PMSM 대 유도 전동기 테스트: 주요 차이점 및 테스트 요구 사항

EconoTest 엔지니어링 팀 제작 · 테스트 벤치 제조업체, 상하이

모터 유형이 테스트 접근 방식을 변경하는 이유

영구자석 동기 모터 (PMSM) 및 유도 전동기 (나는) 동일한 기본 전기 인터페이스 공유 - 3상, 가변 주파수 드라이브, 동일한 토크/속도 출력 — 그러나 내부 물리학은 근본적으로 다릅니다.. 이러한 차이점은 테스트 절차에 적용됩니다., 동력계 요구 사항, 필요한 데이터 채널, 합격/불합격 기준이 적용됨. 모터 유형을 고려하지 않고 테스트 벤치를 지정하는 것은 RFQ에서 볼 수 있는 가장 흔하고 비용이 많이 드는 구성 실수입니다..

테스트 요구 사항을 구동하는 주요 물리적 차이점

매개변수	PMSM	유도 전동기 (나는)
로터 자극	영구자석 (미끄러짐 없음)	유도된 회전자 전류 (미끄러짐이 필요하다)
동기 주파수에서의 속도	정확히 동기식	항상 동기 이하 (1–5% 슬립)
제로 전류에서의 역기전력	0이 아닌 (자속)	영 (로터 자화 없음)
코깅 토크	현재의 (폴-슬롯 상호작용)	무시할 만한 (케이지 로터)
효율성 최고 위치	중간 부하, 중간 속도 (넓은 지역)	정격 부하 근처, 정격 속도
열 장애 모드	자석 감자 + 굴곡	권선 단열재만

PMSM 고유의 테스트

역기전력 (비엠프) 시험

BEMF 테스트는 모터 단자가 개방 회로인 동안 동력계를 사용하여 PMSM을 정의된 속도로 회전시킵니다. (연결된 드라이브 없음). 각 위상 쌍의 유도 전압을 측정하고 설계 값과 비교합니다.. BEMF 진폭으로 자속 밀도와 유효 극쌍 수 확인; 역기전력 파형 (FFT 분석) 자석 조립 결함 식별, 이심률, 및 감자 영역. 이 테스트는 유도 전동기에서는 불가능합니다. 전압을 생성하기 위한 잔류 회전자 자화가 없습니다..

코깅 토크 테스트

코깅 토크는 전류가 0일 때 영구 자석과 고정자 슬롯 사이의 상호 작용으로 인해 발생하는 주기적인 토크 리플입니다.. 그것을 측정하려면, 동력계는 모터를 매우 낮은 속도로 회전시켜야 합니다., 일정한 속도 (<5 RPM) 순간 토크를 측정하면서. 피크 코깅 토크와 그 고조파 성분은 토크 신호에서 추출됩니다.. 고해상도 토크 변환기 (±0.05% FS 이상) 저잡음 증폭기가 필요합니다.. 우리를 참조하십시오 코깅토크 측정 가이드 완전한 절차를 위해.

감자 위험 테스트

NdFeB 자석은 과도한 반대 자기장에 노출되면 돌이킬 수 없을 정도로 자속을 잃습니다. (자기소거 전류) 무릎 온도 이상. 테스트는 최대 예상 온도에서 단락 전류를 인가하고 전후의 BEMF를 측정합니다.. BEMF 진폭의 영구적인 감소는 부분적인 자기소거를 나타냅니다.. 이 테스트에는 온도 제어 조건과 세심한 전류 모니터링이 필요합니다. 드라이브는 단락 전류 주입을 제어할 수 있어야 합니다..

d-q 축 현재 각도 매핑

PMSM 효율은 d축 전류와 q축 전류의 비율에 따라 달라집니다. (현재 진행 각도 γ). 암페어당 최대 토크 (MTPA) 속도와 온도에 따라 포인트가 이동합니다.. PMSM의 전체 효율성 매핑에는 테스트 벤치 소프트웨어가 토크 설정점과 현재 각도를 동시에 스윕해야 합니다. 이는 단순한 효율성 곡선이 아닌 효율성 표면을 생성하는 2차원 테스트 그리드입니다.. 표준 유도 모터 테스트 소프트웨어는 이 작업을 수행할 수 없습니다..

유도 전동기 고유의 테스트

슬립 측정 및 보상

유도 전동기 속도는 항상 슬립 비율만큼 동기 속도보다 낮습니다.: 초 = (n_sync - n_로터) / n_sync. 정격 부하에서, 슬립은 일반적으로 1~5%입니다.. 테스트 벤치는 슬립을 계산하기 위해 실제 로터 속도를 정확하게 측정해야 합니다. 낮은 슬립에서 ±0.1%의 속도 측정 오류로 인해 ±2~5%의 전력 계산 오류가 발생합니다.. 테스트 소프트웨어는 모터의 실제 슬립 특성에 대해 적용된 부하 토크를 보상해야 합니다., 동기식 작동을 가정하지 않음.

무부하 및 회전자 고정 테스트

고전적인 무부하 테스트 (정격 전압에서 자유롭게 작동하는 모터) 구리 손실에서 코어 손실과 마찰/풍손을 분리합니다.. 고정 로터 테스트 (감소된 전압에서 회전자가 정지 상태로 유지됨) 누설 인덕턴스와 시작 전류의 특성을 나타냅니다.. 두 테스트 모두 IM의 표준이며 PMSM의 경우 의미가 없습니다. 전류가 0인 PMSM은 BEMF를 생성합니다. (무부하 상태는 아니다), 잠긴 PMSM은 같은 방식으로 잠긴 회전자 전압으로 특성화할 수 없습니다..

열 등급 - 권선만 해당

유도 전동기에는 하나의 열 고장 모드가 있습니다.: 권선 절연 파괴. 테스트 엔지니어는 위상 저항 균형에 중점을 둡니다. (회전 결함으로 인한 비대칭 가열을 포착하기 위해) 선언된 절연 등급 대비 절대 온도 상승. PMSM 자기소거 위험과 동등한 것은 없습니다.; 로터 케이지는 동일한 고장 모드 의미에서 온도에 민감하지 않습니다..

공유 테스트 — 하지만 승인 기준이 다릅니다

효율성 매핑

두 모터 유형 모두 IE 클래스 인증을 위한 효율성 매핑이 필요합니다.. 하지만, PMSM 효율은 토크-속도 맵의 더 넓은 중앙 영역에서 최고점에 이릅니다., IM 효율성은 정격 작동 지점 근처에서 최고조에 달합니다.. 따라서 PMSM용 테스트 그리드는 효율성 표면을 정확하게 해결하기 위해 중간 범위에서 더 많은 테스트 포인트가 필요하고 극단에서는 더 적은 테스트 포인트가 필요합니다.. IEC 60034-30-1 두 가지 유형 모두에 적용되지만 보충 측정 표준 IEC 60034-2-1 동기식 및 비동기식 머신에 대한 특정 메서드 섹션이 있습니다..

토크 리플

토크 리플은 두 가지 유형 모두에 존재하지만 이유는 다릅니다.. PMSM 리플은 코깅에 의해 지배됩니다. (공간적) 전류 고조파 (일시적인) 구성 요소. IM 리플은 로터 슬롯 고조파와 비대칭 에어 갭에서 발생합니다.. 측정 방법은 동일합니다(작동 속도에서의 고해상도 토크 신호). 그러나 분석 주파수 내용은 다릅니다.. PMSM 리플은 폴 × 슬롯 주파수의 배수입니다.; IM 리플은 로터 바 주파수의 배수입니다..

올바른 테스트 벤치 구성 선택

PMSM과 유도 모터를 모두 테스트하는 실험실용, 지정하다: (1) 저속, 코깅 토크를 해결할 수 있는 고해상도 토크 트랜스듀서 (PMSM에 중요, IM에 무해한 추가 기능); (2) MTPA 스윕 및 슬립 보상 모드를 모두 갖춘 테스트 소프트웨어; (3) 저속 BEMF 및 코깅 테스트를 위한 위치 제어 기능이 있는 동력계; (4) 두 가지 모터 유형을 구동하는 PWM 인버터에서 생성된 비정현파 파형을 올바르게 처리하는 고정밀 전력 분석기.

당사의 애플리케이션 엔지니어는 어느 쪽도 타협하지 않고 PMSM과 IM을 모두 포괄하는 단일 테스트 벤치 구성을 지정할 수 있습니다.. 문의하기 귀하의 모터 사양에 맞춰 추천을 받으세요.

자주 묻는 질문

동일한 동력계로 PMSM과 유도 모터를 모두 테스트할 수 있습니까??

예. 동력계 자체 - 와전류 여부, 히스테리시스, 또는 AC — 모터 유형에 구애받지 않습니다.. 부하 토크를 인가하고 속도를 측정합니다.. 차이점은 테스트 소프트웨어에 있습니다., 코깅 측정에 필요한 토크 변환기 분해능, 매우 낮은 속도에서 위치 제어가 필요함. 잘 지정된 R&위치 제어 모드를 갖춘 D 벤치, 고해상도 토크 플랜지, MTPA 스윕과 슬립 보상 모드를 모두 지원하는 소프트웨어는 동일한 하드웨어에서 두 모터 유형을 모두 테스트할 수 있습니다..

PMSM 테스트에 동력계의 위치 제어가 필요한 이유?

코깅 토크 및 BEMF 테스트에서는 모터가 정밀하게 제어되어 1~5RPM으로 회전해야 합니다., 일정한 각속도. 동력계의 표준 속도 제어 루프는 수백 또는 수천 RPM에 맞게 조정되었으며 거의 ​​0에 가까운 속도에서 너무 많은 속도 오류가 있습니다.. 동력계 서보가 속도가 아닌 회전자 각도의 루프를 닫는 위치 제어 모드는 한 번의 전기 사이클에 걸쳐 토크 신호를 해결하는 데 필요한 저속 정밀도를 달성합니다..

PMSM과 IM의 효율성 테스트 절차가 다른가요??

둘 다 IEC를 사용합니다. 60034-2-1 기본 측정 표준으로, 하지만 작동점 그리드는 다릅니다.. IM의 경우, 표준 그리드는 다음에서 스윕됩니다. 25% 에게 125% 정격 속도에서의 정격 토크. PMSM의 경우 (특히 IPMSM), 그리드는 또한 낮은 속도에서 기본 속도로 그리고 약계자 속도로 스윕해야 합니다., 효율성 표면은 속도에 따라 크게 변하기 때문입니다.. 이는 PMSM 효율성 매핑이 동등한 IM 매핑보다 3~5배 더 많은 테스트 포인트와 2~3배 더 많은 테스트 시간이 소요됨을 의미합니다..

PMSM의 가장 큰 테스트 실수는 무엇입니까??

전체 전압에서 회전자 고정 테스트 실행. 감소된 전압에서 회전자 구속 테스트가 양성인 유도 전동기와는 달리, 잠긴 회전자에서 고전류를 갖는 PMSM은 열을 확산시키기 위해 회전자가 회전하지 않을 때 자석에 최대 자기장을 생성합니다.. 몇 초 안에, 국부 자석 온도가 되돌릴 수 없는 자기소거 임계값을 초과할 수 있습니다.. 항상 전류 제한 PMSM 회전자 고정 테스트 및 내장 센서로 자석 온도 모니터링.