การทดสอบการลดอำนาจแม่เหล็กของมอเตอร์แม่เหล็กถาวร: การตรวจสอบข้อผิดพลาดกระแสสูงและการลดอำนาจแม่เหล็กด้วยความร้อน

เหตุใดการทดสอบการล้างอำนาจแม่เหล็กจึงไม่สามารถต่อรองได้สำหรับเครื่อง PM

นีโอดิเมียม-เหล็ก-โบรอน (NdFeB) แม่เหล็กให้พลังงานแก่มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีพลังงานหนาแน่นมากที่สุดในตลาด แต่กลับลดอำนาจแม่เหล็กลง. แม่เหล็กถาวรทุกอันมีสนามบีบบังคับ (HC) ด้านล่างซึ่งสนามแม่เหล็กมีความเสถียร; เกินด้วยสนามแม่เหล็กตรงข้ามที่มีขนาดใหญ่เพียงพอ และแม่เหล็กจะสูญเสียฟลักซ์ที่เหลือบางส่วนหรือทั้งหมด. ในมอเตอร์ฉุด, เกณฑ์นี้สามารถข้ามได้ในระหว่างที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรสามเฟส, เหตุการณ์กระแสไฟเกินอย่างรุนแรง, หรือการทำงานเป็นเวลานานที่อุณหภูมิแม่เหล็กสูงขึ้น. เมื่อล้างอำนาจแม่เหล็กแล้ว, มอเตอร์สร้างแรงบิดต่อแอมป์น้อยลง, วิ่งร้อนขึ้น, และไม่อาจฟื้นตัวได้หากไม่ได้รับการดึงดูดแม่เหล็กอีกครั้งที่โรงงาน.

การทดสอบการตรวจสอบความถูกต้องจึงต้องแสดงให้เห็นสองสิ่ง: อันดับแรก, ว่ามอเตอร์จะรอดพ้นจากเหตุการณ์ฟอลต์ที่กำหนดไว้ในข้อมูลจำเพาะโดยไม่มีการลดอำนาจแม่เหล็กกลับไม่ได้; ที่สอง, ว่าเครื่องทำงานภายในภูมิภาคปฏิบัติการที่ปลอดภัยตลอดช่วงอุณหภูมิเต็มที่เห็นในการให้บริการ. คู่มือนี้จะอธิบายวิธีการตั้งค่าการทดสอบการล้างอำนาจแม่เหล็ก และผลลัพธ์ที่มีความหมายต่อการตัดสินใจในการออกแบบ.

ฟิสิกส์พื้นหลัง: เส้นโค้งการล้างอำนาจแม่เหล็ก

คุณลักษณะของวัสดุที่เกี่ยวข้องคือกราฟการลดอำนาจแม่เหล็กของ B-H ที่อุณหภูมิการทำงาน. เกรด NdFeB ถูกกำหนดโดยความหนาแน่นฟลักซ์ที่เหลือ Br (โดยทั่วไปคือ 1.0–1.4 ตันที่ 20°C) และการบังคับขู่เข็ญภายใน Hci. ทั้งสองตกตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น—Br ประมาณ −0.11%/°C และ Hci โดยประมาณ −0.5 ถึง −0.7%/°C สำหรับเกรดมาตรฐาน. เพราะเหตุนี้, แม่เหล็กที่ทนทานต่อกระแสแกน d สูงสุดที่อุณหภูมิ 25°C ได้อย่างสบาย อาจลดสภาพแม่เหล็กบางส่วนที่ 120°C ภายใต้กระแสเดียวกัน. เกรดบังคับสูง (เช่น, เกรด N42SH หรือ N42UH) ดันเกณฑ์อุณหภูมิให้สูงขึ้นแต่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าและมีความหนาแน่นของฟลักซ์ลดลงเล็กน้อย.

ผู้ออกแบบมอเตอร์คำนวณเส้นโหลด ซึ่งเป็นสนามแม่เหล็กที่แม่เหล็กมองเห็นเนื่องจากแรงแม่เหล็กของขดลวด และตรวจสอบว่าไม่เคยข้ามเข่าของเส้นโค้งการล้างอำนาจแม่เหล็ก. การตรวจสอบการทดสอบจะยืนยันการคำนวณเหล่านี้ด้วยการทดลอง.

รายการทดสอบหลัก

1. ทดสอบพื้นฐาน Back-EMF ก่อน

ก่อนที่จะมีการฉีดความผิดใดๆ, แท่นทดสอบจะขับเคลื่อนมอเตอร์ด้วยความเร็วที่กำหนด (โดยทั่วไปความเร็วที่กำหนดหรือ 1,000 รอบต่อนาที) ภายใต้สภาวะที่ไม่มีโหลดและบันทึกรูปคลื่น EMF ด้านหลังแบบบรรทัดต่อบรรทัดที่จุดตั้งค่าอุณหภูมิหลายจุด: 25องศาเซลเซียส, อุณหภูมิการทำงานของแม่เหล็ก (80–120°ซ), และอุณหภูมิสูงสุดที่กำหนด. ค่า RMS พื้นฐานของแต่ละเฟสและสเปกตรัมฮาร์มอนิกจะถูกจัดเก็บเป็นค่าพื้นฐานอ้างอิง. การล้างอำนาจแม่เหล็กจะลดแอมพลิจูดพื้นฐาน; การล้างอำนาจแม่เหล็กบางส่วนหรือไม่สมมาตรจะทำให้เกิดเนื้อหาฮาร์มอนิกเพิ่มเติม.

ตัวชี้วัดที่สำคัญ: ค่าคงที่ back-EMF kE ในแต่ละอุณหภูมิ; ความเพี้ยนฮาร์มอนิก THD < 3% เพื่อตัวเครื่องที่ออกแบบมาอย่างดี.

2. การฉีดพัลส์ลัดวงจร

เหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดสำหรับการลดอำนาจแม่เหล็กคือการลัดวงจรสามเฟสกะทันหันที่ขั้วมอเตอร์. ม้านั่งจะฉีดพัลส์ลัดวงจรที่ควบคุมในขณะที่มอเตอร์หมุนที่ความเร็วพิกัดหรือความเร็วสูงสุด, ใช้กระแสล้างอำนาจแม่เหล็กกรณีที่แย่ที่สุด (ซึ่งจะถึงจุดสูงสุดทันทีหลังจากเกิดฟอลต์ และจากนั้นสลายไปพร้อมกับค่าคงที่เวลาของแกน d). ระยะเวลาจะถูกควบคุมเพื่อให้ตรงกับเวลาในการแก้ไขข้อผิดพลาดของอินเวอร์เตอร์, โดยทั่วไป 1–10 ms. การทดสอบซ้ำที่อุณหภูมิแม่เหล็กสูงสุดที่ระบุ (ใช้ห้องระบายความร้อนหรือเครื่องทำความร้อนความต้านทานแบบฝังอยู่ในขดลวดเพื่อแช่แม่เหล็กไว้ล่วงหน้า). หลังจากแต่ละชีพจร, มอเตอร์จะเย็นลงถึง 25°C และมีการวัด EMF ด้านหลังและเปรียบเทียบกับค่าพื้นฐาน.

ผ่านเกณฑ์: การลดพื้นฐาน back-EMF < 2% (หรือตามข้อกำหนดของ OEM) หลังจากเหตุการณ์ฟอลต์ใดๆ เกิดขึ้นที่อุณหภูมิที่กำหนด.

3. อุณหภูมิสูง (ความร้อน) การทดสอบการล้างอำนาจแม่เหล็ก

ในการทดสอบครั้งนี้, มอเตอร์ถูกแช่ที่อุณหภูมิแม่เหล็กสูงสุด (มักจะอยู่ที่ 120–160°C ขึ้นอยู่กับเกรด) โดยมีกระแสล้างอำนาจแม่เหล็กกรณีที่แย่ที่สุดที่ใช้อย่างต่อเนื่อง. การรวมกันของอุณหภูมิที่สูงขึ้น ซึ่งลด Hci และสนามตรงข้ามจากกระแสแกน d สูงสุด แสดงถึงสภาวะการทำงานที่ยั่งยืนที่สุด. วัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมคัปเปิลแบบฝัง (ประเภท K) ที่ตำแหน่งแม่เหล็กหลายตำแหน่ง. การทดสอบให้กระทำตามระยะเวลาที่สัมพันธ์กับโหลดเกินต่อเนื่องสูงสุดหรือค่าคงที่เวลาความร้อนของแม่เหล็ก, จากนั้นมอเตอร์จะเย็นลงและวัด EMF ด้านหลัง.

4. การตรวจจับการล้างอำนาจแม่เหล็กแบบอสมมาตร

การล้างอำนาจแม่เหล็กบางส่วนของส่วนแม่เหล็กแต่ละส่วนจะสร้างฮาร์โมนิคที่ EMF ด้านหลังซึ่งไม่มีอยู่ในมอเตอร์ที่แข็งแรง. FFT ของรูปคลื่น back-EMF ทั้งสามรูปแบบจะถูกเปรียบเทียบก่อนและหลังการฉีดฟอลต์; การเกิดขึ้นของปริมาณฮาร์มอนิกที่ 2 และ 4 เหนือพื้นเสียงบ่งชี้ความเสียหายของแม่เหล็กที่ถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่น. การล้างอำนาจแม่เหล็กแบบอสมมาตรมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเครื่องจักรหลายขั้วที่มีส่วนแม่เหล็ก เนื่องจากส่วนที่เสียหายเพียงส่วนเดียวจะสร้างความไม่สมดุลของโรเตอร์และอาจกระตุ้นความถี่ของตลับลูกปืน.

ตัวชี้วัดที่สำคัญ: 2และแอมพลิจูดฮาร์มอนิก < 0.3% ของพื้นฐาน; ความไม่สมดุลระหว่างเฟส < 1%.

5. การล้างอำนาจแม่เหล็กภายใต้เหตุการณ์ความผิดพลาดซ้ำๆ

การฉีดข้อผิดพลาดซ้ำ N ครั้ง (โดยที่ N ถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ความปลอดภัยในการใช้งานหรือแบบจำลองความน่าเชื่อถือภาคสนาม) เพื่อประเมินการย่อยสลายสะสม. มอเตอร์ที่รอดพ้นจากความผิดพลาดเพียงจุดเดียวอาจยังคงแสดงการล้างอำนาจแม่เหล็กแบบค่อยเป็นค่อยไปหลังจากนั้น 10 หรือ 20 เหตุการณ์ต่างๆ. แท่นทดสอบจะเรียงลำดับพัลส์โดยอัตโนมัติ, มอนิเตอร์ back-EMF หลังจากแต่ละเหตุการณ์, และวางแผนเส้นทางการเสื่อมสลาย. มอเตอร์ที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจะคงตัวหลังจากเกิดข้อผิดพลาด 2-3 ครั้ง มีกลไกการย่อยสลายที่พอเหมาะ; สิ่งหนึ่งที่ลดลงอย่างต่อเนื่องต้องมีการแก้ไขการออกแบบ.

6. การยืนยันการทำให้เป็นแม่เหล็กอีกครั้ง

หากมอเตอร์ไม่ผ่านเกณฑ์การล้างอำนาจแม่เหล็ก, แม่เหล็กจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กอีกครั้งโดยใช้เครื่องสร้างสนามแม่เหล็กแบบพัลส์ และมอเตอร์ได้รับการทดสอบอีกครั้ง. นี่เป็นการยืนยันว่าการล้างอำนาจแม่เหล็กไม่ได้เกิดจากข้อบกพร่องในการผลิต (แม่เหล็กแตก, เกรดผิด, ทิศทางการดึงดูดแม่เหล็กไม่ถูกต้อง) แต่ด้วยสภาพการใช้งานที่เกินขอบเขตการออกแบบ.

ข้อกำหนดของม้านั่งทดสอบ

แท่นทดสอบการลดอำนาจแม่เหล็กต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ AC หรือ DC ที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าลัดวงจรสูงสุดได้ (โดยทั่วไปแล้วกระแสไฟพิกัด 3–10 ×เป็นเวลา 1–10 มิลลิวินาที), ระบบการวัดกระแสแบนด์วิธสูง (แบนด์วิธ > 10 kHz เพื่อจับค่าจุดสูงสุดของกระแสไฟฟ้าขัดข้องได้อย่างแม่นยำ), และห้องระบายความร้อนหรือระบบปรับสภาพน้ำหล่อเย็นของเหลวเพื่อคงอุณหภูมิแม่เหล็กให้อยู่ภายใน ±2°C ในระหว่างการทดสอบ. ระบบการวัด back-EMF จะต้องแก้ไขแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าถึง 0.1% ของค่าเต็มสเกลในช่วงความถี่ที่กว้าง (50 เฮิรตซ์ถึง 2 kHz สำหรับเครื่องนับขั้วสูง).

การเลือกม้านั่งทดสอบหมายความว่าอย่างไร

การทดสอบการล้างอำนาจแม่เหล็กอยู่ที่ขอบเขตระหว่างคุณลักษณะเฉพาะของเครื่องจักรไฟฟ้าและการตรวจสอบความปลอดภัย. โครงสร้างพื้นฐานการทดสอบจะต้องรวมระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังที่สามารถควบคุมการฉีดข้อผิดพลาดเข้ากับมาตรวิทยาที่มีความแม่นยำสำหรับการวัด back-EMF. หากโปรแกรมมอเตอร์ของคุณใช้แม่เหล็ก NdFeB หรือเฟอร์ไรต์ประสิทธิภาพสูง และทำงานที่อุณหภูมิสูงหรือภายใต้กระแสแกน d สูงเพื่อทำให้สนามอ่อนลง, การทดสอบการล้างอำนาจแม่เหล็กไม่ใช่ทางเลือก แต่เป็นประตูที่จำเป็นในแผนการตรวจสอบการออกแบบ.

เรารองรับโปรแกรมการทดสอบการล้างอำนาจแม่เหล็กตั้งแต่เซอร์โวมอเตอร์ขนาดเล็กไปจนถึงมอเตอร์ฉุดขนาดใหญ่ที่มีพิกัดหลายร้อยกิโลวัตต์. เพื่อหารือเกี่ยวกับการกำหนดค่าการทดสอบสำหรับเกรดแม่เหล็กและขอบเขตการทำงานเฉพาะของคุณ, พูดคุยกับทีมวิศวกรของเรา.