स्थायी चुम्बक मोटरहरूको सिंक्रोनस इन्डक्टन्सको मापन

I. सिंक्रोनस इन्डक्टन्स मापनको उद्देश्य र महत्त्व
(१) सिंक्रोनस इन्डक्टन्स (अर्थात् क्रस-अक्ष इन्डक्टन्स) को प्यारामिटरहरू मापन गर्ने उद्देश्य
स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटरमा AC र DC इन्डक्टन्स प्यारामिटरहरू दुई सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण प्यारामिटरहरू हुन्। तिनीहरूको सही अधिग्रहण मोटर विशेषता गणना, गतिशील सिमुलेशन र गति नियन्त्रणको लागि पूर्वशर्त र आधार हो। सिंक्रोनस इन्डक्टन्स धेरै स्थिर-अवस्था गुणहरू जस्तै पावर फ्याक्टर, दक्षता, टर्क, आर्मेचर करेन्ट, पावर र अन्य प्यारामिटरहरू गणना गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। भेक्टर नियन्त्रण प्रयोग गरेर स्थायी चुम्बक मोटरको नियन्त्रण प्रणालीमा, सिंक्रोनस इन्डक्टर प्यारामिटरहरू प्रत्यक्ष रूपमा नियन्त्रण एल्गोरिथ्ममा संलग्न हुन्छन्, र अनुसन्धान परिणामहरूले देखाउँछन् कि कमजोर चुम्बकीय क्षेत्रमा, मोटर प्यारामिटरहरूको अशुद्धताले टर्क र शक्तिमा उल्लेखनीय कमी ल्याउन सक्छ। यसले सिंक्रोनस इन्डक्टर प्यारामिटरहरूको महत्त्व देखाउँछ।
(२) सिंक्रोनस इन्डक्टन्स मापन गर्दा ध्यान दिनुपर्ने समस्याहरू
उच्च शक्ति घनत्व प्राप्त गर्न, स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटरहरूको संरचना प्रायः जटिल हुन डिजाइन गरिएको हुन्छ, र मोटरको चुम्बकीय सर्किट बढी संतृप्त हुन्छ, जसले गर्दा मोटरको सिंक्रोनस इन्डक्टन्स प्यारामिटर चुम्बकीय सर्किटको संतृप्तिसँग फरक हुन्छ। अर्को शब्दमा, मोटरको सञ्चालन अवस्थासँगै प्यारामिटरहरू परिवर्तन हुनेछन्, सिंक्रोनस इन्डक्टन्स प्यारामिटरहरूको मूल्याङ्कन गरिएको सञ्चालन अवस्थाले मोटर प्यारामिटरहरूको प्रकृतिलाई सही रूपमा प्रतिबिम्बित गर्न सक्दैन। त्यसकारण, विभिन्न सञ्चालन अवस्थाहरूमा इन्डक्टन्स मानहरू मापन गर्न आवश्यक छ।
२. स्थायी चुम्बक मोटर सिंक्रोनस इन्डक्टन्स मापन विधिहरू
यस पेपरले सिंक्रोनस इन्डक्टन्स मापन गर्ने विभिन्न विधिहरू सङ्कलन गर्दछ र तिनीहरूको विस्तृत तुलना र विश्लेषण गर्दछ। यी विधिहरूलाई लगभग दुई मुख्य प्रकारहरूमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ: प्रत्यक्ष लोड परीक्षण र अप्रत्यक्ष स्थिर परीक्षण। स्थिर परीक्षणलाई थप AC स्थिर परीक्षण र DC स्थिर परीक्षणमा विभाजित गरिएको छ। आज, हाम्रो "सिंक्रोनस इन्डक्टर परीक्षण विधिहरू" को पहिलो किस्ताले लोड परीक्षण विधिको व्याख्या गर्नेछ।

साहित्य [1] ले प्रत्यक्ष लोड विधिको सिद्धान्त प्रस्तुत गर्दछ। स्थायी चुम्बक मोटरहरूलाई सामान्यतया दोहोरो प्रतिक्रिया सिद्धान्त प्रयोग गरेर तिनीहरूको लोड सञ्चालनको विश्लेषण गर्न विश्लेषण गर्न सकिन्छ, र जेनेरेटर र मोटर सञ्चालनको चरण रेखाचित्र तल चित्र १ मा देखाइएको छ। जेनेरेटरको पावर कोण θ E0 U भन्दा बढी हुँदा सकारात्मक हुन्छ, पावर कारक कोण φ I U भन्दा बढी हुँदा सकारात्मक हुन्छ, र आन्तरिक पावर कारक कोण ψ E0 भन्दा बढी हुँदा सकारात्मक हुन्छ। मोटरको पावर कोण θ E0 भन्दा बढी हुँदा सकारात्मक हुन्छ, पावर कारक कोण φ U I भन्दा बढी हुँदा सकारात्मक हुन्छ, र आन्तरिक पावर कारक कोण ψ I E0 भन्दा बढी हुँदा सकारात्मक हुन्छ।

चित्र १ स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटर सञ्चालनको चरण रेखाचित्र
(a) जेनेरेटर अवस्था (b) मोटर अवस्था

यस चरण रेखाचित्र अनुसार प्राप्त गर्न सकिन्छ: जब स्थायी चुम्बक मोटर लोड सञ्चालन, मापन गरिएको नो-लोड उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिभ बल E0, आर्मेचर टर्मिनल भोल्टेज U, वर्तमान I, पावर कारक कोण φ र पावर कोण θ र यस्तै, सीधा अक्षको आर्मेचर प्रवाह प्राप्त गर्न सकिन्छ, क्रस-अक्ष घटक Id = Isin (θ - φ) र Iq = Icos (θ - φ), त्यसपछि Xd र Xq निम्न समीकरणबाट प्राप्त गर्न सकिन्छ:

जेनेरेटर चलिरहेको बेला:

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

मोटर चलिरहेको बेला:

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

मोटरको सञ्चालन अवस्था परिवर्तन हुँदा स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटरहरूको स्थिर अवस्था प्यारामिटरहरू परिवर्तन हुन्छन्, र जब आर्मेचर करेन्ट परिवर्तन हुन्छ, Xd र Xq दुवै परिवर्तन हुन्छन्। त्यसकारण, प्यारामिटरहरू निर्धारण गर्दा, मोटर सञ्चालन अवस्थाहरू पनि संकेत गर्न निश्चित गर्नुहोस्। (वैकल्पिक र प्रत्यक्ष शाफ्ट करेन्ट वा स्टेटर करेन्टको मात्रा र आन्तरिक पावर फ्याक्टर कोण)

प्रत्यक्ष लोड विधिद्वारा आगमनात्मक प्यारामिटरहरू मापन गर्दा मुख्य कठिनाई पावर कोण θ को मापनमा निहित छ। हामीलाई थाहा छ, यो मोटर टर्मिनल भोल्टेज U र उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिभ बल बीचको चरण कोण भिन्नता हो। जब मोटर स्थिर रूपमा चलिरहेको हुन्छ, अन्तिम भोल्टेज सिधै प्राप्त गर्न सकिन्छ, तर E0 सिधै प्राप्त गर्न सकिँदैन, त्यसैले यो केवल अप्रत्यक्ष विधिद्वारा प्राप्त गर्न सकिन्छ E0 जस्तै आवृत्ति भएको आवधिक संकेत र अन्तिम भोल्टेजसँग चरण तुलना गर्न E0 लाई प्रतिस्थापन गर्न निश्चित चरण भिन्नता।

परम्परागत अप्रत्यक्ष विधिहरू हुन्:
१) परीक्षण गरिएको पिच अन्तर्गत मोटरको आर्मेचर स्लटमा र मापन गर्ने कुण्डलको रूपमा धेरै मोडहरू भएको राम्रो तारको मोटरको मूल कुण्डलीमा, परीक्षण भोल्टेज तुलना संकेत अन्तर्गत मोटर घुमाउरोसँग समान चरण प्राप्त गर्न, पावर फ्याक्टर कोणको तुलना मार्फत प्राप्त गर्न सकिन्छ।
२) परीक्षण अन्तर्गत मोटरको शाफ्टमा सिंक्रोनस मोटर स्थापना गर्नुहोस् जुन परीक्षण अन्तर्गत मोटरसँग मिल्दोजुल्दो छ। भोल्टेज चरण मापन विधि [२], जुन तल वर्णन गरिनेछ, यही सिद्धान्तमा आधारित छ। प्रयोगात्मक जडान रेखाचित्र चित्र २ मा देखाइएको छ। TSM परीक्षण अन्तर्गत स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटर हो, ASM एक समान सिंक्रोनस मोटर हो जुन थप रूपमा आवश्यक छ, PM प्राइम मूभर हो, जुन या त सिंक्रोनस मोटर वा DC मोटर हुन सक्छ, B ब्रेक हो, र DBO एक डुअल बीम ओसिलोस्कोप हो। TSM र ASM को चरण B र C ओसिलोस्कोपमा जोडिएका छन्। जब TSM तीन-चरण पावर सप्लाईमा जडान हुन्छ, ओसिलोस्कोपले VTSM र E0ASM संकेतहरू प्राप्त गर्दछ। किनभने दुई मोटरहरू समान छन् र सिंक्रोनस रूपमा घुम्छन्, परीक्षकको TSM को नो-लोड ब्याकपोटेन्शियल र ASM को नो-लोड ब्याकपोटेन्शियल, जसले जेनेरेटरको रूपमा काम गर्दछ, E0ASM, चरणमा छन्। त्यसकारण, पावर कोण θ, अर्थात्, VTSM र E0ASM बीचको चरण भिन्नता मापन गर्न सकिन्छ।

चित्र २ पावर कोण मापनको लागि प्रयोगात्मक तार रेखाचित्र

यो विधि धेरै प्रयोग गरिँदैन, मुख्यतया किनभने: ① रोटर शाफ्टमा माउन्ट गरिएको सानो सिंक्रोनस मोटर वा रोटरी ट्रान्सफर्मर मापन गर्न आवश्यक मोटरमा दुई शाफ्ट फैलिएको छेउ हुन्छ, जुन प्रायः गर्न गाह्रो हुन्छ। ② पावर कोण मापनको शुद्धता धेरै हदसम्म VTSM र E0ASM को उच्च हार्मोनिक सामग्रीमा निर्भर गर्दछ, र यदि हार्मोनिक सामग्री अपेक्षाकृत ठूलो छ भने, मापनको शुद्धता कम हुनेछ।
३) पावर कोण परीक्षणको शुद्धता र प्रयोगमा सहजता सुधार गर्न, अब रोटर स्थिति संकेत पत्ता लगाउन स्थिति सेन्सरहरूको थप प्रयोग, र त्यसपछि अन्तिम भोल्टेज दृष्टिकोणसँग चरण तुलना।
आधारभूत सिद्धान्त भनेको मापन गरिएको स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटरको शाफ्टमा प्रक्षेपित वा परावर्तित फोटोइलेक्ट्रिक डिस्क स्थापना गर्नु हो, डिस्कमा समान रूपमा वितरित प्वालहरूको संख्या वा कालो र सेतो मार्करहरू र परीक्षण अन्तर्गत सिंक्रोनस मोटरको पोलहरूको जोडीहरूको संख्या। जब डिस्क मोटरसँग एक क्रान्ति घुमाउँछ, फोटोइलेक्ट्रिक सेन्सरले p रोटर स्थिति संकेतहरू प्राप्त गर्दछ र p कम भोल्टेज पल्सहरू उत्पन्न गर्दछ। जब मोटर सिंक्रोनस रूपमा चलिरहेको हुन्छ, यो रोटर स्थिति संकेतको आवृत्ति आर्मेचर टर्मिनल भोल्टेजको आवृत्ति बराबर हुन्छ, र यसको चरणले उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिभ बलको चरणलाई प्रतिबिम्बित गर्दछ। चरण भिन्नता प्राप्त गर्न चरण तुलनाको लागि आकार, चरण स्थानान्तरण र परीक्षण मोटर आर्मेचर भोल्टेज द्वारा सिंक्रोनाइजेसन पल्स संकेतलाई प्रवर्धित गरिन्छ। मोटर नो-लोड अपरेशन हुँदा सेट गर्नुहोस्, चरण भिन्नता θ1 हुन्छ (यस समयमा पावर कोण θ = 0 अनुमानित), जब लोड चलिरहेको हुन्छ, चरण भिन्नता θ2 हुन्छ, त्यसपछि चरण भिन्नता θ2 - θ1 मापन गरिएको स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटर लोड पावर कोण मान हो। योजनाबद्ध रेखाचित्र चित्र 3 मा देखाइएको छ।

चित्र ३ पावर कोण मापनको योजनाबद्ध रेखाचित्र

फोटोइलेक्ट्रिक डिस्कमा जस्तै कालो र सेतो चिन्हले समान रूपमा लेपित गरिएको छ, र जब मापन गरिएको स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटर पोलहरू एकै समयमा डिस्क चिन्ह लगाउनु एकअर्कासँग सामान्य हुन सक्दैन। सरलताको लागि, कालो टेपको सर्कलमा बेरिएको स्थायी चुम्बक मोटर ड्राइभ शाफ्टमा पनि परीक्षण गर्न सकिन्छ, सेतो चिन्हले लेपित, टेपको सतहमा यस सर्कलमा जम्मा भएको प्रकाशद्वारा उत्सर्जित परावर्तक फोटोइलेक्ट्रिक सेन्सर प्रकाश स्रोत। यस तरिकाले, मोटरको प्रत्येक मोड, फोटोसेन्सिटिभ ट्रान्जिस्टरमा फोटोइलेक्ट्रिक सेन्सरले एक पटक परावर्तित प्रकाश र चालन प्राप्त गर्दछ, परिणामस्वरूप विद्युतीय पल्स सिग्नल, प्रवर्धन र आकार दिएपछि तुलना संकेत E1 प्राप्त गर्न। परीक्षण मोटर आर्मेचर घुमाउरो अन्त्यबाट कुनै पनि दुई-चरण भोल्टेजको, भोल्टेज ट्रान्सफर्मर PT द्वारा कम भोल्टेजमा, भोल्टेज तुलनाकर्तामा पठाइन्छ, भोल्टेज पल्स संकेत U1 को आयताकार चरणको प्रतिनिधिको गठन। U1 p-डिभिजन फ्रिक्वेन्सी द्वारा, चरण तुलनाकर्ता तुलना चरण र चरण तुलनाकर्ता बीचको तुलना प्राप्त गर्न। p-डिभिजन फ्रिक्वेन्सी द्वारा U1, चरण तुलनाकर्ता द्वारा यसको चरण भिन्नतालाई संकेतसँग तुलना गर्न।
माथिको पावर कोण मापन विधिको कमजोरी यो हो कि पावर कोण प्राप्त गर्न दुई मापनहरू बीचको भिन्नता बनाउनु पर्छ। दुई परिमाणहरू घटाउनबाट बच्न र शुद्धता कम गर्न, लोड चरण भिन्नता θ2, U2 सिग्नल रिभर्सलको मापनमा, मापन गरिएको चरण भिन्नता θ2'=180 ° - θ2, पावर कोण θ=180 ° - (θ1 + θ2') हो, जसले चरणको घटाउबाट दुई परिमाणहरूलाई थपमा रूपान्तरण गर्दछ। चरण मात्रा रेखाचित्र चित्र ४ मा देखाइएको छ।

चित्र ४ चरण भिन्नता गणना गर्न चरण थप विधिको सिद्धान्त

अर्को सुधारिएको विधिले भोल्टेज आयताकार तरंगरूप सिग्नल फ्रिक्वेन्सी डिभिजन प्रयोग गर्दैन, तर सिग्नल तरंगरूप एकैसाथ रेकर्ड गर्न माइक्रो कम्प्युटर प्रयोग गर्दछ, क्रमशः, इनपुट इन्टरफेस मार्फत, नो-लोड भोल्टेज र रोटर स्थिति संकेत तरंगरूप U0, E0, साथै लोड भोल्टेज र रोटर स्थिति आयताकार तरंगरूप संकेत U1, E1 रेकर्ड गर्दछ, र त्यसपछि दुई रेकर्डिङहरूको तरंगरूपहरू एकअर्काको सापेक्षमा सार्नुहोस् जबसम्म दुई भोल्टेज आयताकार तरंगरूप संकेतहरूको तरंगरूपहरू पूर्ण रूपमा ओभरल्याप हुँदैनन्, जब दुई रोटर बीचको चरण भिन्नता दुई रोटर स्थिति संकेतहरू बीचको चरण भिन्नता पावर कोण हो; वा तरंगरूपलाई दुई रोटर स्थिति संकेत तरंगरूपहरूमा सार्नुहोस्, त्यसपछि दुई भोल्टेज संकेतहरू बीचको चरण भिन्नता पावर कोण हो।
यो कुरा औंल्याउनुपर्छ कि स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटरको वास्तविक नो-लोड अपरेशनमा, पावर कोण शून्य हुँदैन, विशेष गरी साना मोटरहरूको लागि, नो-लोड अपरेशनको कारणले गर्दा नो-लोड अपरेशन (स्टेटर कपर हानि, फलामको हानि, मेकानिकल हानि, स्ट्रे लस सहित) अपेक्षाकृत ठूलो हुन्छ। यदि तपाईंलाई लाग्छ कि शून्यको नो-लोड पावर कोण, यसले पावर कोणको मापनमा ठूलो त्रुटि निम्त्याउनेछ, जुन DC मोटरलाई मोटरको अवस्थामा चलिरहेको बनाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ, स्टेयरिङको दिशा र परीक्षण मोटर स्टेयरिङलाई एकरूप बनाउन, DC मोटर स्टेयरिङको साथ, DC मोटर उही अवस्थामा चल्न सक्छ, र DC मोटरलाई परीक्षण मोटरको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। यसले DC मोटरलाई मोटर अवस्थामा चलिरहेको बनाउन सक्छ, स्टेयरिङ र परीक्षण मोटर स्टेयरिङलाई DC मोटरसँग एकरूप बनाउन सक्छ जसले परीक्षण मोटरको सबै शाफ्ट हानि (फलामको हानि, मेकानिकल हानि, स्ट्रे लस, आदि सहित) प्रदान गर्दछ। निर्णयको विधि यो हो कि परीक्षण मोटर इनपुट पावर स्टेटर कपर खपत बराबर छ, अर्थात्, P1 = pCu, र भोल्टेज र करेन्ट चरणमा। यस पटक मापन गरिएको θ1 शून्यको पावर कोणसँग मेल खान्छ।
सारांश: यस विधिका फाइदाहरू:
① प्रत्यक्ष लोड विधिले विभिन्न लोड अवस्थाहरू अन्तर्गत स्थिर अवस्था संतृप्ति इन्डक्टन्स मापन गर्न सक्छ, र नियन्त्रण रणनीति आवश्यक पर्दैन, जुन सहज र सरल छ।
मापन सिधै लोड अन्तर्गत गरिएको हुनाले, संतृप्ति प्रभाव र इन्डक्टन्स प्यारामिटरहरूमा डिम्याग्नेटाइजेशन करेन्टको प्रभावलाई ध्यानमा राख्न सकिन्छ।
यस विधिका बेफाइदाहरू:
① प्रत्यक्ष लोड विधिले एकै समयमा धेरै मात्राहरू मापन गर्न आवश्यक छ (तीन-चरण भोल्टेज, तीन-चरण वर्तमान, पावर फ्याक्टर कोण, आदि), पावर कोणको मापन बढी गाह्रो छ, र प्रत्येक मात्राको परीक्षणको शुद्धताले प्यारामिटर गणनाको शुद्धतामा प्रत्यक्ष प्रभाव पार्छ, र प्यारामिटर परीक्षणमा सबै प्रकारका त्रुटिहरू जम्मा गर्न सजिलो हुन्छ। त्यसकारण, प्यारामिटरहरू मापन गर्न प्रत्यक्ष लोड विधि प्रयोग गर्दा, त्रुटि विश्लेषणमा ध्यान दिनुपर्छ, र परीक्षण उपकरणको उच्च शुद्धता चयन गर्नुपर्छ।
② यस मापन विधिमा उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिभ बल E0 को मान कुनै लोड बिना मोटर टर्मिनल भोल्टेज द्वारा सिधै प्रतिस्थापन गरिन्छ, र यो अनुमानले पनि अन्तर्निहित त्रुटिहरू ल्याउँछ। किनभने, स्थायी चुम्बकको सञ्चालन बिन्दु लोडसँग परिवर्तन हुन्छ, जसको अर्थ फरक स्टेटर धाराहरूमा, स्थायी चुम्बकको पारगम्यता र प्रवाह घनत्व फरक हुन्छ, त्यसैले परिणामस्वरूप उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिभ बल पनि फरक हुन्छ। यसरी, लोड अवस्थामा उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिभ बललाई कुनै लोड बिना उत्तेजना इलेक्ट्रोमोटिभ बलले प्रतिस्थापन गर्नु धेरै सही छैन।
सन्दर्भ सामग्रीहरू
[१] ताङ रेन्युआन एट अल। आधुनिक स्थायी चुम्बक मोटर सिद्धान्त र डिजाइन। बेइजिङ: मेसिनरी उद्योग प्रेस। मार्च २०११
[२] जेएफ गियरस, एम. विंग। स्थायी चुम्बक मोटर प्रविधि, डिजाइन र अनुप्रयोगहरू, दोस्रो संस्करण। न्यूयोर्क: मार्सेल डेकर, २००२:१७०~१७१
प्रतिलिपि अधिकार: यो लेख WeChat सार्वजनिक नम्बर मोटर पिक (电机极客) को पुनर्मुद्रण हो, मूल लिङ्कhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A

यो लेखले हाम्रो कम्पनीको विचारलाई प्रतिनिधित्व गर्दैन। यदि तपाईंसँग फरक विचार वा विचारहरू छन् भने, कृपया हामीलाई सच्याउनुहोस्!