Bởi Nhóm Kỹ thuật EconoTest · Nhà sản xuất băng ghế thử nghiệm, Thượng Hải
Bài học chính
- Kiểm tra PMSM yêu cầu lực kế điều khiển vị trí đối với các thử nghiệm mô-men xoắn và EMF ngược - thử nghiệm động cơ cảm ứng không.
- Động cơ cảm ứng cần bù trượt trong phần mềm kiểm tra; PMSM hoạt động đồng bộ và không có độ trượt để bù đắp.
- Ánh xạ hiệu quả của PMSM yêu cầu quét cả mô-men xoắn và góc dòng điện trục d-q; Ánh xạ hiệu suất IM chỉ quét mô-men xoắn và tần số trượt.
- PMSM cần đánh giá rủi ro khử từ ở rôto bị khóa: dòng điện ngắn mạch duy trì có thể khử từ không thể đảo ngược nam châm NdFeB trên 80°C.
Tại sao loại động cơ thay đổi phương pháp thử nghiệm
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) và động cơ cảm ứng (TÔI) chia sẻ các giao diện điện cơ bản giống nhau - ba pha, ổ tần số thay đổi, cùng một công suất mô-men xoắn/tốc độ - nhưng vật lý bên trong của chúng về cơ bản là khác nhau. Những khác biệt đó được đưa vào quy trình kiểm tra, yêu cầu về lực kế, các kênh dữ liệu cần thiết, và tiêu chí đạt/không đạt được áp dụng. Việc chỉ định băng ghế thử nghiệm mà không tính đến loại động cơ là lỗi cấu hình phổ biến nhất và tốn kém nhất mà chúng tôi thấy trong RFQ.
Những khác biệt chính về mặt vật lý thúc đẩy các yêu cầu kiểm tra
| tham số | PMSM | Động cơ cảm ứng (TÔI) |
|---|---|---|
| Kích thích rôto | Nam châm vĩnh cửu (không trượt) | Dòng điện rôto cảm ứng (yêu cầu trượt) |
| Tốc độ ở tần số đồng bộ | Chính xác đồng bộ | Luôn ở mức dưới mức đồng bộ (1–5% trượt) |
| Back-EMF ở dòng điện bằng 0 | Khác không (từ thông nam châm) | số không (không có từ hóa rôto) |
| Mô-men xoắn cogging | Hiện tại (tương tác khe cực) | không đáng kể (cánh quạt lồng) |
| Vị trí đỉnh cao hiệu quả | Tải giữa, tốc độ trung bình (vùng rộng) | Gần tải định mức, tốc độ định mức |
| Chế độ lỗi nhiệt | Khử từ nam châm + quanh co | Chỉ cách điện cuộn dây |
Các thử nghiệm dành riêng cho PMSM
Trở lại EMF (BEMF) Bài kiểm tra
Thử nghiệm BEMF quay PMSM đến tốc độ xác định bằng lực kế trong khi các đầu nối động cơ ở trạng thái hở mạch (không có ổ đĩa nào được kết nối). Điện áp cảm ứng tại mỗi cặp pha được đo và so sánh với giá trị thiết kế. Biên độ BEMF xác nhận mật độ từ thông nam châm và số cặp cực hiệu dụng; Dạng sóng BEMF (phân tích FFT) xác định khuyết tật lắp ráp nam châm, sự lệch tâm, và vùng khử từ. Thử nghiệm này không thể thực hiện được trên động cơ cảm ứng - rôto không có từ hóa dư để tạo ra điện áp.
Kiểm tra mô-men xoắn cogging
Mô-men xoắn cogging là gợn mô-men xoắn định kỳ gây ra bởi sự tương tác giữa nam châm vĩnh cửu và các khe stato ở dòng điện bằng 0. Để đo nó, lực kế phải quay động cơ ở tốc độ rất thấp, tốc độ không đổi (<5 vòng/phút) trong khi đo mô-men xoắn tức thời. Mô-men xoắn cực đại và nội dung hài của nó được trích từ tín hiệu mô-men xoắn. Bộ chuyển đổi mô-men xoắn có độ phân giải cao (±0,05% FS hoặc cao hơn) và cần có bộ khuếch đại tiếng ồn thấp. Xem của chúng tôi hướng dẫn đo mô men xoắn để có đầy đủ thủ tục.
Kiểm tra rủi ro khử từ
Nam châm NdFeB mất từ thông không thể phục hồi nếu tiếp xúc với từ trường đối diện quá mức (dòng điện khử từ) trên nhiệt độ điểm đầu gối của họ. Thử nghiệm áp dụng dòng điện ngắn mạch ở nhiệt độ dự kiến tối đa và đo BEMF trước và sau. Biên độ BEMF giảm vĩnh viễn cho thấy sự khử từ một phần. Thử nghiệm này yêu cầu các điều kiện được kiểm soát nhiệt độ và giám sát dòng điện cẩn thận - biến tần phải có khả năng điều khiển dòng điện ngắn mạch.
Ánh xạ góc hiện tại của trục d-q
Hiệu suất PMSM phụ thuộc vào tỷ lệ giữa dòng điện trục d và dòng điện trục q (góc tiến hiện tại γ). Mô-men xoắn cực đại trên mỗi ampe (MTPA) điểm thay đổi theo tốc độ và nhiệt độ. Việc lập bản đồ hiệu suất đầy đủ của PMSM yêu cầu phần mềm băng thử nghiệm phải quét đồng thời cả điểm đặt mô-men xoắn VÀ góc dòng điện - lưới thử nghiệm hai chiều tạo ra bề mặt hiệu suất thay vì đường cong hiệu suất đơn giản. Phần mềm kiểm tra động cơ cảm ứng tiêu chuẩn không thể làm được điều này.
Các thử nghiệm dành riêng cho động cơ cảm ứng
Đo lường và bù trượt
Tốc độ động cơ cảm ứng luôn thấp hơn tốc độ đồng bộ theo tỷ lệ trượt: s = (n_sync − n_rotor) / n_sync. Ở mức tải định mức, độ trượt thường là 1–5%. Bàn thử nghiệm phải đo tốc độ rôto thực tế một cách chính xác để tính toán độ trượt - sai số đo tốc độ ±0,1% gây ra sai số tính toán công suất ±2–5% ở độ trượt thấp. Phần mềm kiểm tra phải bù mô-men xoắn tải tác dụng cho đặc tính trượt thực tế của động cơ, không giả định hoạt động đồng bộ.
Thử nghiệm không tải và rôto bị khóa
Thử nghiệm không tải cổ điển (động cơ chạy tự do ở điện áp định mức) tách tổn thất lõi và ma sát/cuộn gió khỏi tổn thất đồng. Thử nghiệm khóa rôto (rôto được giữ cố định ở điện áp giảm) đặc trưng cho độ tự cảm rò rỉ và dòng điện khởi động. Cả hai thử nghiệm đều là tiêu chuẩn cho IM và vô nghĩa đối với PMSM - PMSM ở dòng điện bằng 0 tạo ra BEMF (không phải là điều kiện không tải), và PMSM bị khóa không thể được mô tả bằng điện áp rôto bị khóa theo cách tương tự.
Lớp nhiệt - Chỉ cuộn dây
Động cơ cảm ứng có một chế độ hỏng nhiệt: sự cố cách điện cuộn dây. Kỹ sư kiểm tra tập trung vào cân bằng điện trở pha (để bắt hệ thống sưởi không đối xứng từ các lỗi rẽ) và độ tăng nhiệt độ tuyệt đối so với lớp cách nhiệt được công bố. Không có rủi ro tương đương với rủi ro khử từ PMSM; lồng rôto không nhạy cảm với nhiệt độ theo nghĩa chế độ hỏng hóc tương tự.
Các bài kiểm tra được chia sẻ - Nhưng các tiêu chí chấp nhận khác nhau
Lập bản đồ hiệu quả
Cả hai loại động cơ đều yêu cầu lập bản đồ hiệu suất để đạt chứng nhận cấp IE. Tuy nhiên, Hiệu suất PMSM đạt đỉnh ở vùng trung tâm rộng hơn của bản đồ tốc độ mô-men xoắn, trong khi hiệu suất IM đạt mức cao nhất gần điểm vận hành định mức. Do đó, lưới kiểm tra PMSM cần nhiều điểm kiểm tra hơn ở phạm vi trung bình và ít điểm kiểm tra hơn ở các điểm cực trị để giải quyết bề mặt hiệu quả một cách chính xác. IEC 60034-30-1 áp dụng cho cả hai loại nhưng tiêu chuẩn đo lường bổ sung IEC 60034-2-1 có các phần phương thức cụ thể cho máy đồng bộ và không đồng bộ.
gợn sóng mô-men xoắn
Gợn sóng mômen tồn tại ở cả hai loại nhưng vì những lý do khác nhau. Ripple PMSM bị chi phối bởi cogging (không gian) và sóng hài hiện tại (thời gian) thành phần. Gợn sóng IM xuất phát từ sóng hài khe rôto và khe hở không khí không đối xứng. Phương pháp đo giống nhau — tín hiệu mô-men xoắn có độ phân giải cao ở tốc độ vận hành — nhưng nội dung tần số phân tích khác nhau. Độ gợn PMSM ở bội số của cực × tần số khe; Độ gợn IM ở mức bội số của tần số thanh rôto.
Chọn cấu hình băng ghế thử nghiệm phù hợp
Để thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cả PMSM và động cơ cảm ứng, chỉ định: (1) tốc độ thấp, đầu dò mô-men xoắn có độ phân giải cao có khả năng phân giải mô-men xoắn (quan trọng đối với PMSM, phần bổ sung vô hại cho IM); (2) phần mềm kiểm tra với cả hai chế độ quét MTPA và bù trượt; (3) một lực kế có điều khiển vị trí cho các thử nghiệm BEMF và bánh răng tốc độ thấp; (4) máy phân tích công suất có độ chính xác cao xử lý chính xác dạng sóng không hình sin được tạo ra bởi bộ biến tần điều khiển cả hai loại động cơ.
Các kỹ sư ứng dụng của chúng tôi có thể chỉ định một cấu hình băng ghế thử nghiệm duy nhất bao gồm cả PMSM và IM mà không ảnh hưởng đến cả hai.. Liên hệ với chúng tôi với thông số kỹ thuật động cơ của bạn để nhận được khuyến nghị.
Câu hỏi thường gặp
Cùng một lực kế có thể kiểm tra cả động cơ PMSM và động cơ cảm ứng không?
Đúng. Bản thân lực kế - cho dù dòng điện xoáy, độ trễ, hoặc AC - là loại động cơ bất khả tri. Nó áp dụng mô-men xoắn tải và đo tốc độ. Sự khác biệt nằm ở phần mềm kiểm tra, độ phân giải của bộ chuyển đổi mô-men xoắn cần thiết cho phép đo bánh răng, và nhu cầu kiểm soát vị trí ở tốc độ rất thấp. Một R được xác định rõ ràng&Ghế D có chế độ điều khiển vị trí, mặt bích mô-men xoắn có độ phân giải cao, và phần mềm hỗ trợ cả chế độ quét MTPA và chế độ bù trượt có thể kiểm tra cả hai loại động cơ trên cùng một phần cứng.
Tại sao thử nghiệm PMSM yêu cầu kiểm soát vị trí trên lực kế?
Các thử nghiệm mô-men xoắn và BEMF yêu cầu động cơ quay với tốc độ 1–5 vòng/phút với điều khiển chính xác, vận tốc góc không đổi. Vòng điều khiển tốc độ tiêu chuẩn trên lực kế được điều chỉnh ở tốc độ hàng trăm hoặc hàng nghìn vòng/phút và có quá nhiều lỗi tốc độ ở tốc độ gần bằng 0. Chế độ điều khiển vị trí - trong đó động cơ servo của lực kế đóng vòng lặp theo góc rô-to thay vì tốc độ - đạt được độ chính xác ở tốc độ thấp cần thiết để giải quyết tín hiệu mô-men xoắn trong một chu kỳ điện.
Quy trình kiểm tra hiệu suất giữa PMSM và IM có khác nhau không?
Cả hai đều sử dụng IEC 60034-2-1 làm tiêu chuẩn đo lường cơ bản, nhưng lưới điểm vận hành khác. Dành cho IM, lưới tiêu chuẩn quét từ 25% ĐẾN 125% mô-men xoắn định mức ở tốc độ định mức. Đối với PMSM (và IPMSM cụ thể), lưới điện cũng phải quét tốc độ từ tốc độ thấp đến tốc độ cơ bản và đến tốc độ trường suy yếu., bởi vì bề mặt hiệu quả thay đổi đáng kể theo tốc độ. Điều này có nghĩa là việc lập bản đồ hiệu quả PMSM cần nhiều điểm kiểm tra hơn 3–5× và thời gian kiểm tra nhiều hơn 2–3× so với bản đồ IM tương đương.
Lỗi thử nghiệm lớn nhất đối với PMSM là gì?
Chạy thử nghiệm khóa rôto ở điện áp tối đa. Không giống như động cơ cảm ứng trong đó thử nghiệm khóa rôto ở điện áp giảm là không có gì đáng lo ngại, PMSM có dòng điện cao ở rôto bị khóa sẽ tạo ra trường khử từ tối đa trên nam châm tại thời điểm rôto không quay để truyền nhiệt. Trong vòng vài giây, nhiệt độ nam châm cục bộ có thể vượt quá ngưỡng khử từ không thể đảo ngược. Luôn kiểm tra rôto bị khóa PMSM giới hạn dòng điện và theo dõi nhiệt độ nam châm bằng cảm biến nhúng.
Nói chuyện với một kỹ sư
Cần trợ giúp lựa chọn thiết bị kiểm tra?
Hãy cho chúng tôi biết loại động cơ của bạn, dải công suất và các yêu cầu kiểm tra - chúng tôi sẽ đề xuất cấu hình băng ghế thử nghiệm phù hợp trong phạm vi 24 giờ.
