Kutatás a csillagzárás kiszámításáról és az állandó mágneses szinkron vontatógépek alkalmazásáról

Háttér

Az állandó mágneses szinkronmotorokat (PMSM -eket) széles körben használják a modern iparban és a mindennapi életben, mivel azok a nagy hatékonyság, az energiatakarékosság és a megbízhatóság előnyei vannak, így számtalan területen az előnyben részesített villamosenergia -felszerelés. Az állandó mágneses szinkron vontatási gépek a fejlett vezérlési technológiák révén nemcsak sima emelési mozgást biztosítanak, hanem a lift autó pontos pozicionálását és biztonsági védelmét is elérik. Kiváló teljesítményükkel számos felvonó rendszerben kulcsfontosságú elemekké váltak. A lift-technológia folyamatos fejlesztésével azonban az állandó mágneses szinkron vontatógépek teljesítményigénye növekszik, különös tekintettel a „csillagfutás” technológia alkalmazására, amely kutatási hotspot lett.

Kutatási kérdések és jelentőség

Az állandó mágneses szinkron vontatási gépekben a csillagzáró nyomaték hagyományos értékelése az elméleti számításokon és a mért adatokból származó származtatáson alapul, amelyek küzdenek a csillagok tömítése ultraátvitelt folyamatainak és az elektromágneses mezők nemlinearitásának figyelembevétele érdekében, ami alacsony hatékonysághoz és pontossághoz vezet. A csillagzárás közbeni pillanatnyi nagy áram az állandó mágnesek visszafordíthatatlan demagnetizálásának kockázatát jelentette, amelyet szintén nehéz értékelni. A véges elem -elemző (FEA) szoftver fejlesztésével foglalkoztak ezek a kérdések. Jelenleg az elméleti számításokat inkább a tervezés irányításához használják, és a szoftver elemzéssel kombinálva lehetővé teszik a csillagfüggesztési nyomaték gyorsabb és pontosabb elemzését. Ez a cikk egy állandó mágneses szinkron vontatógépet vesz példájaként a csillagzáró működési körülményeinek véges elem elemzéséhez. Ezek a tanulmányok nemcsak hozzájárulnak az állandó mágneses szinkron vontatógépek elméleti rendszerének gazdagításához, hanem erősen támogatják a liftbiztonsági teljesítmény javítását és a teljesítmény optimalizálását is.

A véges elem-elemzés alkalmazása a csillagfüggesztési számításokban

A szimulációs eredmények pontosságának ellenőrzéséhez a meglévő vizsgálati adatokkal ellátott vontatógépet választottuk, 159 fordulat / perc sebességgel. A mért egyensúlyi állapotú csillagzáró nyomaték és a tekercselő áram különböző sebességgel a következők. A csillagzáró nyomaték eléri a maximumot 12 fordulat / perc sebességgel.

1. ábra: A csillagzárás mért adatai

Ezután ennek a vontatási gépnek a véges elem elemzését végeztük a Maxwell szoftver segítségével. Először létrehozták a vontatógép geometriai modelljét, és beállítottuk a megfelelő anyagtulajdonságokat és a határfeltételeket. Ezután az elektromágneses mező egyenletek megoldásával az időtartomány-áramgörbéket, a nyomatékgörbéket és az állandó mágnesek mágnesezési állapotát különböző időpontokban kaptuk meg. A szimulációs eredmények és a mért adatok közötti következetesség ellenőrizte.

A vontatógép véges elemmodelljének létrehozása alapvető fontosságú az elektromágneses elemzés szempontjából, és itt nem dolgozunk ki. Hangsúlyozzuk, hogy a motor anyagi beállításainak meg kell felelniük a tényleges felhasználásnak; Figyelembe véve az állandó mágnesek későbbi demagnetizációs elemzését, az állandó mágnesekhez nemlineáris B-H görbéket kell használni. Ez a cikk arra összpontosít, hogy miként lehet végrehajtani a Star-lezárás és a vontatógép Demagnetizációs szimulációját Maxwellben. A szoftverben a csillagfüggesztést egy külső áramkörön keresztül valósítják meg, az alábbi ábrán látható specifikus áramkör konfigurációval. A vontatógép háromfázisú állórész-tekercseit Lphasea/B/C jelölik az áramkörben. A háromfázisú tekercsek hirtelen rövidzárlatú csillagok szimulálásához egy párhuzamos modult (az aktuális forrásból és az áramvezérelt kapcsolóból áll) sorban csatlakoztatva az egyes fázisú tekercs-áramkörökkel. Kezdetben az áramvezérelt kapcsoló nyitva van, és a háromfázisú áramforrás energiát szolgáltat a tekercsekhez. Egy meghatározott időpontban az áramvezérelt kapcsoló bezárul, rövidzárlatot adva a háromfázisú áramforrásnak, és rövidzárlatot adva a háromfázisú tekercseknek, belépve a rövidzárlatú csillagzáró állapotba.

2. ábra: Csillagzáró áramkör kialakítása

A vontatógép mért maximális csillag-záró nyomatéka 12 fordulat / perc sebességnek felel meg. A szimuláció során a sebességeket 10 fordulat / perc, 12 fordulat / perc és 14 fordulat / perc sebességgel paraméterezték, hogy igazodjunk a mért sebességhez. Ami a szimulációs leállási időt illeti, figyelembe véve, hogy a tekercselő áramok alacsonyabb sebességnél gyorsabban stabilizálódnak, csak 2–3 elektromos ciklust állítottak be. Az eredmények időtartomány-görbéi alapján megítélhető, hogy a kiszámított csillagzáró nyomaték és a kanyargós áram stabilizálódott. A szimuláció azt mutatta, hogy az egyensúlyi állapotú csillagzáró nyomaték 12 fordulat / perc sebességgel volt a legnagyobb, 5885,3 nm-en, ami 5,6% -kal alacsonyabb volt, mint a mért érték. A mért tekercselési áram 265,8 A, a szimulált áram 251,8 A volt, a szimulációs érték szintén 5,6% -kal alacsonyabb, mint a mért érték, a megfelelőségi pontossági követelmények megfelelnek.

3. ábra: Csillagok záró nyomatéka és kanyargós áram

A vontatási gépek a biztonsági kritikus speciális berendezések, és az állandó mágnes-demagnetizálás az egyik kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja azok teljesítményét és megbízhatóságát. A szabványokat meghaladó visszafordíthatatlan demagnetizálás nem megengedett. Ebben a cikkben az ANSYS Maxwell szoftvert használják az állandó mágnesek demágneses tulajdonságainak szimulálására a rövidzárlati áramok által a csillagzáró állapotban indukált fordított mágneses mezők alatt. A kanyargós áram trendje alapján az aktuális csúcs meghaladja az 1000 A-t a csillagzárás pillanatában, és stabilizálódik 6 elektromos ciklus után. A MAXWELL szoftverben a mágnesezési arány az állandó mágnesek maradék mágnesességének arányát képviseli, miután az eredeti maradék mágnesességüknek a demagnetizáló mezőnek való kitettség után; Az 1 érték azt jelzi, hogy nem deMagnetizálás, a 0 pedig a teljes demagettizációt jelzi. A mágnesezési görbékből és a kontúrtérképekből az állandó mágnes -demagnetizációs sebesség 1, anélkül, hogy nem figyelnénk meg a mágnesezést, megerősítve, hogy a szimulált vontatógép megfelel a megbízhatósági követelményeknek.

4. ábra: A tekercselési áram időtartomány-görbéje csillagzárás alatt névleges sebességgel

5. ábra: A mágnesezési sebességgörbe és az állandó mágnesek deMágneses kontúr térképe

Elmélyülés és kilátások

Mind a szimuláció, mind a mérés révén a vontatógép csillag-záró nyomatéka és az állandó mágnes-mágnesezés kockázata hatékonyan szabályozható, erősen támogatva a teljesítmény optimalizálását, és biztosítva a vontatógép biztonságos működését és hosszú élettartamát. Ez a cikk nemcsak a csillagzáró nyomaték és a mágnesezés kiszámítását vizsgálja az állandó mágneses szinkron vontatógépekben, hanem erősen elősegíti a lift biztonságának és a teljesítmény optimalizálásának javulását. Bízunk benne, hogy az interdiszciplináris együttműködés és a csere révén előrelépés a technológiai fejlődés és az innovatív áttörések előmozdításához. Felszólítunk több kutatót és szakembert is, hogy összpontosítsanak erre a területre, hozzájárulva a bölcsességhez és az állandó mágneses szinkron vontatógépek teljesítményének javításához és a liftek biztonságos működésének biztosításához.