Kalıcı Mıknatıs Senkron Çekiş Makinelerinin Yıldız Sızdırması Hesaplaması ve Uygulaması Üzerine Araştırma

Arka plan

Kalıcı mıknatıs senkron motorları (PMSM'ler), yüksek verimlilik, enerji tasarrufu ve güvenilirlik avantajları nedeniyle modern endüstri ve günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır ve bu da onları çok sayıda alanda tercih edilen güç ekipmanı haline getirir. Kalıcı mıknatıs senkronize çekiş makineleri, gelişmiş kontrol teknolojileri aracılığıyla, sadece düzgün kaldırma hareketi sağlamakla kalmaz, aynı zamanda asansör otomobilinin hassas konumlandırma ve güvenlik korumasını da elde eder. Mükemmel performanslarıyla, birçok asansör sisteminde anahtar bileşenler haline geldiler. Bununla birlikte, asansör teknolojisinin sürekli geliştirilmesiyle, kalıcı mıknatıs senkronize çekiş makineleri için performans gereksinimleri artmaktadır, özellikle bir araştırma hotspot haline gelen "yıldız sızdırmazlık" teknolojisinin uygulanması.

Araştırma konuları ve önemi

Kalıcı mıknatıs senkronize çekiş makinelerinde yıldız sızdırmazlık torkunun geleneksel değerlendirilmesi, düşük verimlilik ve doğrulukla sonuçlanan yıldız sızdırmazlık süreçlerini ve elektromanyetik alanların doğrusal olmayan süreçlerini hesaba katan ölçülen verilerden teorik hesaplamalara ve türevlere dayanmaktadır. Yıldız sızdırmazlığı sırasında anlık büyük akım, kalıcı mıknatısların geri dönüşümsüz demanezleme riski oluşturur, bu da değerlendirilmesi zordur. Sonlu Eleman Analizi (FEA) yazılımının geliştirilmesiyle bu konular ele alınmıştır. Şu anda, teorik hesaplamalar tasarıma rehberlik etmek için daha fazla kullanılmaktadır ve bunları yazılım analiziyle birleştirmek, yıldız sızdırmazlık torkunun daha hızlı ve daha doğru analizini sağlar. Bu makale, yıldız sızdırmaz çalışma koşullarının sonlu eleman analizini yapmak için örnek olarak kalıcı bir mıknatıs senkronize çekiş makinesi alır. Bu çalışmalar sadece kalıcı mıknatıs senkronize çekiş makinelerinin teorik sistemini zenginleştirmeye yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda asansör güvenlik performansını iyileştirmek ve performansı optimize etmek için güçlü destek sağlamaktadır.

Yıldız sızdırmazlık hesaplamalarında sonlu eleman analizinin uygulanması

Simülasyon sonuçlarının doğruluğunu doğrulamak için, 159 rpm olarak nominal bir hızla mevcut test verilerine sahip bir çekiş makinesi seçildi. Farklı hızlarda ölçülen kararlı durum yıldız sızdırmazlık torku ve sarma akımı aşağıdaki gibidir. Yıldız sızdırmazlık torku maksimum 12 rpm'de ulaşır.

Şekil 1: Yıldız sızdırmazlığının ölçülen verileri

Daha sonra, bu çekiş makinesinin sonlu eleman analizi Maxwell yazılımı kullanılarak gerçekleştirildi. İlk olarak, çekiş makinesinin geometrik modeli kuruldu ve karşılık gelen malzeme özellikleri ve sınır koşulları ayarlandı. Daha sonra, elektromanyetik alan denklemlerini çözerek, farklı zamanlarda kalıcı mıknatısların zaman alanı akım eğrileri, tork eğrileri ve demagnetizasyon durumları elde edilmiştir. Simülasyon sonuçları ve ölçülen veriler arasındaki tutarlılık doğrulandı.

Çekiş makinesinin sonlu eleman modelinin kurulması elektromanyetik analiz için temeldir ve burada detaylandırılmayacaktır. Motorun malzeme ayarlarının gerçek kullanıma uyması gerektiği vurgulanmaktadır; Kalıcı mıknatısların müteakip demagnetizasyon analizi göz önüne alındığında, kalıcı mıknatıslar için doğrusal olmayan B-H eğrileri kullanılmalıdır. Bu makale, Maxwell'deki çekiş makinesinin yıldız sızdırmazlık ve demagnetizasyon simülasyonunun nasıl uygulanacağına odaklanmaktadır. Yazılımdaki yıldız sızdırmazlığı, aşağıdaki şekilde gösterilen belirli devre yapılandırması ile harici bir devre ile gerçekleştirilir. Çekiş makinesinin üç fazlı stator sargıları, devrede LPHASEA/B/C olarak gösterilir. Üç fazlı sargıların ani kısa devre yıldız sızdırmazlığını simüle etmek için, bir paralel modül (akım kaynak ve akım kontrollü bir anahtardan oluşur) her faz sarma devresi ile seri olarak bağlanır. Başlangıçta, akım kontrollü anahtar açıktır ve üç fazlı akım kaynağı sargılara güç sağlar. Belirli bir zamanda, akım kontrollü anahtar kapanır, üç fazlı akım kaynağını kısa devre geçirir ve üç fazlı sargıları kısaltır ve kısa devre yıldız sızdırmazlık durumuna girer.

Şekil 2: Yıldız sızdırmazlık devresi tasarımı

Çekiş makinesinin ölçülen maksimum yıldız sızdırmaz torku, 12 rpm hıza karşılık gelir. Simülasyon sırasında hızlar, ölçülen hıza hizalamak için 10 rpm, 12 rpm ve 14 rpm olarak parametrelendirildi. Simülasyon durma süresi ile ilgili olarak, sarma akımlarının daha düşük hızlarda daha hızlı stabilize ettiği göz önüne alındığında, sadece 2-3 elektrik döngüsü ayarlanmıştır. Sonuçların zaman alanı eğrilerinden, hesaplanan yıldız sızdırmazlık torku ve sarma akımının stabilize olduğuna karar verilebilir. Simülasyon, 12 rpm'deki kararlı durum yıldız sızdırmazlık torkunun, ölçülen değerden% 5.6 daha düşük olan 5885.3 nm'de en büyük olduğunu gösterdi. Ölçülen sarma akımı 265.8 A idi ve simüle edilmiş akım 251.8 A idi, simülasyon değeri de ölçülen değerden% 5,6 daha düşük, tasarım doğruluğu gereksinimlerini karşıladı.

Şekil 3: Pik yıldız sızdırmazlık torku ve sarma akımı

Çekiş makineleri güvenlik açısından kritik özel ekipmandır ve kalıcı mıknatıs demagnetizasyonu, performanslarını ve güvenilirliklerini etkileyen temel faktörlerden biridir. Geri döndürülemez demagnetizasyona, standartları aşmaya izin verilmez. Bu yazıda, ANSYS Maxwell yazılımı, yıldız sızdırmazlık durumundaki kısa devre akımlarının neden olduğu ters manyetik alanlar altında kalıcı mıknatısların demagnetizasyon özelliklerini simüle etmek için kullanılmaktadır. Sarma akım eğiliminden, mevcut zirve, yıldız sızdırmazlık anında 1000 A'yı aşar ve 6 elektrik döngüsünden sonra stabilize olur. Maxwell yazılımındaki demagnetizasyon oranı, bir demagnetleştirici alana maruz kaldıktan sonra kalıcı mıknatısların kalıntı manyetizmasının orijinal artık manyetizmalarına oranını temsil eder; 1 değeri demanyetizasyonu göstermez ve 0 tam demanyetizasyonu gösterir. Demagnetizasyon eğrileri ve kontur haritalarından, kalıcı mıknatıs demagnetizasyon oranı 1'dir, demagnetizasyon gözlemlenmez, simüle edilmiş çekiş makinesinin güvenilirlik gereksinimlerini karşıladığını doğruladı.

Şekil 4: Nominal hızda yıldız sızdırmazlığı altında sarma akımının zaman alanı eğrisi

Şekil 5: Kalıcı Mıknatısların Demagnetizasyon Oranı Eğrisi ve Demagnetizasyon Kontur Haritası

Derinleştirme ve Görünüm

Hem simülasyon hem de ölçüm yoluyla, çekiş makinesinin yıldız sızdırmazlık torku ve kalıcı mıknatıs demantajı riski etkili bir şekilde kontrol edilebilir, bu da performans optimizasyonu için güçlü bir destek sağlar ve çekiş makinesinin güvenli çalışması ve uzun ömürlülüğü sağlar. Bu makale sadece kalıcı mıknatıs senkronize çekiş makinelerinde yıldız sızdırmazlık torku ve demagnetizasyon hesaplamasını araştırmakla kalmaz, aynı zamanda asansör güvenliği ve performans optimizasyonunun iyileştirilmesini de güçlü bir şekilde desteklemektedir. Disiplinlerarası işbirliği ve değişimler yoluyla bu alandaki teknolojik ilerlemeyi ve yenilikçi atılımları ilerletmeyi dört gözle bekliyoruz. Ayrıca, daha fazla araştırmacıyı ve uygulayıcıyı bu alana odaklanmaya çağırarak, kalıcı mıknatıs senkronize çekiş makinelerinin performansını artırma ve asansörlerin güvenli çalışmasını sağlama çabalarına katkıda bulunuyoruz.