कायमस्वरूपी चुंबक मोटर्सच्या सिंक्रोनस इंडक्टन्सचे मापन

I. समकालिक प्रेरकता मोजण्याचे उद्दिष्ट आणि महत्त्व
(१) सिंक्रोनस इंडक्टन्सचे पॅरामीटर्स मोजण्याचा उद्देश (म्हणजे क्रॉस-अ‍ॅक्सिस इंडक्टन्स)
कायमस्वरूपी चुंबकीय सिंक्रोनस मोटरमध्ये एसी आणि डीसी इंडक्टन्स पॅरामीटर्स हे दोन सर्वात महत्वाचे पॅरामीटर्स आहेत. त्यांचे अचूक संपादन ही मोटर वैशिष्ट्यपूर्ण गणना, गतिमान सिम्युलेशन आणि गती नियंत्रणासाठी पूर्व-आवश्यकता आणि पाया आहे. सिंक्रोनस इंडक्टन्सचा वापर पॉवर फॅक्टर, कार्यक्षमता, टॉर्क, आर्मेचर करंट, पॉवर आणि इतर पॅरामीटर्स सारख्या अनेक स्थिर-स्थिती गुणधर्मांची गणना करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. वेक्टर नियंत्रण वापरून कायमस्वरूपी चुंबकीय मोटरच्या नियंत्रण प्रणालीमध्ये, सिंक्रोनस इंडक्टर पॅरामीटर्स थेट नियंत्रण अल्गोरिदममध्ये गुंतलेले असतात आणि संशोधन परिणाम दर्शवितात की कमकुवत चुंबकीय प्रदेशात, मोटर पॅरामीटर्सची अयोग्यता टॉर्क आणि पॉवरमध्ये लक्षणीय घट होऊ शकते. हे सिंक्रोनस इंडक्टर पॅरामीटर्सचे महत्त्व दर्शवते.
(२) सिंक्रोनस इंडक्टन्स मोजताना लक्षात घ्यायच्या समस्या
उच्च पॉवर घनता मिळविण्यासाठी, कायमस्वरूपी चुंबकीय सिंक्रोनस मोटर्सची रचना बहुतेकदा अधिक जटिल बनवली जाते आणि मोटरचे चुंबकीय सर्किट अधिक संतृप्त असते, ज्यामुळे मोटरचे सिंक्रोनस इंडक्टन्स पॅरामीटर चुंबकीय सर्किटच्या संतृप्ततेनुसार बदलते. दुसऱ्या शब्दांत, मोटरच्या ऑपरेटिंग परिस्थितीनुसार पॅरामीटर्स बदलतील, सिंक्रोनस इंडक्टन्स पॅरामीटर्सच्या रेट केलेल्या ऑपरेटिंग परिस्थितीमुळे ते मोटर पॅरामीटर्सचे स्वरूप अचूकपणे प्रतिबिंबित करू शकत नाहीत. म्हणून, वेगवेगळ्या ऑपरेटिंग परिस्थितीत इंडक्टन्स मूल्ये मोजणे आवश्यक आहे.
२. कायमस्वरूपी चुंबक मोटर सिंक्रोनस इंडक्टन्स मापन पद्धती
या पेपरमध्ये सिंक्रोनस इंडक्टन्स मोजण्याच्या विविध पद्धतींचा संग्रह केला आहे आणि त्यांची तपशीलवार तुलना आणि विश्लेषण केले आहे. या पद्धतींचे साधारणपणे दोन मुख्य प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते: डायरेक्ट लोड टेस्ट आणि इनडाइरेक्ट स्टॅटिक टेस्ट. स्टॅटिक टेस्टिंग पुढे एसी स्टॅटिक टेस्टिंग आणि डीसी स्टॅटिक टेस्टिंगमध्ये विभागले गेले आहे. आज, आमच्या "सिंक्रोनस इंडक्टर टेस्ट मेथड्स" चा पहिला भाग लोड टेस्ट पद्धतीचे स्पष्टीकरण देईल.

साहित्य [1] मध्ये डायरेक्ट लोड पद्धतीचे तत्व सादर केले आहे. स्थायी चुंबक मोटर्सचे विश्लेषण सहसा दुहेरी अभिक्रिया सिद्धांत वापरून त्यांच्या लोड ऑपरेशनचे विश्लेषण करून केले जाऊ शकते आणि जनरेटर आणि मोटर ऑपरेशनचे फेज आकृती खालील आकृती 1 मध्ये दर्शविले आहेत. जनरेटरचा पॉवर अँगल θ E0 पेक्षा जास्त U सह सकारात्मक आहे, पॉवर फॅक्टर अँगल φ I पेक्षा जास्त U सह सकारात्मक आहे आणि अंतर्गत पॉवर फॅक्टर अँगल ψ E0 पेक्षा जास्त I सह सकारात्मक आहे. मोटरचा पॉवर अँगल θ E0 पेक्षा जास्त E0 सह सकारात्मक आहे, पॉवर फॅक्टर अँगल φ U पेक्षा जास्त I सह सकारात्मक आहे आणि अंतर्गत पॉवर फॅक्टर अँगल ψ I पेक्षा जास्त E0 सह सकारात्मक आहे.

आकृती १ कायमस्वरूपी चुंबकीय समकालिक मोटर ऑपरेशनचा टप्पा आकृती
(a) जनरेटरची स्थिती (b) मोटरची स्थिती

या फेज आकृतीनुसार मिळू शकते: जेव्हा कायम चुंबक मोटर लोड ऑपरेशन, मोजलेले नो-लोड उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स E0, आर्मेचर टर्मिनल व्होल्टेज U, करंट I, पॉवर फॅक्टर अँगल φ आणि पॉवर अँगल θ आणि असेच, सरळ अक्षाचा आर्मेचर करंट मिळवता येतो, क्रॉस-अक्ष घटक Id = Isin (θ - φ) आणि Iq = Icos (θ - φ), तेव्हा Xd आणि Xq खालील समीकरणावरून मिळवता येतात:

जनरेटर चालू असताना:

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

मोटर चालू असताना:

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

मोटारच्या ऑपरेटिंग परिस्थिती बदलत असताना कायमस्वरूपी चुंबकीय समकालिक मोटर्सचे स्थिर स्थितीचे मापदंड बदलतात आणि जेव्हा आर्मेचर करंट बदलतो तेव्हा Xd आणि Xq दोन्ही बदलतात. म्हणून, पॅरामीटर्स निश्चित करताना, मोटर ऑपरेटिंग परिस्थिती देखील दर्शविण्याची खात्री करा. (पर्यायी आणि थेट शाफ्ट करंट किंवा स्टेटर करंटचे प्रमाण आणि अंतर्गत पॉवर फॅक्टर अँगल)

डायरेक्ट लोड पद्धतीने प्रेरक पॅरामीटर्स मोजताना मुख्य अडचण पॉवर अँगल θ च्या मोजमापात असते. आपल्याला माहिती आहे की, मोटर टर्मिनल व्होल्टेज U आणि उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्समधील फेज अँगल फरक आहे. जेव्हा मोटर स्थिरपणे चालू असते, तेव्हा एंड व्होल्टेज थेट मिळवता येते, परंतु E0 थेट मिळवता येत नाही, म्हणून ते फक्त अप्रत्यक्ष पद्धतीने मिळवता येते जेणेकरून E0 सारख्याच वारंवारतेसह नियतकालिक सिग्नल मिळेल आणि एंड व्होल्टेजशी फेज तुलना करण्यासाठी E0 बदलण्यासाठी निश्चित फेज फरक मिळेल.

पारंपारिक अप्रत्यक्ष पद्धती आहेत:
१) चाचणी अंतर्गत पुरलेल्या पिचच्या मोटरच्या आर्मेचर स्लॉटमध्ये आणि मोजण्याचे कॉइल म्हणून बारीक वायरच्या अनेक वळणांच्या मोटरच्या मूळ कॉइलमध्ये, चाचणी व्होल्टेज तुलना सिग्नल अंतर्गत मोटर वाइंडिंगसह समान फेज मिळविण्यासाठी, पॉवर फॅक्टर अँगलची तुलना करून मिळवता येते.
२) चाचणी अंतर्गत मोटरच्या शाफ्टवर एक सिंक्रोनस मोटर बसवा जी चाचणी अंतर्गत मोटरसारखीच असेल. व्होल्टेज फेज मापन पद्धत [2], जी खाली वर्णन केली जाईल, या तत्त्वावर आधारित आहे. प्रायोगिक कनेक्शन आकृती आकृती २ मध्ये दर्शविली आहे. TSM ही चाचणी अंतर्गत कायमस्वरूपी चुंबक सिंक्रोनस मोटर आहे, ASM ही एक समान सिंक्रोनस मोटर आहे जी अतिरिक्तपणे आवश्यक आहे, PM हा प्राइम मूव्हर आहे, जो एकतर सिंक्रोनस मोटर किंवा DC मोटर असू शकतो, B ब्रेक आहे आणि DBO हा ड्युअल बीम ऑसिलोस्कोप आहे. TSM आणि ASM चे फेज B आणि C ऑसिलोस्कोपशी जोडलेले आहेत. जेव्हा TSM तीन-फेज पॉवर सप्लायशी जोडलेले असते, तेव्हा ऑसिलोस्कोपला VTSM आणि E0ASM सिग्नल प्राप्त होतात. कारण दोन्ही मोटर्स एकसारखे असतात आणि समक्रमितपणे फिरतात, टेस्टरच्या TSM चे नो-लोड बॅकपोटेन्शियल आणि ASM चे नो-लोड बॅकपोटेन्शियल, जे जनरेटर म्हणून काम करते, E0ASM, फेजमध्ये असतात. म्हणून, पॉवर अँगल θ, म्हणजेच VTSM आणि E0ASM मधील फेज फरक मोजता येतो.

आकृती २ पॉवर अँगल मोजण्यासाठी प्रायोगिक वायरिंग आकृती

ही पद्धत फारशी वापरली जात नाही, मुख्यतः कारण: ① रोटर शाफ्टमध्ये बसवलेल्या लहान सिंक्रोनस मोटर किंवा रोटरी ट्रान्सफॉर्मरमध्ये मोजण्यासाठी आवश्यक असलेल्या मोटरमध्ये दोन शाफ्ट बाहेर पसरलेले टोक असते, जे करणे अनेकदा कठीण असते. ② पॉवर अँगल मापनाची अचूकता मुख्यत्वे VTSM आणि E0ASM च्या उच्च हार्मोनिक सामग्रीवर अवलंबून असते आणि जर हार्मोनिक सामग्री तुलनेने मोठी असेल तर मोजमापाची अचूकता कमी होईल.
३) पॉवर अँगल चाचणीची अचूकता आणि वापरणी सुलभता सुधारण्यासाठी, आता रोटर पोझिशन सिग्नल शोधण्यासाठी पोझिशन सेन्सर्सचा अधिक वापर, आणि नंतर एंड व्होल्टेज दृष्टिकोनासह फेज तुलना.
मूलभूत तत्व म्हणजे मोजलेल्या स्थायी चुंबक समकालिक मोटरच्या शाफ्टवर प्रक्षेपित किंवा परावर्तित फोटोइलेक्ट्रिक डिस्क स्थापित करणे, डिस्कवरील समान वितरित छिद्रांची संख्या किंवा काळ्या आणि पांढऱ्या मार्करची संख्या आणि चाचणी अंतर्गत समकालिक मोटरच्या खांबांच्या जोड्यांची संख्या. जेव्हा डिस्क मोटरसह एक आवर्तन फिरवते, तेव्हा फोटोइलेक्ट्रिक सेन्सर p रोटर पोझिशन सिग्नल प्राप्त करतो आणि p कमी व्होल्टेज पल्स जनरेट करतो. जेव्हा मोटर समकालिकपणे चालू असते, तेव्हा या रोटर पोझिशन सिग्नलची वारंवारता आर्मेचर टर्मिनल व्होल्टेजच्या वारंवारतेच्या समान असते आणि त्याचा फेज उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सचा फेज प्रतिबिंबित करतो. फेज फरक मिळविण्यासाठी फेज तुलनेसाठी आकार देणे, फेज शिफ्ट करणे आणि चाचणी मोटर आर्मेचर व्होल्टेजद्वारे सिंक्रोनाइझेशन पल्स सिग्नल वाढविला जातो. मोटर नो-लोड ऑपरेशन असताना सेट करा, फेज फरक θ1 आहे (या वेळी पॉवर अँगल θ = 0 अंदाजे), लोड चालू असताना, फेज फरक θ2 आहे, नंतर फेज फरक θ2 - θ1 हे मोजलेले स्थायी चुंबक समकालिक मोटर लोड पॉवर अँगल मूल्य आहे. योजनाबद्ध आकृती आकृती 3 मध्ये दर्शविली आहे.

आकृती ३ पॉवर अँगल मापनाचे योजनाबद्ध आकृती

फोटोइलेक्ट्रिक डिस्कमध्ये काळ्या आणि पांढऱ्या चिन्हाने एकसारखे लेपित केलेले असताना, डिस्कचे मोजमाप करणे अधिक कठीण असते आणि जेव्हा मोजलेले स्थायी चुंबक समकालिक मोटर खांब एकाच वेळी एकमेकांशी सामान्य असू शकत नाहीत तेव्हा डिस्क चिन्हांकित करणे अधिक कठीण असते. साधेपणासाठी, काळ्या टेपच्या वर्तुळात गुंडाळलेल्या, पांढऱ्या चिन्हाने लेपित केलेल्या स्थायी चुंबक मोटर ड्राइव्ह शाफ्टमध्ये देखील चाचणी केली जाऊ शकते, टेपच्या पृष्ठभागावर या वर्तुळात एकत्रित झालेल्या प्रकाशाद्वारे उत्सर्जित परावर्तित फोटोइलेक्ट्रिक सेन्सर प्रकाश स्रोत. अशाप्रकारे, मोटरच्या प्रत्येक वळणावर, फोटोसेन्सिटिव्ह ट्रान्झिस्टरमधील फोटोइलेक्ट्रिक सेन्सरला एकदा परावर्तित प्रकाश आणि वहन प्राप्त होते, परिणामी विद्युत पल्स सिग्नल तयार होतो, ज्यामुळे प्रवर्धन आणि आकार दिल्यानंतर तुलनात्मक सिग्नल E1 मिळतो. चाचणी मोटर आर्मेचर वाइंडिंग एंडपासून कोणत्याही दोन-फेज व्होल्टेजच्या, व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर पीटी द्वारे कमी व्होल्टेजपर्यंत, व्होल्टेज तुलनाकर्त्याला पाठवले जाते, व्होल्टेज पल्स सिग्नल U1 च्या आयताकृती टप्प्याच्या प्रतिनिधीची निर्मिती. U1 पी-डिव्हिजन फ्रिक्वेन्सीद्वारे, फेज तुलनाकर्त्याची तुलना फेज आणि फेज तुलनाकर्त्यामध्ये तुलना करण्यासाठी. p-विभाजन वारंवारता द्वारे U1, सिग्नलशी त्याच्या टप्प्यातील फरकाची तुलना करण्यासाठी फेज कंपॅरेटर द्वारे.
वरील पॉवर अँगल मापन पद्धतीची कमतरता अशी आहे की पॉवर अँगल मिळविण्यासाठी दोन्ही मोजमापांमधील फरक केला पाहिजे. वजा केलेले दोन प्रमाण टाळण्यासाठी आणि अचूकता कमी करण्यासाठी, लोड फेज फरक θ2, U2 सिग्नल रिव्हर्सलच्या मापनात, मोजलेला फेज फरक θ2'=180 ° - θ2 आहे, पॉवर अँगल θ=180 ° - (θ1 + θ2'), जो फेजच्या वजाबाकीपासून बेरीजमध्ये दोन्ही प्रमाणांचे रूपांतर करतो. फेज प्रमाण आकृती आकृती 4 मध्ये दर्शविली आहे.

आकृती ४ फेज फरक मोजण्यासाठी फेज जोडण्याच्या पद्धतीचे तत्व

आणखी एक सुधारित पद्धत व्होल्टेज आयताकृती वेव्हफॉर्म सिग्नल फ्रिक्वेन्सी डिव्हिजन वापरत नाही, परंतु सिग्नल वेव्हफॉर्म एकाच वेळी रेकॉर्ड करण्यासाठी मायक्रोकॉम्प्युटर वापरते, इनपुट इंटरफेसद्वारे, नो-लोड व्होल्टेज आणि रोटर पोझिशन सिग्नल वेव्हफॉर्म U0, E0, तसेच लोड व्होल्टेज आणि रोटर पोझिशन आयताकृती वेव्हफॉर्म सिग्नल U1, E1 रेकॉर्ड करते आणि नंतर दोन रेकॉर्डिंगचे वेव्हफॉर्म एकमेकांच्या सापेक्ष हलवते जोपर्यंत दोन व्होल्टेज आयताकृती वेव्हफॉर्म सिग्नलचे वेव्हफॉर्म पूर्णपणे ओव्हरलॅप होत नाहीत, जेव्हा दोन रोटरमधील फेज फरक दोन रोटर पोझिशन सिग्नलमधील फेज फरक हा पॉवर अँगल असतो; किंवा वेव्हफॉर्म दोन रोटर पोझिशन सिग्नल वेव्हफॉर्मशी जुळतात तेव्हा हलवा, नंतर दोन व्होल्टेज सिग्नलमधील फेज फरक हा पॉवर अँगल असतो.
हे लक्षात घेतले पाहिजे की कायमस्वरूपी चुंबक सिंक्रोनस मोटरच्या प्रत्यक्ष नो-लोड ऑपरेशनमध्ये, पॉवर अँगल शून्य नसतो, विशेषतः लहान मोटर्ससाठी, नो-लोड ऑपरेशनमुळे नो-लोड लॉस (स्टेटर कॉपर लॉस, आयर्न लॉस, मेकॅनिकल लॉस, स्ट्रे लॉससह) तुलनेने मोठा असतो, जर तुम्हाला वाटत असेल की नो-लोड पॉवर अँगल शून्य असेल, तर पॉवर अँगलच्या मोजमापात मोठी त्रुटी येईल, ज्याचा वापर डीसी मोटरला मोटरच्या स्थितीत, स्टीअरिंगची दिशा आणि चाचणी मोटर स्टीअरिंग सुसंगत करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, डीसी मोटर स्टीअरिंगसह, डीसी मोटर त्याच स्थितीत चालू शकते आणि डीसी मोटर चाचणी मोटर म्हणून वापरली जाऊ शकते. यामुळे डीसी मोटर मोटरच्या स्थितीत चालू राहू शकते, स्टीअरिंग आणि चाचणी मोटर स्टीअरिंग डीसी मोटरशी सुसंगत होऊ शकते जेणेकरून चाचणी मोटरचे सर्व शाफ्ट लॉस (लोह लॉस, मेकॅनिकल लॉस, स्ट्रे लॉस इ.) प्रदान केले जाऊ शकते. निर्णयाची पद्धत अशी आहे की चाचणी मोटर इनपुट पॉवर स्टेटर कॉपर वापराच्या समान आहे, म्हणजेच P1 = pCu, आणि टप्प्यात व्होल्टेज आणि करंट. यावेळी मोजलेले θ1 शून्याच्या पॉवर कोनाशी संबंधित आहे.
सारांश: या पद्धतीचे फायदे:
① डायरेक्ट लोड पद्धत विविध लोड अवस्थांमध्ये स्थिर स्थिती संतृप्तता इंडक्टन्स मोजू शकते आणि त्यासाठी नियंत्रण धोरणाची आवश्यकता नाही, जी अंतर्ज्ञानी आणि सोपी आहे.
मापन थेट भाराखाली केले जात असल्याने, संपृक्तता प्रभाव आणि इंडक्टन्स पॅरामीटर्सवरील डीमॅग्नेटायझेशन करंटचा प्रभाव विचारात घेतला जाऊ शकतो.
या पद्धतीचे तोटे:
① डायरेक्ट लोड पद्धतीमध्ये एकाच वेळी अधिक प्रमाणात मोजमाप करणे आवश्यक आहे (थ्री-फेज व्होल्टेज, थ्री-फेज करंट, पॉवर फॅक्टर अँगल, इ.), पॉवर अँगलचे मोजमाप करणे अधिक कठीण आहे आणि प्रत्येक प्रमाणाच्या चाचणीच्या अचूकतेचा पॅरामीटर गणनेच्या अचूकतेवर थेट परिणाम होतो आणि पॅरामीटर चाचणीमध्ये सर्व प्रकारच्या त्रुटी जमा करणे सोपे आहे. म्हणून, पॅरामीटर्स मोजण्यासाठी डायरेक्ट लोड पद्धत वापरताना, त्रुटी विश्लेषणाकडे लक्ष दिले पाहिजे आणि चाचणी उपकरणाची उच्च अचूकता निवडली पाहिजे.
② या मापन पद्धतीमध्ये उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स E0 चे मूल्य थेट लोड नसताना मोटर टर्मिनल व्होल्टेजने बदलले जाते आणि हे अंदाजेपण देखील अंतर्निहित त्रुटी आणते. कारण, कायम चुंबकाचा ऑपरेटिंग पॉइंट लोडसह बदलतो, याचा अर्थ असा की वेगवेगळ्या स्टेटर करंट्सवर, कायम चुंबकाची पारगम्यता आणि प्रवाह घनता भिन्न असते, म्हणून परिणामी उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स देखील भिन्न असतो. अशाप्रकारे, लोड स्थितीत उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सला लोड नसताना उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सने बदलणे फारसे अचूक नाही.
संदर्भ
[1] तांग रेन्युआन आणि इतर. आधुनिक कायम चुंबक मोटर सिद्धांत आणि डिझाइन. बीजिंग: मशिनरी इंडस्ट्री प्रेस. मार्च २०११
[2] जेएफ गियरस, एम. विंग. परमनंट मॅग्नेट मोटर टेक्नॉलॉजी, डिझाइन आणि अॅप्लिकेशन्स, दुसरी आवृत्ती. न्यू यॉर्क: मार्सेल डेकर, २००२:१७०~१७१
कॉपीराइट: हा लेख WeChat पब्लिक नंबर मोटर पीक (电机极客) चा पुनर्मुद्रण आहे, जो मूळ लिंक आहे.https://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A

हा लेख आमच्या कंपनीच्या विचारांचे प्रतिनिधित्व करत नाही. जर तुमचे मत किंवा दृष्टिकोन वेगळे असतील तर कृपया आम्हाला दुरुस्त करा!