كيف تقرأ معلمات المحرك المتزامن المغناطيس الدائم؟

كيف تقرأ معلمات المحرك المتزامن المغناطيس الدائم؟

إن فهم معلمات المحرك المتزامن المغناطيسي الدائم (PMSM) هو أساس الاختيار والتطبيق والتحكم وتشخيص الأعطال. عادة ما تنقسم هذه المعلمات إلى فئتين:

معلمات الألواح/معلمات الأداء الأساسية: عادة ما يتم وضع علامة عليها مباشرة على لوحة المحرك أو في جدول مواصفات الأداء في دليل المنتج ، والذي يتواجه المستخدمون الأكثر شيوعًا.

معلمات التصميم/معلمات الدائرة المكافئة: هذه المعلمات مهمة للتحليل المتعمق والتحكم الدقيق ونمذجة المحاكاة للمحرك. عادة ما توجد في الملحق الفني لدليل المنتج أو مستندات التصميم أو طلب الاختبار للحصول عليها

ما يلي يشرح هذين النوعين من المعلمات بالتفصيل:

1. معلمات اللوحات / معلمات الأداء الأساسية

1. القوة المقدرة:

المعنى: القوة الميكانيكية التي يمكن للمحرك إخراجها بشكل مستمر وأمان وموثوقية في ظل الظروف المقدرة (الجهد المقنن ، السرعة المقدرة ، الحمل المقنن ، ظروف التبريد المحددة ، إلخ). عادة ما تكون الوحدة كيلووات أو القدرة الحصانية.

يُنظر إليه على النحو التالي: هذه هي المعلمة الأساسية لاختيار محرك لتلبية متطلبات التحميل. تأكد من أن الحد الأقصى للطاقة المستمرة المطلوبة بواسطة الحمل أقل من أو يساوي الطاقة المقدرة للمحرك. لاحظ التمييز بين الطاقة المقدرة وقوة الذروة (سعة التحميل الزائد على المدى القصير)

2. الجهد المقنن:

المعنى: القيمة الفعالة لجهد الخط المحدد أثناء التصميم وتطبيقها على لف الجزء الثابت للمحرك. الوحدة فولت.

بالنسبة للمحرك الذي يعمل به السائق ، يشير هذا عادةً إلى القيمة المكافئة لجهد ناقل DC العاكس الذي تم تحويله إلى جانب التيار المتردد.

كيفية عرض: يجب أن تطابق سعة جهد الخرج للسائق. الجهد العالي للغاية سوف يضر العزل أو يسبب التشبع المغناطيسي ؛ لن يكون الجهد المنخفض للغاية قادرًا على إخراج الطاقة والمصنفة عزم الدوران ، وتدهور الأداء.

3. تصنيف تيار:

المعنى: القيمة الفعالة لخط الجزء الثابت مدخلات التيار من مصدر الطاقة عندما يقوم المحرك بإخراج الطاقة المقدرة والسرعة المقدرة والجهد المقنن. الوحدة أمبير.

كيفية البحث: يستخدم لحساب طاقة الإدخال ، حدد سعة الحالية لبرنامج التشغيل (يجب أن يكون التيار المقنن للسائق أكبر من التيار المقنن للمحرك) ، وتصميم خط إمداد الطاقة وجهاز حماية الحمل الزائد. كما أنه يعكس بشكل غير مباشر حجم فقدان النحاس.

السرعة المقدرة:

المعنى: سرعة دوران الدوار للمحرك في الجهد المقنن ، والتردد المقنن وقوة الإخراج المقدرة. الوحدة هي الثورات في الدقيقة.

يحتاج إلى مطابقة متطلبات سرعة الحمل. كيفية فهم ما إذا كان المحرك يعمل بسرعة ثابتة أم لا: يجب تعديله لتشغيله بسرعة. لاحظ الفرق بين السرعة المقدرة والسرعة القصوى (محدودة بالقوة الميكانيكية والقدرة المغناطيسية الضعيفة)

5. التردد المقنن:

المعنى: تواتر مصدر الطاقة عندما يتم تشغيل المحرك مباشرة بواسطة مصدر طاقة الجيوب الأنفية (على سبيل المثال ، الشبكة). بالنسبة للمحركات التي يحركها محول التردد ، تشير هذه المعلمة عادة إلى تردد إخراج السائق بسرعة مصنفة.

كيفية عرض: لتطبيقات تردد الطاقة ، يجب أن تتطابق مع تردد الشبكة (50 هرتز أو 60 هرتز). بالنسبة لتطبيقات التردد المتغيرة ، ترتبط هذه المعلمة مباشرة بالسرعة المصنفة (ن = 60F /P ، حيث P هو عدد الأعمدة).

6. عزم الدوران المقنن:

عزم الدوران الميكانيكي الناتج عن المحرك عندما يخرج الطاقة المقدرة عند السرعة المقدرة. الوحدة: ن · م.

الصيغة هي: t = p/w ، حيث p هي القوة المقدرة (Watt) و W هي السرعة الزاوية المقدرة (Radian/Second ، W = 2πn/60 ، n هي السرعة المقدرة في RPM). هذه هي المعلمة الأساسية المطلوبة للتغلب على عزم الدوران الصفر في الحمل. لاحظ الفرق بين عزم الدوران المقنن وعزم دوران الذروة (سعة التحميل الزائد على المدى القصير).

7. الكفاءة:

يتم تعريف الكفاءة المقدرة للمحرك على أنها نسبة النسبة المئوية للطاقة الميكانيكية للإخراج لإدخال الطاقة الكهربائية (PIN = √3 * v ، حيث V هو الجهد المقدر للأنظمة ثلاثية الطور). تشير الصيغة n = (p_out / p_in) × 100 ٪ إلى قدرتها على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. يقلل الكفاءة العالية من فقدان الطاقة (بما في ذلك خسائر النحاس ، وخسائر الحديد ، والخسائر الميكانيكية ، وخسائر التسرب) مع خفض التكاليف التشغيلية. لاحظ أن الكفاءة المعروضة على لوحات الأسماء المحركية عادة ما تعكس الحالة المصنفة فقط.

8. عامل الطاقة:

المعنى: نسبة الطاقة النشطة للمدخلات إلى القوة الظاهرة (COSφ) في ظل ظروف العمل المقدرة. إنه يعكس علاقة الطور بين الموجي الحالي والجهد ودرجة التشويه الحالي.

كيفية النظر إليها: عامل الطاقة العالي يعني معدل استخدام مرتفع للشبكة و "تلوث" أقل للشبكة. عادة ما يكون لدى PMSM عامل قوة عالية (بالقرب من 1) في ظل الظروف المقدرة. يؤثر السائق (العاكس) نفسه أيضًا على عامل الطاقة على جانب الإدخال.

9. التردد:

المعنى: العدد الإجمالي للأعمدة المغناطيسية (تظهر أعمدة N و S في أزواج) من المجال المغناطيسي للمحرك. يشار إلى عدد الأعمدة عادة على اللوحة.

العرض: يحدد العلاقة بين السرعة المتزامنة للمحرك وتردد مزود الطاقة (N Sync = 60f/p). المزيد من الأعمدة تؤدي إلى انخفاض سرعة متزامنة ولكن من المحتمل أن تكون كثافة عزم الدوران أعلى. المعلمات التي تؤثر على خوارزميات التحكم (على سبيل المثال ، عرض النطاق الترددي المراقب)

10. فئة العزل:

المعنى: يتم تحديد الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل لمادة العزل في لف محرك. الدرجات الشائعة هي B (130 درجة مئوية) ، F (155 درجة مئوية) ، H (180 درجة مئوية).

كيفية البحث: يحدد ارتفاع درجة الحرارة المسموح به وقدرة الحمل الزائد للمحرك. في بيئة أو تطبيقات عالية درجة الحرارة التي تتطلب زيادة كبيرة في الحمل الزائد ، يكون أكثر أمانًا وأكثر موثوقية في اختيار محرك ذو درجة عازلة أعلى (على سبيل المثال أو H).

11. فئة الحماية:

المعنى: يشير رمز IP إلى قدرة الإسكان المحرك على منع المسألة الخارجية الصلبة (الرقم الأول) والسوائل (الرقم الثاني) من الدخول. على سبيل المثال ، IP54 (مقاوم للغبار ومقاوم للماء) ، IP65 (مقاومة للغبار ومقاومة للماء) ، IP67 (مقاوم للغمر ومقاوم للانغماس على المدى القصير).

كيفية البحث: حدد وفقًا للغبار والرطوبة والرطوبة في بيئة تركيب المحرك. تتطلب البيئات الخارجية والرطبة والغبار فئة حماية عالية (مثل IP65 أو أعلى)

12. وضع التبريد:

المعنى: طريق تبديد حرارة المحرك. الشائعة هي I0 411 (تبريد المروحة الذاتية ، تبديد الحرارة السطحية) ، I0 416 (تبريد الهواء القسري ، مروحة خارجي) ، I0 410 (التبريد الطبيعي ، بدون مروحة) ، IC71W (تبريد الماء).

كيفية البحث: يؤثر على كثافة الطاقة وقدرة التشغيل المستمرة للمحرك. غالبًا ما تكون الطاقة العالية أو المحركات المدمجة تبريد الهواء القسري أو تبريد الماء

الثاني. معلمات التصميم/معلمات الدائرة المكافئة

عادةً ما تستخدم هذه المعلمات لإنشاء النموذج الرياضي للمحرك (نموذج محور DQ) للتحكم في المتجه ، والمحاكاة ، وتحسين الكفاءة والتنبؤ بالأداء.

1. مقاومة الجزء الثابت:

المعنى: قيمة مقاومة كل مرحلة من مرحلة اللفات تحت العاصمة أو التردد المنخفض. الوحدة أوم. عادة ما يشير إلى مقاومة الطور.

كيفية النظر إليها: يؤثر على حساب فقدان النحاس ، وضع معلمات التحكم في الحلقة الحالية وتقدير ارتفاع درجة الحرارة. يتأثر بشكل كبير بدرجة الحرارة (زيادة درجة الحرارة)

2.

محوّن المحور D / Q- المحور:

المعنى: معلمة الحث الجزء الثابت المحددة في نظام الإحداثيات الدوار الدوار (المحور D والمحور Q). يقع المحور D على طول اتجاه المجال المغناطيسي المغنطيسي الدائم ، ويبلغ المحور Q بزاوية كهربائية 90 درجة قبل المحور A.

LD: محور D الحث. نظرًا لوجود مغناطيس دائم ، يكون التردد المغناطيسي للدائرة المغناطيسية للمحور D كبيرًا ، وعادة ما يكون LD صغيرًا أو حتى سلبيًا (بالنسبة لـ PMSM المضمن)

Q- المحور الحث. تمر الدائرة المغناطيسية للمحور Q بشكل رئيسي عبر الثابت والدوار ، مع مقاومة مغناطيسية منخفضة ، وعادة ما تكون LQ كبيرة. لوس أنجلوس:

تحدد المعلمات الرئيسية: عزم الدوران الكهرومغناطيسي: T = (3/2) × P [ψ ± × LQ + (LD-LQ) × LD × LQ] (حيث يمثل ± ± رابط تدفق المغناطيس الدائم). يكمن المبدأ الأساسي في عزم الدوران الذي يولد PMSM في LD = LQ (لـ IPMSM مع نسبة القطب البارزة). القدرة المغناطيسية الضعيفة: عادةً ما تتيح قيم LD الأصغر حجماً نطاقات تشغيل مغناطيس ضعيفة الأوسع وأداء عالي السرعة فائق. عرض النطاق الترددي الحالي وتصميم وحدة التحكم: يشكل الحث ثابت الوقت الأساسي في مكون القصور الذاتي من الدرجة الأولى للحلقة الحالية. تتأثر شكل موجة EMF الكهرومغناطيسية والسعة بشكل كبير بمستويات التشبع المغناطيسي (خاصة في التيارات العالية).

3. تدفق المغناطيس الدائم:

المعنى: سعة الرابط المغناطيسي الناتج عن المغناطيس الدائم في لف الجزء الثابت. الوحدة هي ويبر. عادة ما يشير إلى الحد الأقصى للعلاقة المغناطيسية الناجم عن حقل المغناطيس الدائم الدوار في لف الجزء الثابت.

كيف ننظر: المعلمات الأساسية! يحدد:

ثابت EMF ثابت: ke = ψpm * w (حيث w هي السرعة الزاوية للحقل الكهربائي). الظهر EMF يتناسب مع سرعة الدوران.

ثابت عزم الدوران: kt ≈ (3/2) * p * ψ ± (ل SPMSM مثبتة على السطح ، LD ≈ LQ). عزم الدوران يتناسب مع تيار المحور Q.

السرعة الأساسية: الحد الأقصى للسرعة التي يمكن أن يحققها المحرك في الجهد المقنن (عندما يكون EMF الخلفي قريبًا من جهد الحافلة)

نقطة انطلاق التحكم المغناطيسي الضعيف.

4. عودة EMF ثابت:

التعريف: حجم EMF الخلفي (يشير عادة إلى خط الظهر الخلف) الناتج عن محرك في الخط. الوحدات هي V/(KRPM) أو VS/°. طريقة القياس: مرتبطة مباشرة بربط تدفق المغناطيس الدائم ψpm (Ke = ψpm × W). تستخدم لتقدير EMF مرة أخرى في أي سرعة دورانية (e = ke × n) ، وهو أمر بالغ الأهمية لتحديد الحد الأدنى من جهد الناقل المطلوب بمحركات الأقراص ، ومنع الإفراط في التداخل ، وتنفيذ التحكم في المغناطيس الضعيف. قابلة للقياس من خلال اختبار عدم التحميل الخلفي.

5. ثابت عزم الدوران:

المعنى: حجم عزم الدوران الناتج عن المحرك لكل وحدة تيار (ل SPMSM ، تقريبًا kt ≈ (3/2)*p*ψpm). الوحدة هي nm/a.

المرجع: يستخدم لتقدير الأمر الحالي للمحور المطلوب لأمر عزم الدوران معين (LQ_REF = T_REF / KT). لاحظ أنه بالنسبة لـ IPMSM ، فإن KT ليس ثابتًا بسبب وجود عزم دوران المغناطيسي ويختلف مع ID.

6. الوقت الكهربائي الثابت:

المعنى: عادة ما يشير إلى ثابت الوقت الكهربائي للحلقة الحالية ، T_E = L / R (عادة ما تؤخذ L Q أو المتوسط ، R هي مقاومة الطور)

كيف ننظر: إنها معلمة رئيسية لوحدة التحكم في حلقة التصميم (عادةً منظم PI) ، والتي تحدد سرعة استجابة الحلقة الحالية.

7. الوقت الميكانيكي الثابت:

المعنى: بالنظر إلى ثابت الوقت من القصور الذاتي وحمل الحمل ، الاحتكاك وعوامل أخرى ، TM = j *r/(kt *ke) (j هو القصور الذاتي الكلي)

كيف ننظر: سرعة استجابة حلقة السرعة هي مرجع مهم لتصميم وحدة التحكم في حلقة السرعة

8. لحظة الجمود

المعنى: لحظة الجمود من الدوار المحرك نفسه. الوحدة هي kg · م؟ كيفية القراءة: فهو يؤثر على قدرة التسارع/التباطؤ للمحرك ، والاستجابة الديناميكية لحلقة السرعة ، والحساسية لتحميل الاضطراب. نظام المؤازرة لديه متطلبات لمطابقة لحظة القصور الذاتي.

9. الحد الأقصى الحالي:

المعنى: الحد الأقصى للتيار قصير الأجل (تيار الذروة) يسمح به المحرك أو السائق. عادة أكبر بكثير من التيار المقنن.

كيفية عرض: يحدد سعة الحمل الزائد على المدى القصير (عزم الدوران الذروة) للمحرك. إنه مقيد بعوامل مثل التسخين المتعرج ، ومخاطر إزالة المغناطيسية الدائمة ، والحد الحالي لتيار السائق.

8. دوران الجمود

المعنى: لحظة الجمود من الدوار المحرك نفسه. الوحدة هي kg · م؟

كيفية النظر إليها: يؤثر على قدرة التسارع/التباطؤ للمحرك ، والاستجابة الديناميكية لحلقة السرعة ، والحساسية لتحميل الاضطراب. نظام المؤازرة لديه متطلبات لمطابقة الجمود الدوراني.

9. الحد الأقصى الحالي:

المعنى: الحد الأقصى للتيار قصير الأجل (تيار الذروة) يسمح به المحرك أو السائق. عادة أكبر بكثير من التيار المقنن.

كيفية عرض: يحدد القدرة الزائدة على المدى القصير للمحرك (عزم الدوران الذروة). إنه مقيد بعوامل مثل التسخين المتعرج ، ومخاطر إزالة المغناطيسية الدائمة ، والحد الحالي لتيار السائق.

10. السرعة القصوى:

المعنى: الحد الأقصى للسرعة التي يمكن أن تصل إليها المحرك في متطلبات القوة الميكانيكية ، وتحمل الحياة ، والاهتزاز والضوضاء. عادة أعلى بكثير من السرعة المقدرة.

كيفية عرض: يحدد نطاق سرعة التشغيل للمحرك. بأعلى سرعة ، عادة ما يكون التحكم المغناطيسي الضعيف مطلوبًا للحفاظ على ناتج عزم الدوران.

كيف تنظر إلى هذه المعلمات

1. الغرض الواضح:

الاختيار والمطابقة: ركز على معلمات اللوحة (الطاقة والجهد والسرعة والعزم والحماية والتبريد) لضمان استيفاء متطلبات الحمل والظروف البيئية ومتطلبات إمداد الطاقة. التركيز على الكفاءة (تكاليف التشغيل طويلة الأجل)

تكوين محرك الأقراص والتحكم فيه: بالإضافة إلى معلمات اللوحات ، يجب الحصول على معلمات التصميم (R ، LD ، LQ ، ψpm) كأساس لتحقيق التحكم في المتجه عالي الأداء (على سبيل المثال ، F0C). يجب تعيين معلمات وحدة التحكم (ربح PI ، أو KE/KT) ومراقب المراقب وفقًا لهذه المعلمات.

تحليل الأداء والمحاكاة: مجموعة كاملة من معلمات الدائرة المكافئة (R ، LD ، LQ ، ψPM ، Y ، معامل الاحتكاك ، إلخ) مطلوب لإنشاء نموذج رياضي دقيق.

تشخيص الصدع: قد تشير تغييرات المعلمة (مثل زيادة المقاومة إلى ارتفاع درجة حرارة اللف ، وقد تشير التغيرات في الحث إلى دائرة قصيرة أو إزالة المغناطيسية) كأساس تشخيصي.

2. انتبه إلى العلاقة بين المعلمات:

القوة ، السرعة ، عزم الدوران: p = t*w

الجهد ، الظهر EMF ، الحالية ، الحث: V ≈ E + IR + JWLI (علاقة المتجه)

عزم الدوران ، التدفق المغناطيسي ، التيار: t = (3/2)* p* [ψ ±* lq + (ld-lq)* ld* lq] السرعة ، التردد ، لوغاريتم القطب: n_sync = 60f/p قوة الظهر الثابت

3. فهم الطبيعة الشرطية للمعلمات:

العديد من المعلمات (وخاصة معلمات التصميم R ، LD ، و LQ) ليست ثوابت - فهي تختلف مع درجة الحرارة والتيار (التشبع المغناطيسي) وموضع الدوار (تأثير أخدود الأسنان). يجب أن يفسر التحكم عالي الأداء هذه العوامل غير الخطية. يتم تعريف مواصفات لوحات المعدات في ظل ظروف محددة (الجهد المقنن ، والتردد ، والحمل ، والتبريد ، ودرجة الحرارة). عندما تختلف ظروف التشغيل الفعلية عن هذه السيناريوهات المثالية ، قد ينحرف الأداء عن النقطة المقدرة.

4. ابحث عن الوثائق الرسمية:

يتم تفصيل مواصفات المحرك في جدول اللوحات وجدول مواصفات الأداء داخل أدلة المنتج. عادة ما يتم توفير معلمات التصميم الحرجة (R ، LD ، LQ ، ψpm ، Ke ، KT) في "المعلمات الفنية" ، "معلمات الدائرة المكافئة" ، أو "معلمات التحكم" في الدليل. إذا لم يكن متاحًا ، فيجب الحصول على وثائق الشركات المصنعة. قد تتطلب المعلمات التفصيلية مثل منحنيات الحث في مستويات التشبع المختلفة مستندات تصميم متخصصة أو تقارير اختبار.

5. اختبار قياس

إذا كان لا يمكن الحصول على المعلمات الرسمية ، فإن القياسات التجريبية (مثل اختبار الكتلة ، واختبار السحب بدون تحميل ، وقياس متر LCR ، وخوارزمية تحديد المعلمة ، وما إلى ذلك) مطلوبة. ومع ذلك ، هذا يتطلب المعدات المهنية والمعرفة.