուն ավարտից, PT տրանսֆորմատորի միջոցով իջնում ​​է ցածր լարման, ուղարկվում է լարման համեմատիչ, ձևավորվում է U1 լարման իմպուլսային ազդանշանի ուղղանկյուն փուլի ներկայացուցչի ձևավորում: U1 ըստ p-բաժանման հաճախականության, փուլային համեմատիչի համեմատություն՝ փուլի և փուլային համեմատության համեմատություն ստանալու համար: U1-ը p-բաժանման հաճախականությամբ, փուլային համեմատիչով` համեմատելու իր փուլային տարբերությունը ազդանշանի հետ:
Հզորության անկյունի չափման վերը նշված մեթոդի թերությունն այն է, որ երկու չափումների միջև տարբերությունը պետք է արվի հզորության անկյունը ստանալու համար: Երկու հանված մեծություններից խուսափելու և ճշգրտությունը նվազեցնելու համար բեռի փուլային տարբերության θ2, U2 ազդանշանի հակադարձ չափման ժամանակ, չափված փուլային տարբերությունը θ2'=180 ° - θ2 է, հզորության անկյունը θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), որը փոխակերպում է երկու մեծությունները փուլի հանումից դեպի գումարում: Ֆազային քանակի դիագրամը ներկայացված է Նկար 4-ում:

Նկ. 4 Ֆազային տարբերությունների հաշվարկման փուլային ավելացման մեթոդի սկզբունքը

Մեկ այլ բարելավված մեթոդ չի օգտագործում լարման ուղղանկյուն ալիքի ձևի ազդանշանի հաճախականության բաժանումը, այլ օգտագործում է միկրոհամակարգիչ՝ ազդանշանի ալիքի ձևը միաժամանակ գրանցելու համար, համապատասխանաբար, մուտքային միջերեսի միջոցով, գրանցում է առանց բեռնվածության լարման և ռոտորի դիրքի ազդանշանի U0, E0 ալիքի ձևերը, ինչպես նաև բեռնվածքի լարումը և ռոտորի դիրքը ուղղանկյուն ալիքի ձևը ազդանշան է տալիս U1, E1 և այնուհետև տեղափոխում երկու ձայնագրությունների ալիքային ձևերը միմյանց նկատմամբ, մինչև երկու լարման ուղղանկյուն ալիքային ազդանշանների ալիքի ձևերը ամբողջությամբ համընկնեն, երբ երկու ռոտորների միջև փուլային տարբերությունը Ռոտորի դիրքի երկու ազդանշանների միջև փուլային տարբերությունը հզորության անկյունն է. կամ տեղափոխել ալիքի ձևը ռոտորի դիրքի երկու ազդանշանի ալիքի ձևերի վրա, որոնք համընկնում են, ապա երկու լարման ազդանշանների միջև փուլային տարբերությունը հզորության անկյունն է:
Հարկ է նշել, որ մշտական ​​մագնիսների համաժամանակյա շարժիչի փաստացի առանց բեռնվածության աշխատանքը, հզորության անկյունը զրոյական չէ, հատկապես փոքր շարժիչների համար, առանց բեռի շահագործման առանց բեռի կորստի (ներառյալ ստատորի պղնձի կորուստը, երկաթի կորուստը, մեխանիկական կորուստ, մոլորված կորուստ) համեմատաբար մեծ է, եթե կարծում եք, որ առանց բեռի հզորության անկյունը զրոյական է, ապա դա մեծ սխալ կառաջացնի հզորության անկյան չափման մեջ, որը կարող է օգտագործվել DC-ն պատրաստելու համար։ շարժիչը աշխատում է շարժիչի վիճակում, ղեկի ուղղությունը և փորձնական շարժիչի ղեկը համահունչ են, DC շարժիչի ղեկի հետ, DC շարժիչը կարող է աշխատել նույն վիճակում, իսկ DC շարժիչը կարող է օգտագործվել որպես փորձարկման շարժիչ: Սա կարող է ստիպել DC շարժիչը աշխատել շարժիչի վիճակում, ղեկը և փորձնական շարժիչի ղեկը համապատասխանեցնել DC շարժիչին՝ ապահովելով փորձնական շարժիչի լիսեռի ամբողջ կորուստը (ներառյալ երկաթի կորուստը, մեխանիկական կորուստը, թափառող կորուստը և այլն): Դատաստանի մեթոդն այն է, որ փորձարկման շարժիչի մուտքային հզորությունը հավասար է ստատորի պղնձի սպառմանը, այսինքն՝ P1 = pCu, իսկ լարմանն ու հոսանքին փուլային փուլում: Այս անգամ չափված θ1-ը համապատասխանում է զրոյի հզորության անկյունին։
Ամփոփում՝ այս մեթոդի առավելությունները.
① Ուղղակի ծանրաբեռնվածության մեթոդը կարող է չափել կայուն վիճակի հագեցվածության ինդուկտիվությունը տարբեր բեռի վիճակներում և չի պահանջում կառավարման ռազմավարություն, որը ինտուիտիվ է և պարզ:
Քանի որ չափումը կատարվում է անմիջապես բեռի տակ, կարելի է հաշվի առնել հագեցվածության ազդեցությունը և ապամագնիսացման հոսանքի ազդեցությունը ինդուկտիվության պարամետրերի վրա:
Այս մեթոդի թերությունները.
① Ուղղակի բեռի մեթոդը պետք է միաժամանակ չափի ավելի շատ քանակություններ (եռաֆազ լարում, եռաֆազ հոսանք, հզորության գործոնի անկյուն և այլն), հզորության անկյան չափումն ավելի դժվար է, և փորձարկման ճշգրտությունը։ Յուրաքանչյուր մեծություն ուղղակիորեն ազդում է պարամետրերի հաշվարկների ճշգրտության վրա, և պարամետրերի թեստի բոլոր տեսակի սխալները հեշտ է կուտակել: Հետևաբար, պարամետրերը չափելու համար ուղղակի բեռնվածքի մեթոդն օգտագործելիս պետք է ուշադրություն դարձնել սխալի վերլուծությանը և ընտրել փորձարկման գործիքի ավելի բարձր ճշգրտություն:
② Այս չափման մեթոդում գրգռման էլեկտրաշարժիչ ուժի E0 արժեքը ուղղակիորեն փոխարինվում է շարժիչի տերմինալի լարմամբ առանց բեռի, և այս մոտարկումը նաև բերում է բնորոշ սխալներ: Քանի որ մշտական ​​մագնիսի գործառնական կետը փոխվում է բեռի հետ, ինչը նշանակում է, որ ստատորի տարբեր հոսանքների դեպքում մշտական ​​մագնիսների թափանցելիությունը և հոսքի խտությունը տարբեր են, հետևաբար, առաջացող գրգռման էլեկտրաշարժիչ ուժը նույնպես տարբեր է: Այս կերպ շատ ճշգրիտ չէ բեռնվածության պայմաններում գրգռման էլեկտրաշարժիչ ուժը փոխարինել գրգռման էլեկտրաշարժիչ ուժով առանց բեռի:
Հղումներ
[1] Թանգ Ռենյուան ​​և այլք։ Ժամանակակից մշտական ​​մագնիսի շարժիչի տեսություն և դիզայն: Պեկին: Machinery Industry Press. 2011 թվականի մարտ
[2] JF Gieras, M. Wing. Մշտական ​​մագնիս շարժիչի տեխնոլոգիա, դիզայն և կիրառություն, 2-րդ հրատ. Նյու Յորք՝ Մարսել Դեկեր, 2002:170~171
Հեղինակային իրավունք. Այս հոդվածը WeChat-ի հանրային համարի շարժիչի ակնարկի (电机极客) վերատպումն է, բնօրինակ հղումըhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A

Այս հոդվածը չի ներկայացնում մեր ընկերության տեսակետները: Եթե ​​ունեք տարբեր կարծիքներ կամ տեսակետներ, խնդրում ենք ուղղել մեզ: