स्थायी चुंबक मोटर्स के तुल्यकालिक प्रेरण का मापन

I. तुल्यकालिक प्रेरकत्व को मापने का उद्देश्य और महत्व
(1)सिंक्रोनस इंडक्टेंस (यानी क्रॉस-एक्सिस इंडक्शन) के मापदंडों को मापने का उद्देश्य
स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर में एसी और डीसी इंडक्शन पैरामीटर दो सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। उनका सटीक अधिग्रहण मोटर विशेषता गणना, गतिशील सिमुलेशन और गति नियंत्रण के लिए पूर्व शर्त और आधार है। सिंक्रोनस इंडक्शन का उपयोग कई स्थिर-अवस्था गुणों जैसे पावर फैक्टर, दक्षता, टॉर्क, आर्मेचर करंट, पावर और अन्य मापदंडों की गणना के लिए किया जा सकता है। वेक्टर नियंत्रण का उपयोग करते हुए स्थायी चुंबक मोटर की नियंत्रण प्रणाली में, सिंक्रोनस प्रारंभ करनेवाला पैरामीटर सीधे नियंत्रण एल्गोरिदम में शामिल होते हैं, और शोध परिणाम बताते हैं कि कमजोर चुंबकीय क्षेत्र में, मोटर मापदंडों की अशुद्धि से टोक़ में महत्वपूर्ण कमी हो सकती है और शक्ति. यह सिंक्रोनस प्रारंभ करनेवाला मापदंडों के महत्व को दर्शाता है।
(2)सिंक्रोनस इंडक्शन को मापने में ध्यान देने योग्य समस्याएं
उच्च शक्ति घनत्व प्राप्त करने के लिए, स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर्स की संरचना को अक्सर अधिक जटिल बनाया जाता है, और मोटर का चुंबकीय सर्किट अधिक संतृप्त होता है, जिसके परिणामस्वरूप मोटर के सिंक्रोनस इंडक्शन पैरामीटर संतृप्ति के साथ भिन्न होते हैं। चुंबकीय सर्किट. दूसरे शब्दों में, पैरामीटर मोटर की परिचालन स्थितियों के साथ बदल जाएंगे, पूरी तरह से सिंक्रोनस इंडक्शन पैरामीटर की रेटेड परिचालन स्थितियों के साथ मोटर पैरामीटर की प्रकृति को सटीक रूप से प्रतिबिंबित नहीं किया जा सकता है। इसलिए, विभिन्न परिचालन स्थितियों के तहत अधिष्ठापन मूल्यों को मापना आवश्यक है।
2.स्थायी चुंबक मोटर तुल्यकालिक अधिष्ठापन माप विधियाँ
यह पेपर सिंक्रोनस इंडक्शन को मापने के विभिन्न तरीकों को एकत्र करता है और उनकी विस्तृत तुलना और विश्लेषण करता है। इन विधियों को मोटे तौर पर दो मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: प्रत्यक्ष भार परीक्षण और अप्रत्यक्ष स्थैतिक परीक्षण। स्थैतिक परीक्षण को आगे एसी स्थैतिक परीक्षण और डीसी स्थैतिक परीक्षण में विभाजित किया गया है। आज, हमारे "सिंक्रोनस इंडक्टर टेस्ट मेथड्स" की पहली किस्त लोड टेस्ट विधि की व्याख्या करेगी।

साहित्य [1] प्रत्यक्ष भार विधि के सिद्धांत का परिचय देता है। स्थायी चुंबक मोटर्स का विश्लेषण आमतौर पर उनके लोड ऑपरेशन का विश्लेषण करने के लिए दोहरे प्रतिक्रिया सिद्धांत का उपयोग करके किया जा सकता है, और जनरेटर और मोटर संचालन के चरण आरेख नीचे चित्र 1 में दिखाए गए हैं। जनरेटर का पावर कोण θ सकारात्मक है जब E0 U से अधिक है, पावर फैक्टर कोण φ सकारात्मक है जब I अधिक U है, और आंतरिक पावर फैक्टर कोण ψ सकारात्मक है जब E0 I से अधिक है। मोटर का पावर कोण θ सकारात्मक है U, E0 से अधिक है, तो पावर फैक्टर कोण φ सकारात्मक है, जब U, I से अधिक है, और आंतरिक पावर फैक्टर कोण ψ सकारात्मक है, जब I, E0 से अधिक है।

चित्र: 1 स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर संचालन का चरण आरेख
(ए) जेनरेटर स्थिति (बी) मोटर स्थिति

इस चरण आरेख के अनुसार प्राप्त किया जा सकता है: जब स्थायी चुंबक मोटर लोड ऑपरेशन, नो-लोड उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव बल E0, आर्मेचर टर्मिनल वोल्टेज यू, वर्तमान I, पावर फैक्टर कोण φ और पावर कोण θ और इसी तरह मापा जाता है, तो आर्मेचर प्राप्त किया जा सकता है सीधी धुरी की धारा, क्रॉस-अक्ष घटक आईडी = आईसिन (θ - φ) और आईक्यू = इकोस (θ - φ), फिर एक्सडी और एक्सक्यू निम्नलिखित समीकरण से प्राप्त किया जा सकता है:

जब जनरेटर चल रहा हो:

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

जब मोटर चल रही हो:

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

स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स के स्थिर स्थिति पैरामीटर मोटर की परिचालन स्थितियों में बदलाव के साथ बदलते हैं, और जब आर्मेचर करंट बदलता है, तो Xd और Xq दोनों बदल जाते हैं। इसलिए, मापदंडों का निर्धारण करते समय, मोटर परिचालन स्थितियों को भी इंगित करना सुनिश्चित करें। (प्रत्यावर्ती और प्रत्यक्ष शाफ़्ट धारा या स्टेटर धारा और आंतरिक शक्ति कारक कोण की मात्रा)

प्रत्यक्ष लोड विधि द्वारा आगमनात्मक मापदंडों को मापने में मुख्य कठिनाई शक्ति कोण θ के माप में निहित है। जैसा कि हम जानते हैं, यह मोटर टर्मिनल वोल्टेज यू और उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव बल के बीच चरण कोण का अंतर है। जब मोटर स्थिर रूप से चल रही होती है, तो अंतिम वोल्टेज सीधे प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन E0 सीधे प्राप्त नहीं किया जा सकता है, इसलिए इसे केवल E0 के समान आवृत्ति और प्रतिस्थापन के लिए एक निश्चित चरण अंतर के साथ एक आवधिक संकेत प्राप्त करने के लिए एक अप्रत्यक्ष विधि द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। अंतिम वोल्टेज के साथ चरण तुलना करने के लिए E0।

पारंपरिक अप्रत्यक्ष तरीके हैं:
1) परीक्षण के तहत मोटर के आर्मेचर स्लॉट में दबी हुई पिच और मापने वाले तार के रूप में महीन तार के कई घुमावों की मोटर की मूल कुंडली, परीक्षण वोल्टेज तुलना सिग्नल के तहत मोटर वाइंडिंग के साथ समान चरण प्राप्त करने के लिए, की तुलना के माध्यम से शक्ति कारक कोण प्राप्त किया जा सकता है।
2) परीक्षणाधीन मोटर के शाफ्ट पर एक सिंक्रोनस मोटर स्थापित करें जो परीक्षणाधीन मोटर के समान हो। वोल्टेज चरण माप विधि [2], जिसका वर्णन नीचे किया जाएगा, इसी सिद्धांत पर आधारित है। प्रयोगात्मक कनेक्शन आरेख चित्र 2 में दिखाया गया है। टीएसएम परीक्षण के तहत स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर है, एएसएम एक समान तुल्यकालिक मोटर है जो अतिरिक्त रूप से आवश्यक है, पीएम प्राइम मूवर है, जो या तो एक तुल्यकालिक मोटर या डीसी हो सकता है मोटर, बी ब्रेक है, और डीबीओ एक दोहरी बीम ऑसिलोस्कोप है। टीएसएम और एएसएम के चरण बी और सी ऑसिलोस्कोप से जुड़े हुए हैं। जब टीएसएम तीन-चरण बिजली आपूर्ति से जुड़ा होता है, तो ऑसिलोस्कोप वीटीएसएम और ई0एएसएम सिग्नल प्राप्त करता है। क्योंकि दोनों मोटरें समान हैं और समकालिक रूप से घूमती हैं, परीक्षक के टीएसएम का नो-लोड बैकपोटेंशियल और एएसएम का नो-लोड बैकपोटेंशियल, जो जनरेटर, ई0एएसएम के रूप में कार्य करता है, चरण में हैं। इसलिए, पावर कोण θ, यानी, VTSM और E0ASM के बीच चरण अंतर को मापा जा सकता है।

चित्र 2 पावर कोण मापने के लिए प्रायोगिक वायरिंग आरेख

इस पद्धति का आमतौर पर उपयोग नहीं किया जाता है, मुख्य रूप से क्योंकि: ① रोटर शाफ्ट में छोटे सिंक्रोनस मोटर या रोटरी ट्रांसफार्मर को मापने के लिए आवश्यक मोटर में दो शाफ्ट फैले हुए अंत होते हैं, जो अक्सर करना मुश्किल होता है। ② पावर कोण माप की सटीकता काफी हद तक वीटीएसएम और ई0एएसएम की उच्च हार्मोनिक सामग्री पर निर्भर करती है, और यदि हार्मोनिक सामग्री अपेक्षाकृत बड़ी है, तो माप की सटीकता कम हो जाएगी।
3) पावर कोण परीक्षण सटीकता और उपयोग में आसानी में सुधार करने के लिए, अब रोटर स्थिति सिग्नल का पता लगाने के लिए स्थिति सेंसर का अधिक उपयोग, और फिर अंत वोल्टेज दृष्टिकोण के साथ चरण तुलना
मूल सिद्धांत मापा स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर के शाफ्ट पर एक अनुमानित या प्रतिबिंबित फोटोइलेक्ट्रिक डिस्क स्थापित करना है, डिस्क या काले और सफेद मार्करों पर समान रूप से वितरित छेद की संख्या और परीक्षण के तहत सिंक्रोनस मोटर के ध्रुवों के जोड़े की संख्या . जब डिस्क मोटर के साथ एक क्रांति घूमती है, तो फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर पी रोटर स्थिति सिग्नल प्राप्त करता है और पी कम वोल्टेज पल्स उत्पन्न करता है। जब मोटर समकालिक रूप से चल रही होती है, तो इस रोटर स्थिति सिग्नल की आवृत्ति आर्मेचर टर्मिनल वोल्टेज की आवृत्ति के बराबर होती है, और इसका चरण उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव बल के चरण को दर्शाता है। चरण अंतर प्राप्त करने के लिए चरण तुलना के लिए सिंक्रोनाइज़ेशन पल्स सिग्नल को आकार देने, चरण स्थानांतरित करने और परीक्षण मोटर आर्मेचर वोल्टेज द्वारा प्रवर्धित किया जाता है। जब मोटर नो-लोड ऑपरेशन सेट करें, चरण अंतर θ1 है (अनुमानतः इस समय पावर कोण θ = 0), जब लोड चल रहा है, चरण अंतर θ2 है, तो चरण अंतर θ2 - θ1 मापा जाता है स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर लोड पावर कोण मूल्य। योजनाबद्ध आरेख चित्र 3 में दिखाया गया है।

चित्र 3 शक्ति कोण माप का योजनाबद्ध आरेख

जैसे कि फोटोइलेक्ट्रिक डिस्क में समान रूप से काले और सफेद निशान के साथ लेपित होना अधिक कठिन होता है, और जब एक ही समय में मापा गया स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर ध्रुव होता है तो डिस्क को चिह्नित करना एक दूसरे के साथ आम नहीं हो सकता है। सादगी के लिए, काले टेप के एक चक्र में लिपटे स्थायी चुंबक मोटर ड्राइव शाफ्ट में एक सफेद निशान के साथ लेपित, टेप की सतह पर इस सर्कल में एकत्रित प्रकाश द्वारा उत्सर्जित परावर्तक फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर प्रकाश स्रोत का भी परीक्षण किया जा सकता है। इस तरह, मोटर के हर मोड़ पर, फोटोसेंसिटिव ट्रांजिस्टर में फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर एक बार परावर्तित प्रकाश और चालन प्राप्त करता है, जिसके परिणामस्वरूप एक विद्युत पल्स सिग्नल होता है, प्रवर्धन और आकार देने के बाद एक तुलनात्मक संकेत E1 प्राप्त होता है। परीक्षण मोटर आर्मेचर वाइंडिंग के किसी भी दो-चरण वोल्टेज के अंत से, वोल्टेज ट्रांसफार्मर पीटी द्वारा कम वोल्टेज तक, वोल्टेज तुलनित्र को भेजा जाता है, वोल्टेज पल्स सिग्नल यू 1 के आयताकार चरण के एक प्रतिनिधि का गठन। यू1 पी-डिवीजन आवृत्ति द्वारा, चरण तुलनित्र तुलना चरण और चरण तुलनित्र के बीच तुलना प्राप्त करने के लिए। पी-डिवीजन आवृत्ति द्वारा यू1, चरण तुलनित्र द्वारा सिग्नल के साथ इसके चरण अंतर की तुलना करने के लिए।
उपरोक्त शक्ति कोण माप विधि की कमी यह है कि शक्ति कोण प्राप्त करने के लिए दोनों मापों के बीच अंतर करना चाहिए। घटाई गई दो मात्राओं से बचने और सटीकता को कम करने के लिए, लोड चरण अंतर θ2, यू2 सिग्नल रिवर्सल के माप में, मापा गया चरण अंतर θ2'=180 ° - θ2 है, पावर कोण θ=180 ° - ( θ1 + θ2'), जो दो मात्राओं को चरण के घटाने से जोड़ में परिवर्तित करता है। चरण मात्रा आरेख चित्र 4 में दिखाया गया है।

चित्र: 4 चरण अंतर की गणना के लिए चरण जोड़ विधि का सिद्धांत

एक अन्य बेहतर विधि वोल्टेज आयताकार तरंग रूप सिग्नल आवृत्ति विभाजन का उपयोग नहीं करती है, बल्कि इनपुट इंटरफ़ेस के माध्यम से क्रमशः सिग्नल तरंग रूप को रिकॉर्ड करने के लिए एक माइक्रो कंप्यूटर का उपयोग करती है, नो-लोड वोल्टेज और रोटर स्थिति सिग्नल तरंग रूपों U0, E0 को रिकॉर्ड करती है, साथ ही लोड वोल्टेज और रोटर स्थिति आयताकार तरंग सिग्नल U1, E1, और फिर दो रिकॉर्डिंग के तरंग रूपों को एक दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित करें जब तक कि दो वोल्टेज आयताकार तरंग सिग्नल के तरंग रूप पूरी तरह से ओवरलैप न हो जाएं, जब दो रोटर के बीच चरण अंतर होता है चरण अंतर दो रोटर स्थिति संकेतों के बीच शक्ति कोण है; या तरंगरूप को दो रोटर स्थिति सिग्नल तरंगरूपों के संयोग में ले जाएं, तो दो वोल्टेज संकेतों के बीच चरण अंतर शक्ति कोण है।
यह बताया जाना चाहिए कि स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर का वास्तविक नो-लोड ऑपरेशन, पावर कोण शून्य नहीं है, विशेष रूप से छोटे मोटर्स के लिए, नो-लोड ऑपरेशन के कारण नो-लोड लॉस (स्टेटर कॉपर लॉस, आयरन लॉस सहित) यांत्रिक हानि, आवारा हानि) अपेक्षाकृत बड़ी है, यदि आप सोचते हैं कि नो-लोड पावर कोण शून्य है, तो यह पावर कोण की माप में एक बड़ी त्रुटि का कारण बनेगा, जिसका उपयोग डीसी मोटर को राज्य में चलाने के लिए किया जा सकता है मोटर की, स्टीयरिंग की दिशा और परीक्षण मोटर स्टीयरिंग सुसंगत है, डीसी मोटर स्टीयरिंग के साथ, डीसी मोटर एक ही स्थिति पर चल सकती है, और डीसी मोटर को परीक्षण मोटर के रूप में उपयोग किया जा सकता है। यह डीसी मोटर को मोटर स्थिति में चालू कर सकता है, स्टीयरिंग और परीक्षण मोटर स्टीयरिंग को डीसी मोटर के अनुरूप बना सकता है ताकि परीक्षण मोटर के सभी शाफ्ट नुकसान (लोहे की हानि, यांत्रिक हानि, आवारा हानि, आदि सहित) प्रदान किया जा सके। निर्णय की विधि यह है कि परीक्षण मोटर इनपुट शक्ति स्टेटर तांबे की खपत के बराबर है, अर्थात, P1 = pCu, और चरण में वोल्टेज और करंट। इस बार मापा गया θ1 शून्य के शक्ति कोण से मेल खाता है।
सारांश: इस विधि के लाभ:
① प्रत्यक्ष लोड विधि विभिन्न लोड राज्यों के तहत स्थिर स्थिति संतृप्ति अधिष्ठापन को माप सकती है, और इसके लिए नियंत्रण रणनीति की आवश्यकता नहीं होती है, जो सहज और सरल है।
क्योंकि माप सीधे लोड के तहत किया जाता है, संतृप्ति प्रभाव और अधिष्ठापन मापदंडों पर विचुंबकीकरण धारा के प्रभाव को ध्यान में रखा जा सकता है।
इस विधि के नुकसान:
① प्रत्यक्ष लोड विधि को एक ही समय में अधिक मात्रा (तीन चरण वोल्टेज, तीन चरण वर्तमान, पावर फैक्टर कोण इत्यादि) को मापने की आवश्यकता होती है, पावर कोण की माप अधिक कठिन होती है, और परीक्षण की सटीकता प्रत्येक मात्रा का पैरामीटर गणना की सटीकता पर सीधा प्रभाव पड़ता है, और पैरामीटर परीक्षण में सभी प्रकार की त्रुटियां जमा करना आसान होता है। इसलिए, मापदंडों को मापने के लिए प्रत्यक्ष लोड विधि का उपयोग करते समय, त्रुटि विश्लेषण पर ध्यान दिया जाना चाहिए, और परीक्षण उपकरण की उच्च सटीकता का चयन करना चाहिए।
② इस माप पद्धति में उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव बल E0 का मान बिना किसी लोड के सीधे मोटर टर्मिनल वोल्टेज द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, और यह अनुमान अंतर्निहित त्रुटियां भी लाता है। क्योंकि, स्थायी चुंबक का ऑपरेटिंग बिंदु लोड के साथ बदलता है, जिसका अर्थ है कि विभिन्न स्टेटर धाराओं पर, स्थायी चुंबक की पारगम्यता और प्रवाह घनत्व अलग-अलग होते हैं, इसलिए परिणामी उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव बल भी भिन्न होता है। इस तरह, लोड स्थिति के तहत उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव बल को बिना किसी लोड के उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिव बल से बदलना बहुत सटीक नहीं है।
संदर्भ
[1] तांग रेनयुआन एट अल। आधुनिक स्थायी चुंबक मोटर सिद्धांत और डिजाइन। बीजिंग: मशीनरी उद्योग प्रेस. मार्च 2011
[2] जेएफ गियारस, एम. विंग। स्थायी चुंबक मोटर प्रौद्योगिकी, डिज़ाइन और अनुप्रयोग, दूसरा संस्करण। न्यूयॉर्क: मार्सेल डेकर, 2002:170~171
कॉपीराइट: यह लेख WeChat सार्वजनिक नंबर मोटर पीक (电机极客) का पुनर्मुद्रण है, मूल लिंकhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A

यह लेख हमारी कंपनी के विचारों का प्रतिनिधित्व नहीं करता है. यदि आपकी राय या राय अलग है तो कृपया हमें सुधारें!