Тұрақты магнитті синхронды тартқыш машиналарды жұлдызды тығыздауды есептеу және қолдану бойынша зерттеулер

Фон

Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштар (PMSMs) жоғары тиімділік, энергияны үнемдеу және сенімділік артықшылықтарына байланысты қазіргі заманғы өнеркәсіпте және күнделікті өмірде кеңінен қолданылады, бұл оларды көптеген салаларда таңдаулы қуат жабдықтарына айналдырады. Тұрақты магнитті синхронды тартқыш машиналар озық басқару технологиялары арқылы біркелкі көтеру қозғалысын қамтамасыз етіп қана қоймайды, сонымен қатар лифт кабинасының нақты орналасуы мен қауіпсіздігін қамтамасыз етеді. Керемет өнімділігімен олар көптеген лифт жүйелерінің негізгі компоненттеріне айналды. Дегенмен, лифт технологиясының үздіксіз дамуымен тұрақты магнитті синхронды тартқыш машиналарға қойылатын талаптар, әсіресе зерттеу нүктесіне айналған «жұлдызды тығыздау» технологиясын қолдану артып келеді.

Зерттеу мәселелері және маңызы

Тұрақты магнитті синхронды тартқыш машиналарда жұлдызды тығыздау моментін дәстүрлі бағалау теориялық есептеулерге және өлшенген деректерден алынған деректерге сүйенеді, олар жұлдызды нығыздаудың ультра өтпелі процестерін және электромагниттік өрістердің сызықты еместігін есепке алу үшін күреседі, бұл төмен тиімділік пен дәлдікке әкеледі. Жұлдызшамен тығыздау кезіндегі лездік үлкен ток тұрақты магниттердің қайтымсыз магнитсіздену қаупін тудырады, оны бағалау да қиын. Ақырғы элементтерді талдау (FEA) бағдарламалық жасақтамасын жасау арқылы бұл мәселелер шешілді. Қазіргі уақытта теориялық есептеулер дизайнды бағыттау үшін көбірек пайдаланылады және оларды бағдарламалық талдаумен біріктіру жұлдызды тығыздау моментін тезірек және дәлірек талдауға мүмкіндік береді. Бұл қағаз тұрақты магнитті синхронды тартқыш машинаны оның жұлдызды тығыздағыш жұмыс шарттарына соңғы элементтер талдауын жүргізу үшін мысал ретінде алады. Бұл зерттеулер тұрақты магнитті синхронды тарту машиналарының теориялық жүйесін байытуға көмектесіп қана қоймайды, сонымен қатар лифттің қауіпсіздік көрсеткіштерін жақсартуға және өнімділікті оңтайландыруға күшті қолдау көрсетеді.

Ақырлы элементтерді талдауды жұлдызды тығыздау есептеулерінде қолдану

Модельдеу нәтижелерінің дәлдігін тексеру үшін 159 айн/мин номиналды жылдамдығы бар сынақ деректері бар тартқыш машина таңдалды. Өлшенген тұрақты күйдегі жұлдызды нығыздау моменті және әртүрлі жылдамдықтағы орама тогы келесідей. Жұлдызшаны нығыздау моменті 12 айн/мин кезінде максималды мәнге жетеді.

1-сурет: Жұлдызшамен жабудың өлшенген деректері

Содан кейін Maxwell бағдарламалық құралының көмегімен осы тартқыш машинаның соңғы элементтерінің талдауы жасалды. Алдымен тартқыш машинаның геометриялық моделі белгіленіп, оған сәйкес материал қасиеттері мен шекаралық шарттар қойылды. Содан кейін электромагниттік өріс теңдеулерін шешу арқылы әр түрлі уақыттағы тұрақты магниттердің уақыттық домендік ток қисықтары, айналу моментінің қисықтары және магнитсіздену күйлері алынды. Модельдеу нәтижелері мен өлшенген деректер арасындағы сәйкестік тексерілді.

Тартқыш машинаның ақырлы элементтер моделін құру электромагниттік талдаудың негізі болып табылады және бұл жерде егжей-тегжейлі қарастырылмайды. Қозғалтқыштың материалдық параметрлері нақты пайдалануға сәйкес болуы керек екендігі атап өтіледі; тұрақты магниттердің кейінгі магнитсіздену талдауын ескере отырып, тұрақты магниттер үшін сызықты емес B-H қисықтарын пайдалану қажет. Бұл мақалада Максвеллдегі тартқыш машинаның жұлдызды нығыздау және магнитсіздену симуляциясын жүзеге асыру жолына назар аударылады. Бағдарламалық құралдағы жұлдызды тығыздау төмендегі суретте көрсетілген нақты схема конфигурациясы бар сыртқы тізбек арқылы жүзеге асырылады. Тартқыш машинаның үш фазалы статор орамдары тізбекте LPhaseA/B/C деп белгіленеді. Үш фазалы орамалардың кенеттен қысқа тұйықталу жұлдызшасының нығыздалуын модельдеу үшін әрбір фазалық орама тізбегіне параллель модуль (ток көзі мен токпен басқарылатын қосқыштан тұрады) тізбектей қосылады. Бастапқыда токпен басқарылатын қосқыш ашық, ал үш фазалы ток көзі орамаларға қуат береді. Белгіленген уақытта токпен басқарылатын қосқыш жабылады, үш фазалы ток көзін қысқа тұйықтайды және үш фазалы орамдарды тұйықтайды, қысқа тұйықталу жұлдызды тығыздау күйіне енеді.

2-сурет: Жұлдызды тығыздау схемасының дизайны

Тартушы машинаның өлшенген максималды жұлдызды тығыздау моменті 12 айн/мин жылдамдыққа сәйкес келеді. Модельдеу кезінде жылдамдықтар өлшенген жылдамдықпен туралау үшін 10 айн/мин, 12 айн/мин және 14 айн/мин деп параметрленді. Модельдеу тоқтау уақытына келетін болсақ, орама токтары төмен жылдамдықтарда тезірек тұрақтанатынын ескере отырып, тек 2-3 электрлік цикл орнатылды. Нәтижелердің уақыт доменінің қисық сызықтарынан жұлдызды нығыздаудың есептелген моменті мен орама тогы тұрақтанды деп айтуға болады. Модельдеу 12 айн/мин жылдамдықтағы тұрақты күйдегі жұлдызды тығыздау моменті ең үлкен, яғни 5885,3 Нм болатынын көрсетті, бұл өлшенген мәннен 5,6% төмен. Өлшенген орама тогы 265,8 А, ал имитациялық ток 251,8 А болды, модельдеу мәні де өлшенген мәннен 5,6% төмен, жобалық дәлдік талаптарына сәйкес келеді.

3-сурет: Жұлдызды тығыздау моменті және орама тогы

Тартқыш машиналар қауіпсіздік тұрғысынан маңызды арнайы жабдық болып табылады және тұрақты магнитті магнитсіздандыру олардың өнімділігі мен сенімділігіне әсер ететін негізгі факторлардың бірі болып табылады. Стандарттардан асатын қайтымсыз магнитсіздендіруге жол берілмейді. Бұл мақалада Ansys Maxwell бағдарламалық құралы жұлдызды тығыздау күйіндегі қысқа тұйықталу токтарымен индукцияланған кері магнит өрістері астында тұрақты магниттердің магнитсіздену сипаттамаларын модельдеу үшін пайдаланылады. Орамдық токтың тенденциясы бойынша ток шыңы жұлдызды тығыздау сәтінде 1000 А-дан асады және 6 электрлік циклден кейін тұрақтанады. Максвелл бағдарламалық құралындағы магнитсіздену жылдамдығы тұрақты магниттердің магнитсіздендіру өрісінің әсерінен кейінгі қалдық магнетизмінің олардың бастапқы қалдық магнетизміне қатынасын білдіреді; 1 мәні магнитсізденудің жоқтығын көрсетеді, ал 0 толық магнитсізденуді көрсетеді. Магнитсіздендіру қисықтары мен контурлық карталардан тұрақты магнитті магнитсіздандыру жылдамдығы 1-ге тең, магнитсіздену байқалмайды, бұл симуляцияланған тартқыш машинаның сенімділік талаптарына сәйкес келетінін растайды.

4-сурет: Номиналды жылдамдықта жұлдызды тығыздау кезіндегі орама тоғының уақыттық домен қисығы

5-сурет: Тұрақты магниттердің магнитсіздену жылдамдығының қисығы және магнитсіздену контурының картасы

Тереңдету және болжам

Модельдеу және өлшеу арқылы тартқыш машинаның жұлдызды тығыздау моментін және тұрақты магнитті магнитсіздандыру қаупін тиімді басқаруға болады, бұл өнімділікті оңтайландыру үшін күшті қолдауды қамтамасыз етеді және тартқыш машинаның қауіпсіз жұмысы мен ұзақ қызмет ету мерзімін қамтамасыз етеді. Бұл мақала тұрақты магнитті синхронды тартқыш машиналарда жұлдызды тығыздау моментін және магнитсіздендіруді есептеуді зерттеп қана қоймайды, сонымен қатар лифт қауіпсіздігі мен өнімділігін оңтайландыруды жақсартуға күшті ықпал етеді. Біз салааралық ынтымақтастық пен алмасу арқылы технологиялық прогресті және осы саладағы инновациялық серпілістерді ілгерілетуді күтеміз. Біз сондай-ақ тұрақты магнитті синхронды тарту машиналарының өнімділігін арттыру және лифттердің қауіпсіз жұмысын қамтамасыз ету үшін даналық пен күш-жігерді қоса отырып, осы салаға назар аударуға көбірек зерттеушілер мен тәжірибешілерді шақырамыз.