I. Induktantzia sinkronoa neurtzearen helburua eta garrantzia
(1) Induktantzia sinkronoaren parametroak neurtzearen helburua (hau da, ardatz gurutzatuko induktantzia)
Iman iraunkorreko motor sinkrono batean AC eta DC induktantzia parametroak dira garrantzitsuenak diren bi parametroak. Haien eskuratze zehatza da motorraren ezaugarrien kalkulua, simulazio dinamikoa eta abiadura kontrolatzeko aurrebaldintza eta oinarria. Induktantzia sinkronoa erabil daiteke egoera egonkorreko propietate asko kalkulatzeko, hala nola potentzia faktorea, eraginkortasuna, momentua, armadura-korrontea, potentzia eta beste parametro batzuk. Bektore-kontrola erabiltzen duen iman iraunkorreko motor baten kontrol-sisteman, induktantzia sinkronoaren parametroak zuzenean parte hartzen dute kontrol-algoritmoan, eta ikerketaren emaitzek erakusten dute eskualde magnetiko ahulean motorraren parametroen zehaztasun ezak momentuaren eta potentziaren murrizketa nabarmena ekar dezakeela. Horrek erakusten du induktantzia sinkronoaren parametroen garrantzia.
(2) Induktantzia sinkronoa neurtzean kontuan hartu beharreko arazoak
Potentzia-dentsitate handia lortzeko, iman iraunkorreko motor sinkronoen egitura askotan konplexuagoa izateko diseinatzen da, eta motorraren zirkuitu magnetikoa saturatuagoa da, eta horren ondorioz motorraren induktantzia sinkronoaren parametroa zirkuitu magnetikoaren saturazioarekin aldatzen da. Beste era batera esanda, parametroak motorraren funtzionamendu-baldintzen arabera aldatuko dira, eta induktantzia sinkronoaren parametroen funtzionamendu-baldintza nominalek ezin dute motorraren parametroen izaera zehatz-mehatz islatu. Hori dela eta, beharrezkoa da induktantzia-balioak funtzionamendu-baldintza desberdinetan neurtzea.
2. Iman iraunkorreko motorraren induktantzia sinkronoaren neurketa metodoak
Artikulu honek induktantzia sinkronoa neurtzeko hainbat metodo biltzen ditu eta haien konparaketa eta analisi zehatza egiten du. Metodo hauek bi mota nagusitan sailka daitezke, gutxi gorabehera: karga zuzeneko proba eta zeharkako proba estatikoa. Proba estatikoak, gainera, AC proba estatikoetan eta DC proba estatikoetan banatzen dira. Gaur, gure "Induktantzia sinkronoen proba metodoak" liburuko lehen atalak karga probaren metodoa azalduko du.
[1] literaturak karga zuzeneko metodoaren printzipioa aurkezten du. Iman iraunkorreko motorrak normalean erreakzio bikoitzaren teoria erabiliz azter daitezke haien karga-funtzionamendua aztertzeko, eta sorgailuaren eta motorraren funtzionamenduaren fase-diagramak beheko 1. irudian ageri dira. Sorgailuaren potentzia-angelua θ positiboa da E0 U baino handiagoa denean, potentzia-faktorearen angelua φ positiboa da I U baino handiagoa denean, eta barne-potentzia-faktorearen angelua ψ positiboa da E0 I baino handiagoa denean. Motorraren potentzia-angelua θ positiboa da U E0 baino handiagoa denean, potentzia-faktorearen angelua φ positiboa da U I baino handiagoa denean, eta barne-potentzia-faktorearen angelua ψ positiboa da I E0 baino handiagoa denean.
1. irudia: Iman iraunkorreko motor sinkronoaren funtzionamenduaren fase-diagrama
(a) Sorgailuaren egoera (b) Motorraren egoera
Fase-diagrama honen arabera, hau lor daiteke: iman iraunkorreko motorraren karga-funtzionamenduan, kargarik gabeko kitzikapen-indar elektroeragilea E0, armadura-terminaleko U tentsioa, I korrontea, φ potentzia-faktorearen angelua eta θ potentzia-angelua neurtuta, ardatz zuzenaren armadura-korrontea, ardatz gurutzatuaren osagaia Id = Isin (θ - φ) eta Iq = Icos (θ - φ) direnean, orduan Xd eta Xq ekuazio honetatik lor daitezke:
Sorgailua martxan dagoenean:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Motorra martxan dagoenean:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Iman iraunkorreko motor sinkronoen egoera egonkorreko parametroak aldatzen dira motorraren funtzionamendu-baldintzak aldatzen diren heinean, eta armadura-korrontea aldatzen denean, Xd eta Xq biak aldatzen dira. Beraz, parametroak zehaztean, ziurtatu motorraren funtzionamendu-baldintzak ere adierazten dituzula. (Ardatzeko korronte alterno eta zuzenaren edo estatoreko korrontearen kantitatea eta barneko potentzia-faktorearen angelua)
Karga zuzeneko metodoaren bidez parametro induktiboak neurtzerakoan dagoen zailtasun nagusia θ potentzia angeluaren neurketan datza. Dakigunez, motorraren terminaleko U tentsioaren eta kitzikapen indar elektroeragilearen arteko fase angeluaren aldea da. Motorra egonkor dabilenean, amaierako tentsioa zuzenean lor daiteke, baina E0 ezin da zuzenean lortu, beraz, zeharkako metodo baten bidez bakarrik lor daiteke E0-ren maiztasun bera duen seinale periodiko bat eta E0 ordezkatzeko fase diferentzia finko bat lortzeko, amaierako tentsioarekin fase konparaketa bat egiteko.
Zeharkako metodo tradizionalak hauek dira:
1) Proba-motorraren armadura-zirrikituan lurperatutako tentsioa eta motorraren jatorrizko bobina, alanbre finaren hainbat bira erabiliz, neurketa-bobina gisa, proba-motorraren harilkatzearekin fase bera lortzeko tentsioaren konparazio-seinalea lor daiteke, potentzia-faktorearen angelua alderatuz.
2) Probatzen ari den motorraren ardatzean, probatzen ari den motorraren ardatzean, probatzen ari den motorraren berdina den motor sinkrono bat instalatu. Jarraian deskribatuko den tentsio-fasearen neurketa-metodoa [2] printzipio honetan oinarritzen da. Konexio-diagrama esperimentala 2. irudian ageri da. TSM probatzen ari den iman iraunkorreko motor sinkronoa da, ASM motor sinkrono berdina da, gehigarri bat behar dena, PM motor nagusia da, motor sinkronoa edo korronte zuzeneko motorra izan daitekeena, B balazta da eta DBO habe bikoitzeko osziloskopioa da. TSM eta ASMren B eta C faseak osziloskopioari konektatuta daude. TSM hiru faseko elikatze-iturri batera konektatuta dagoenean, osziloskopioak VTSM eta E0ASM seinaleak jasotzen ditu. Bi motorrak berdinak direnez eta sinkronoki biratzen direnez, probatzailearen TSMren kargarik gabeko atzeko potentziala eta sorgailu gisa jarduten duen ASMren kargarik gabeko atzeko potentziala, E0ASM, fasean daude. Beraz, θ potentzia angelua, hau da, VTSM eta E0ASM arteko fase-diferentzia neurtu daiteke.
2. irudia: Potentzia-angelua neurtzeko kableatu-diagrama esperimentala
Metodo hau ez da oso ohikoa, batez ere honako arrazoiengatik: ① Neurtu beharreko motor sinkrono txiki edo transformadore birakari bat dagoen errotore-ardatzean muntatutako motorrak bi ardatz luzatuta ditu, eta hori askotan zaila da egitea. ② Potentzia-angeluaren neurketaren zehaztasuna neurri handi batean VTSM eta E0ASM-ren harmoniko-eduki handiaren araberakoa da, eta harmoniko-edukia nahiko handia bada, neurketaren zehaztasuna murriztu egingo da.
3) Potentzia-angeluaren probaren zehaztasuna eta erabilera erraztasuna hobetzeko, orain posizio-sentsoreak gehiago erabiltzen dira errotorearen posizio-seinalea detektatzeko, eta gero fase-konparaketa amaierako tentsioarekin.
Oinarrizko printzipioa neurtutako iman iraunkorreko motor sinkronoaren ardatzean proiektatutako edo islatutako disko fotoelektriko bat instalatzea da, diskoan uniformeki banatutako zulo kopurua edo markatzaile zuri-beltzak eta probatzen ari den motor sinkronoaren polo bikote kopurua. Diskoak motorrarekin bira bat biratzen duenean, sentsore fotoelektrikoak p errotorearen posizio seinaleak jasotzen ditu eta p tentsio baxuko pultsu sortzen ditu. Motorra sinkronoan dabilen bitartean, errotorearen posizio seinale honen maiztasuna armadura terminaleko tentsioaren maiztasunaren berdina da, eta bere faseak kitzikapen indar elektroeragilearen fasea islatzen du. Sinkronizazio pultsu seinalea moldatuz, fase desplazatuz eta proba motorraren armadura tentsioa anplifikatzen da faseen konparaketa egiteko eta fase diferentzia lortzeko. Motorra kargarik gabe funtzionatzen duenean, fase diferentzia θ1 da (gutxi gorabehera une horretan potentzia angelua θ = 0 dela), karga martxan dagoenean, fase diferentzia θ2 da, orduan θ2 - θ1 fase diferentzia neurtutako iman iraunkorreko motor sinkronoaren karga potentzia angeluaren balioa da. Eskema diagrama 3. irudian ageri da.
3. irudia Potentzia-angeluaren neurketaren eskema
Marka zuri-beltzeko disko fotoelektriko batean zailagoa da, eta iman iraunkorreko motor sinkronoaren poloak neurtzean, diskoa ezin da elkarren artean markatu. Sinpleago egiteko, iman iraunkorreko motorraren ardatzean ere probatu daiteke, marka zuri batez estalita dagoen zinta beltz zirkulu batean bilduta, sentsore fotoelektriko islatzailea argi iturriak zirkulu horretan bildutako argia zintaren gainazalean. Horrela, motorraren bira bakoitzean, transistore fotosentikorrean dagoen sentsore fotoelektrikoan islatutako argia jasotzen da eta behin eroaten da, pultsu elektriko seinale bat sortuz. Anplifikatu eta moldatu ondoren, E1 konparazio seinalea lortzen da. Proba motorraren armaduraren harilkatze muturretik bi faseko tentsio bat lortzen da, eta tentsio transformadorearen PT tentsio baxu batera jaisten da, tentsio konparagailura bidaliz, U1 tentsio pultsu seinalearen fase angeluzuzenaren ordezkari bat sortuz. U1 p zatiketa maiztasunaren bidez, fase konparagailuaren konparaketa fasearen eta fase konparagailuaren arteko konparaketa bat lortzeko. U1 p-zatiketa maiztasunaren bidez, fase-konparadorearen bidez seinalearekin duen fase-diferentzia alderatzeko.
Goiko potentzia-angelua neurtzeko metodoaren gabezia da bi neurketen arteko aldea egin behar dela potentzia-angelua lortzeko. Bi kantitateak kentzea eta zehaztasuna murriztea saihesteko, θ2 karga-fase-diferentziaren neurketan, U2 seinalearen alderantzikatzean, neurtutako fase-diferentzia θ2'=180 ° - θ2 da, potentzia-angelua θ=180 ° - (θ1 + θ2'), eta horrek bi kantitateak fasearen kenketatik batuketara bihurtzen ditu. Fase-kantitatearen diagrama 4. irudian ageri da.
4. irudia Fase-diferentzia kalkulatzeko fase-gehikuntza metodoaren printzipioa
Beste metodo hobetu batek ez du tentsioaren uhin-forma angeluzuzenaren seinalearen maiztasun-zatiketa erabiltzen, baizik eta mikroordenagailu bat erabiltzen du seinalearen uhin-forma aldi berean grabatzeko, hurrenez hurren, sarrera-interfazearen bidez, kargarik gabeko tentsioaren eta errotorearen posizioaren seinalearen U0, E0 uhin-formak grabatzeko, baita karga-tentsioaren eta errotorearen posizioaren uhin-forma angeluzuzenaren U1, E1 seinaleak ere, eta ondoren bi grabazioen uhin-formak elkarrekiko mugitzen ditu bi tentsio-uhin-forma angeluzuzenaren seinaleen uhin-formak guztiz gainjarri arte, bi errotoreen arteko fase-diferentzia potentzia-angelua denean.
Aipatu behar da iman iraunkorreko motor sinkronoaren benetako kargarik gabeko funtzionamenduan potentzia-angelua ez dela zero, batez ere motor txikientzat, kargarik gabeko funtzionamenduaren galerak (estatoreko kobre-galera, burdina-galera, galera mekanikoa, galera galduak barne) nahiko handiak direlako. Kargarik gabeko potentzia-angelua zero dela uste bada, errore handia eragingo du potentzia-angeluaren neurketan, eta hori erabil daiteke DC motorra motorraren egoeran martxan jartzea, zuzendaritzaren norabidea eta proba-motorraren zuzendaritza koherenteak izan daitezen. DC motorraren zuzendaritzarekin, DC motorra egoera berean funtziona dezake, eta DC motorra proba-motor gisa erabil daiteke. Horrek DC motorra motorraren egoeran martxan jartzea, zuzendaritza eta proba-motorraren zuzendaritza DC motorrarekin koherenteak izan daitezen eragin dezake, proba-motorraren ardatz-galera guztiak (burdina-galera, galera mekanikoa, galera galduak, etab. barne) emateko. Epaitzeko metodoa da proba-motorraren sarrera-potentzia estatoreko kobre-kontsumoaren berdina dela, hau da, P1 = pCu, eta tentsioa eta korrontea fasean. Oraingoan neurtutako θ1 zero potentzia angeluari dagokio.
Laburpena: metodo honen abantailak:
① Karga zuzeneko metodoak egoera egonkorreko saturazio-induktantzia neur dezake hainbat karga-egoeran, eta ez du kontrol-estrategiarik behar, intuitiboa eta sinplea baita.
Neurketa zuzenean kargapean egiten denez, saturazio-efektua eta desmagnetizazio-korronteak induktantzia-parametroetan duen eragina kontuan har daitezke.
Metodo honen desabantailak:
① Karga zuzeneko metodoak kantitate gehiago neurtu behar ditu aldi berean (hiru faseko tentsioa, hiru faseko korrontea, potentzia faktorearen angelua, etab.), potentzia angeluaren neurketa zailagoa da, eta kantitate bakoitzaren probaren zehaztasunak eragin zuzena du parametroen kalkuluen zehaztasunean, eta parametroen proban mota guztietako erroreak erraz metatzen dira. Beraz, karga zuzeneko metodoa erabiltzean parametroak neurtzeko, arreta jarri behar da erroreen analisiari, eta proba-tresnaren zehaztasun handiagoa aukeratu.
② Neurketa-metodo honetan, kitzikapen-indar elektroeragilearen E0 balioa zuzenean ordezkatzen du motorraren terminaleko tentsioak kargarik gabe, eta hurbilketa honek ere erroreak dakartza. Izan ere, iman iraunkorraren funtzionamendu-puntua kargarekin aldatzen da, eta horrek esan nahi du estatore-korronte desberdinetan, iman iraunkorraren iragazkortasuna eta fluxu-dentsitatea desberdinak direla, beraz, kitzikapen-indar elektroeragilearen emaitza ere desberdina da. Horrela, ez da oso zehatza karga-baldintzapeko kitzikapen-indar elektroeragilea kargarik gabeko kitzikapen-indar elektroeragilearekin ordezkatzea.
Erreferentziak
[1] Tang Renyuan et al. Iman iraunkorreko motor modernoen teoria eta diseinua. Beijing: Machinery Industry Press. 2011ko martxoa.
[2] JF Gieras, M. Wing. Iman Iraunkorreko Motorren Teknologia, Diseinua eta Aplikazioak, 2. argitalpena. New York: Marcel Dekker, 2002:170~171
Copyright: Artikulu hau WeChat zenbaki publikoaren motor peek-en (电机极客) berrargitalpena da, jatorrizko esteka.https://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Artikulu honek ez ditu gure enpresaren ikuspuntuak islatzen. Iritzi edo ikuspuntu desberdinak badituzu, zuzendu gaitzazu!
Argitaratze data: 2024ko uztailaren 18a