โดยทีมวิศวกรรม EconoTest · ผู้ผลิตโต๊ะทดสอบ, เซี่ยงไฮ้
ประเด็นสำคัญ
- การทดสอบ PMSM จำเป็นต้องมี ไดนาโมมิเตอร์แบบควบคุมตำแหน่ง สำหรับการทดสอบแรงบิดฟันเฟืองและการทดสอบ back-EMF — การทดสอบมอเตอร์เหนี่ยวนำไม่ได้เป็นเช่นนั้น.
- จำเป็นต้องมีมอเตอร์เหนี่ยวนำ การชดเชยสลิป ในซอฟต์แวร์ทดสอบ; PMSM ทำงานพร้อมกันและไม่มีสลิปในการชดเชย.
- การทำแผนที่ประสิทธิภาพของ PMSM จำเป็นต้องมีการกวาดทั้งสองอย่าง แรงบิดและมุมกระแสของแกน dq; การทำแผนที่ประสิทธิภาพของ IM จะกวาดแรงบิดและความถี่สลิปเท่านั้น.
- PMSM จำเป็นต้องมีการประเมินความเสี่ยงในการล้างอำนาจแม่เหล็กที่โรเตอร์ที่ถูกล็อค: กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่ยั่งยืนสามารถล้างอำนาจแม่เหล็ก NdFeB ที่สูงกว่า 80°C อย่างถาวร.
เหตุใดประเภทมอเตอร์จึงเปลี่ยนวิธีการทดสอบ
มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) และมอเตอร์เหนี่ยวนำ (ฉัน) แบ่งปันอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าพื้นฐานเดียวกัน - สามเฟส, ไดรฟ์ความถี่ตัวแปร, แรงบิด/ความเร็วเท่ากัน แต่ฟิสิกส์ภายในแตกต่างกันโดยพื้นฐาน. ความแตกต่างเหล่านั้นตกลงไปในขั้นตอนการทดสอบ, ข้อกำหนดของไดนาโมมิเตอร์, ช่องทางข้อมูลที่จำเป็น, และใช้เกณฑ์ผ่าน/ไม่ผ่าน. การระบุม้านั่งทดสอบโดยไม่คำนึงถึงประเภทของมอเตอร์ถือเป็นข้อผิดพลาดในการกำหนดค่าที่พบบ่อยที่สุดและมีราคาแพงที่สุดที่เราเห็นใน RFQ.
ความแตกต่างทางกายภาพที่สำคัญซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดการทดสอบ
| พารามิเตอร์ | PMSM | มอเตอร์เหนี่ยวนำ (ฉัน) |
|---|---|---|
| การกระตุ้นของโรเตอร์ | แม่เหล็กถาวร (ไม่ลื่น) | กระแสโรเตอร์เหนี่ยวนำ (ต้องใช้สลิป) |
| ความเร็วที่ความถี่ซิงโครนัส | ซิงโครนัสอย่างแน่นอน | ต่ำกว่าซิงโครนัสเสมอ (1–5% สลิป) |
| Back-EMF ที่กระแสเป็นศูนย์ | ไม่เป็นศูนย์ (ฟลักซ์แม่เหล็ก) | ศูนย์ (ไม่มีการดึงดูดของโรเตอร์) |
| แรงบิดฟันเฟือง | ปัจจุบัน (ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเสากับช่อง) | เล็กน้อย (โรเตอร์กรง) |
| ตำแหน่งจุดสูงสุดของประสิทธิภาพ | โหลดปานกลาง, ความเร็วปานกลาง (ภูมิภาคกว้าง) | ใกล้พิกัดโหลด, ความเร็วสูงสุด |
| โหมดความล้มเหลวเนื่องจากความร้อน | การล้างอำนาจแม่เหล็ก + คดเคี้ยว | ฉนวนขดลวดเท่านั้น |
การทดสอบเฉพาะสำหรับ PMSM
กลับ-EMF (บีเอ็มเอฟ) ทดสอบ
การทดสอบ BEMF จะหมุน PMSM ไปยังความเร็วที่กำหนดโดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ในขณะที่ขั้วของมอเตอร์อยู่ในวงจรเปิด (ไม่มีการเชื่อมต่อไดรฟ์). แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่แต่ละคู่เฟสจะถูกวัดและเปรียบเทียบกับค่าการออกแบบ. แอมพลิจูด BEMF ยืนยันความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กและการนับคู่ขั้วที่มีประสิทธิภาพ; รูปคลื่น BEMF (การวิเคราะห์ FFT) ระบุข้อบกพร่องของการประกอบแม่เหล็ก, ความเยื้องศูนย์, และบริเวณที่ถูกล้างอำนาจแม่เหล็ก. การทดสอบนี้เป็นไปไม่ได้กับมอเตอร์เหนี่ยวนำ เนื่องจากไม่มีการดึงดูดของโรเตอร์ที่เหลือเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้า.
การทดสอบแรงบิดของ Cogging
แรงบิดของ Cogging คือแรงบิดกระเพื่อมเป็นระยะที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กถาวรและช่องสเตเตอร์ที่กระแสเป็นศูนย์. ที่จะวัดมัน, ไดนาโมมิเตอร์จะต้องหมุนมอเตอร์ที่ต่ำมาก, ความเร็วคงที่ (<5 รอบต่อนาที) ขณะวัดแรงบิดทันที. แรงบิดฟันเฟืองสูงสุดและปริมาณฮาร์มอนิกจะถูกแยกออกจากสัญญาณแรงบิด. ทรานสดิวเซอร์แรงบิดความละเอียดสูง (±0.05% FS หรือดีกว่า) และต้องใช้เครื่องขยายสัญญาณรบกวนต่ำ. ดูของเรา คู่มือการวัดแรงบิดฟันเฟือง เพื่อขั้นตอนที่สมบูรณ์.
การทดสอบความเสี่ยงในการล้างอำนาจแม่เหล็ก
แม่เหล็ก NdFeB จะสูญเสียฟลักซ์อย่างถาวรหากสัมผัสกับสนามแม่เหล็กตรงข้ามที่มากเกินไป (กระแสล้างอำนาจแม่เหล็ก) เหนืออุณหภูมิจุดเข่า. การทดสอบใช้กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่อุณหภูมิสูงสุดที่คาดหวัง และวัดค่า BEMF ก่อนและหลัง. การลดลงอย่างถาวรในแอมพลิจูด BEMF บ่งชี้ถึงการล้างอำนาจแม่เหล็กบางส่วน. การทดสอบนี้ต้องใช้สภาวะที่มีการควบคุมอุณหภูมิและการตรวจสอบกระแสอย่างระมัดระวัง — ชุดขับจะต้องสามารถควบคุมการฉีดกระแสลัดวงจรได้.
การทำแผนที่มุมปัจจุบันของแกน d-q
ประสิทธิภาพ PMSM ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของกระแสแกน d ต่อกระแสแกน q (มุมล่วงหน้าปัจจุบันγ). แรงบิดสูงสุดต่อแอมแปร์ (มทป) จุดเปลี่ยนด้วยความเร็วและอุณหภูมิ. การทำแผนที่ประสิทธิภาพเต็มรูปแบบของ PMSM ต้องใช้ซอฟต์แวร์ม้านั่งทดสอบเพื่อกวาดทั้งจุดตั้งค่าแรงบิดและมุมปัจจุบันพร้อมกัน ซึ่งเป็นตารางทดสอบสองมิติที่สร้างพื้นผิวที่มีประสิทธิภาพแทนที่จะเป็นเส้นโค้งประสิทธิภาพอย่างง่าย. ซอฟต์แวร์ทดสอบมอเตอร์เหนี่ยวนำมาตรฐานไม่สามารถทำได้.
การทดสอบเฉพาะสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ
การวัดและการชดเชยสลิป
ความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำจะต่ำกว่าความเร็วซิงโครนัสเสมอตามเปอร์เซ็นต์สลิป: ส = (n_sync - n_โรเตอร์) / n_sync. ที่พิกัดโหลด, โดยทั่วไปสลิปจะอยู่ที่ 1–5%. แท่นทดสอบจะต้องวัดความเร็วของโรเตอร์จริงอย่างแม่นยำเพื่อคำนวณสลิป — ข้อผิดพลาดในการวัดความเร็ว ±0.1% ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณกำลัง ±2–5% ที่สลิปต่ำ. ซอฟต์แวร์ทดสอบจะต้องชดเชยแรงบิดโหลดที่ใช้สำหรับลักษณะการสลิปที่แท้จริงของมอเตอร์, ไม่ถือว่าการดำเนินการแบบซิงโครนัส.
การทดสอบแบบไม่มีโหลดและแบบล็อคโรเตอร์
การทดสอบแบบไม่โหลดแบบคลาสสิก (มอเตอร์ทำงานได้อย่างอิสระที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด) แยกการสูญเสียแกนกลางและแรงเสียดทาน/แรงลมออกจากการสูญเสียทองแดง. การทดสอบโรเตอร์ที่ถูกล็อค (โรเตอร์คงอยู่กับที่เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าลดลง) ระบุลักษณะความเหนี่ยวนำการรั่วไหลและกระแสเริ่มต้น. การทดสอบทั้งสองเป็นมาตรฐานสำหรับ IM และไม่มีความหมายสำหรับ PMSM - PMSM ที่กระแสเป็นศูนย์จะสร้าง BEMF (ไม่ใช่สภาวะที่ไม่มีโหลด), และ PMSM ที่ถูกล็อคไม่สามารถกำหนดลักษณะเฉพาะด้วยแรงดันไฟฟ้าของโรเตอร์ที่ถูกล็อคในลักษณะเดียวกัน.
ระดับความร้อน — เฉพาะการม้วนเท่านั้น
มอเตอร์เหนี่ยวนำมีโหมดความล้มเหลวเนื่องจากความร้อนหนึ่งโหมด: การสลายตัวของฉนวนที่คดเคี้ยว. วิศวกรทดสอบมุ่งเน้นไปที่ความสมดุลของความต้านทานเฟส (เพื่อดักจับความร้อนแบบอสมมาตรจากข้อผิดพลาดในการเลี้ยว) และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นสัมบูรณ์เทียบกับชั้นฉนวนที่ประกาศไว้. ไม่มีอะไรเทียบเท่ากับความเสี่ยงในการล้างอำนาจแม่เหล็กของ PMSM; โครงโรเตอร์ไม่ไวต่ออุณหภูมิในโหมดความล้มเหลวเดียวกัน.
การทดสอบที่ใช้ร่วมกัน - แต่เกณฑ์การยอมรับต่างกัน
การทำแผนที่ประสิทธิภาพ
มอเตอร์ทั้งสองประเภทต้องการการแมปประสิทธิภาพสำหรับการรับรอง IE-class. อย่างไรก็ตาม, ประสิทธิภาพ PMSM สูงสุดในพื้นที่ศูนย์กลางที่กว้างขึ้นของแผนที่ความเร็วแรงบิด, ในขณะที่ประสิทธิภาพของ IM นั้นถึงจุดสูงสุดอย่างมากใกล้กับจุดปฏิบัติการที่ได้รับการจัดอันดับ. ตารางทดสอบสำหรับ PMSM จึงจำเป็นต้องมีจุดทดสอบเพิ่มเติมในช่วงกลางและน้อยกว่าที่ระดับสุดขั้วเพื่อแก้ไขพื้นผิวประสิทธิภาพได้อย่างแม่นยำ. ไออีซี 60034-30-1 ใช้กับทั้งสองประเภทแต่เป็นมาตรฐานการวัดเสริม IEC 60034-2-1 มีส่วนวิธีการเฉพาะสำหรับเครื่องซิงโครนัสและอะซิงโครนัส.
แรงบิดระลอกคลื่น
แรงบิดกระเพื่อมมีอยู่ทั้งสองประเภท แต่ด้วยเหตุผลที่แตกต่างกัน. ระลอก PMSM ถูกครอบงำโดยการฟันเฟือง (spatial) and current harmonic (temporal) ส่วนประกอบ. IM ระลอกมาจากฮาร์โมนิกของช่องโรเตอร์และช่องว่างอากาศที่ไม่สมมาตร. วิธีการวัดจะเหมือนกัน — สัญญาณแรงบิดความละเอียดสูงที่ความเร็วการทำงาน — แต่เนื้อหาความถี่การวิเคราะห์แตกต่างกัน. ระลอกคลื่น PMSM อยู่ที่ความถี่โพล x สล็อตหลายเท่า; IM ระลอกอยู่ที่ความถี่ทวีคูณของแถบโรเตอร์.
การเลือกการกำหนดค่าม้านั่งทดสอบที่เหมาะสม
สำหรับห้องปฏิบัติการทดสอบทั้ง PMSM และมอเตอร์เหนี่ยวนำ, ระบุ: (1) a low-speed, ทรานสดิวเซอร์แรงบิดความละเอียดสูงที่สามารถแก้ไขแรงบิดฟันเฟืองได้ (critical for PMSM, harmless extra for IM); (2) ทดสอบซอฟต์แวร์ด้วยโหมดกวาดและชดเชยสลิป MTPA; (3) ไดนาโมมิเตอร์พร้อมการควบคุมตำแหน่งสำหรับการทดสอบ BEMF และการทดสอบฟันเฟืองที่ความเร็วต่ำ; (4) เครื่องวิเคราะห์กำลังที่มีความแม่นยำสูงซึ่งจัดการรูปคลื่นที่ไม่ใช่ไซน์ซอยด์ที่เกิดจากอินเวอร์เตอร์ PWM ขับเคลื่อนมอเตอร์ทั้งสองประเภทได้อย่างถูกต้อง.
วิศวกรด้านการประยุกต์ใช้งานของเราสามารถระบุการกำหนดค่าแท่นทดสอบเดียวที่ครอบคลุมทั้ง PMSM และ IM โดยไม่กระทบต่อทั้งสองอย่าง. ติดต่อเรา กับข้อมูลจำเพาะของมอเตอร์ของคุณเพื่อรับคำแนะนำ.
คำถามที่พบบ่อย
ไดนาโมมิเตอร์เดียวกันสามารถทดสอบทั้ง PMSM และมอเตอร์เหนี่ยวนำได้หรือไม่?
ใช่. ไดนาโมมิเตอร์เอง — ไม่ว่าจะเป็นกระแสไหลวน, ฮิสเทรีซีส, หรือ AC - เป็นผู้ไม่เชื่อเรื่องพระเจ้าประเภทมอเตอร์. ใช้แรงบิดโหลดและวัดความเร็ว. ความแตกต่างอยู่ในซอฟต์แวร์ทดสอบ, ความละเอียดของตัวแปลงแรงบิดที่จำเป็นสำหรับการวัดฟันเฟือง, และความจำเป็นในการควบคุมตำแหน่งที่ความเร็วต่ำมาก. R ที่ระบุอย่างดี&ม้านั่ง D พร้อมโหมดควบคุมตำแหน่ง, หน้าแปลนแรงบิดที่มีความละเอียดสูง, และซอฟต์แวร์ที่รองรับทั้งโหมดกวาด MTPA และโหมดชดเชยการลื่นสามารถทดสอบมอเตอร์ทั้งสองประเภทบนฮาร์ดแวร์เดียวกันได้.
เหตุใดการทดสอบ PMSM จึงจำเป็นต้องมีการควบคุมตำแหน่งบนไดนาโมมิเตอร์?
การทดสอบแรงบิดฟันเฟืองและ BEMF ต้องการให้มอเตอร์หมุนที่ 1–5 RPM โดยมีการควบคุมอย่างแม่นยำ, ความเร็วเชิงมุมคงที่. ลูปควบคุมความเร็วมาตรฐานบนไดนาโมมิเตอร์ได้รับการปรับเป็นร้อยหรือพัน RPM และมีข้อผิดพลาดความเร็วมากเกินไปที่ความเร็วใกล้ศูนย์. โหมดควบคุมตำแหน่ง - โดยที่เซอร์โวไดนาโมมิเตอร์ปิดลูปที่มุมโรเตอร์แทนความเร็ว - บรรลุความแม่นยำความเร็วต่ำที่จำเป็นในการแก้ไขสัญญาณแรงบิดในรอบไฟฟ้าหนึ่งรอบ.
ขั้นตอนการทดสอบประสิทธิภาพระหว่าง PMSM กับ IM แตกต่างกันหรือไม่?
ทั้งสองใช้ IEC 60034-2-1 เป็นมาตรฐานการวัดพื้นฐาน, แต่ตารางจุดปฏิบัติการแตกต่างกัน. สำหรับไอเอ็ม, ตารางมาตรฐานกวาดจาก 25% ถึง 125% ของแรงบิดพิกัดที่ความเร็วพิกัด. สำหรับ PMSM (และ IPMSM โดยเฉพาะ), กริดจะต้องกวาดความเร็วจากความเร็วต่ำไปเป็นความเร็วพื้นฐานและเข้าสู่สนามที่อ่อนแอ, เนื่องจากพื้นผิวประสิทธิภาพเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากตามความเร็ว. ซึ่งหมายความว่าการแมปประสิทธิภาพ PMSM ใช้เวลาทดสอบมากกว่า 3–5 เท่า และเวลาทดสอบมากกว่า 2–3 เท่าเมื่อเทียบกับการแมป IM ที่เทียบเท่า.
ข้อผิดพลาดในการทดสอบที่ใหญ่ที่สุดสำหรับ PMSM คืออะไร?
ทำการทดสอบล็อคโรเตอร์ที่แรงดันไฟฟ้าเต็ม. ต่างจากมอเตอร์เหนี่ยวนำที่การทดสอบล็อคโรเตอร์ที่แรงดันไฟฟ้าลดลงนั้นไม่เป็นพิษเป็นภัย, PMSM ที่มีกระแสสูงที่โรเตอร์ที่ถูกล็อคจะสร้างสนามล้างอำนาจแม่เหล็กสูงสุดบนแม่เหล็กในเวลาที่โรเตอร์ไม่หมุนเพื่อกระจายความร้อน. ภายในไม่กี่วินาที, อุณหภูมิแม่เหล็กในท้องถิ่นอาจเกินเกณฑ์การล้างอำนาจแม่เหล็กที่ไม่สามารถย้อนกลับได้. การทดสอบโรเตอร์ล็อค PMSM แบบจำกัดกระแสเสมอ และตรวจสอบอุณหภูมิแม่เหล็กด้วยเซ็นเซอร์แบบฝัง.
พูดคุยกับวิศวกร
ต้องการความช่วยเหลือในการเลือกอุปกรณ์ทดสอบ?
บอกประเภทมอเตอร์ของคุณให้เราทราบ, ข้อกำหนดด้านช่วงกำลังและการทดสอบ — เราจะแนะนำการกำหนดค่าแท่นทดสอบที่เหมาะสมภายใน 24 ชั่วโมง.
