Comment lire les paramètres du moteur synchrone de l'aimant permanent?

Comment lire les paramètres du moteur synchrone de l'aimant permanent?

Comprendre les paramètres du moteur synchrone de l'aimant permanent (PMSM) est la base de la sélection, de l'application, du contrôle et du diagnostic des défauts. Ces paramètres sont généralement divisés en deux catégories:

Paramètres de plaque / Paramètres de performance de base: ceux-ci sont généralement directement marqués sur la plaque de moteur ou dans le tableau des spécifications de performances du manuel du produit, qui est le plus souvent rencontré par les utilisateurs.

Paramètres de conception / Paramètres de circuit équivalent: ces paramètres sont essentiels pour une analyse approfondie, un contrôle précis et une modélisation de simulation du moteur. Ils se trouvent généralement dans l'annexe technique du manuel du produit, concevaient des documents ou nécessitent des tests pour obtenir

Ce qui suit explique ces deux types de paramètres en détail:

I. Paramètres de plaque signalétique / Paramètres de performance de base

1. Pouvoir nominal:

Signification: La puissance mécanique que le moteur peut produire en continu, en toute sécurité et de manière fiable dans des conditions nominales (tension nominale, vitesse nominale, charge nominale, conditions de refroidissement spécifiées, etc.). L'unité est généralement du kilowatt ou de la puissance.

Vu: il s'agit du paramètre de base pour sélectionner un moteur pour répondre aux exigences de charge. Assurez-vous que la puissance continue maximale requise par la charge est inférieure ou égale à la puissance nominale du moteur. Notez la distinction entre la puissance nominale et la puissance de pointe (capacité de surcharge à court terme)

2. Tension nominale:

Signification: La valeur effective de la tension de ligne spécifiée lors de la conception et appliquée à l'enroulement du stator du moteur. L'unité est volt.

Pour un moteur propulsé par le conducteur, cela fait généralement référence à la valeur équivalente de la tension de bus CC de l'onduleur converti en côté AC.

Comment afficher: doit correspondre à la capacité de tension de sortie du pilote. Une tension trop élevée endommagera l'isolation ou provoquera une saturation magnétique; Trop basse tension ne sera pas en mesure de produire une puissance et un couple nominal, une dégradation des performances.

3. Courant nominal:

Signification: La valeur effective de l'entrée de courant de la ligne du stator de l'alimentation lorsque le moteur sortira la puissance nominale, la vitesse nominale et la tension nominale. L'unité est ampère.

Comment chercher: utilisé pour calculer la puissance d'entrée, sélectionnez la capacité de courant du conducteur (le courant nominal du conducteur doit être supérieur au courant nominal du moteur), concevoir la ligne d'alimentation et le dispositif de protection de surcharge. Il reflète également indirectement la taille de la perte de cuivre.

Vitesse nominale:

Signification: La vitesse de rotation du rotor du moteur à la tension nominale, la fréquence nominale et la puissance de sortie nominale. L'unité est des révolutions par minute.

Il doit correspondre aux exigences de vitesse de la charge. Comment comprendre si le moteur fonctionne ou non à vitesse constante: il doit être ajusté pour fonctionner à vitesse. Notez la différence entre la vitesse nominale et la vitesse maximale (limitée par la résistance mécanique et la faible capacité magnétique)

5. Fréquence nominale:

Signification: La fréquence de l'alimentation électrique lorsque le moteur est directement alimenté par une alimentation sinusoïdale (par exemple, le réseau). Pour les moteurs entraînés par un convertisseur de fréquence, ce paramètre fait généralement référence à la fréquence de sortie du conducteur à vitesse nominale.

Comment afficher: Pour les applications de fréquence de puissance, il doit correspondre à la fréquence du réseau (50 Hz ou 60 Hz). Pour les applications de fréquence variable, ce paramètre est directement lié à la vitesse nominale (n = 60f / p, où p est le nombre de pôles).

6. Couple nominal:

Le couple mécanique généré par le moteur lorsqu'il étend la puissance nominale à la vitesse nominale. Unité: n · m.

La formule est: T = P / W, où P est la puissance nominale (WATT) et W est la vitesse angulaire nominale (Radian / Second, W = 2πn / 60, N est la vitesse nominale en RPM). Il s'agit du paramètre central nécessaire pour surmonter le couple de résistance zéro de la charge. Notez la différence entre le couple nominal et le couple de pointe (capacité de surcharge à court terme).

7. Efficacité:

L'efficacité nominale du moteur est définie comme le rapport pourcentage de la puissance mécanique de sortie pour saisir la puissance électrique (PIN = √3 * V notée, où V est la tension nominale pour les systèmes triphasés). La formule n = (p_out / p_in) × 100% indique sa capacité à convertir l'énergie électrique en puissance mécanique. Une efficacité plus élevée réduit les pertes d'énergie (y compris les pertes de cuivre, les pertes de fer, les pertes mécaniques et les pertes de fuite) tout en réduisant les coûts opérationnels. Notez que l'efficacité affichée sur les plaques signalétiques du moteur ne reflète généralement que l'état nominal.

8. Facteur de puissance:

Signification: Le rapport de la puissance active d'entrée à la puissance apparente (COSφ) dans des conditions de travail nominales. Il reflète la relation de phase entre la forme d'onde du courant et de la tension et le degré de distorsion du courant.

Comment le voir: un facteur de puissance élevé signifie un taux d'utilisation élevé du réseau et moins de «pollution» à la grille. Le PMSM a généralement un facteur de puissance élevé (près de 1) dans des conditions nominales. Le conducteur (onduleur) lui-même affecte également le facteur de puissance du côté d'entrée.

9. Fréquence:

Signification: Le nombre total de pôles magnétiques (N et S des pôles apparaissent par paires) du champ magnétique du moteur. Le nombre de pôles est généralement indiqué sur la plaque signalétique.

Affichage: détermine la relation entre la vitesse synchrone du moteur et la fréquence d'alimentation (n sync = 60f / p). Plus de poteaux entraînent une vitesse synchrone plus faible mais potentiellement plus élevée de densité de couple. Paramètres affectant les algorithmes de contrôle (par exemple, la bande passante de l'observateur)

10. Classe d'isolation:

Signification: La température de fonctionnement maximale du matériau d'isolation de l'enroulement du moteur est spécifiée. Les grades communs sont B (130 ° C), F (155 ° C), H (180 ° C).

Comment regarder: détermine l'élévation et la capacité de surcharge de température admissibles du moteur. Dans un environnement ou des applications à haute température nécessitant une surcharge élevée, il est plus sûr et plus fiable de choisir un moteur avec un grade d'isolation plus élevé (par exemple F ou H).

11. Classe de protection:

Signification: Le code IP indique la capacité du boîtier du moteur à empêcher les matières étrangères solides (premier chiffre) et les liquides (deuxième chiffre) d'entrer. Par exemple, IP54 (épreuve de poussière et étanche), IP65 (résistant à la poussière et résistant à l'eau), IP67 (résistant à la poussière et résistant à l'immersion à court terme).

Comment regarder: Sélectionnez en fonction des conditions de poussière, d'humidité et d'humidité de l'environnement d'installation du moteur. Les environnements extérieurs, humides et poussiéreux nécessitent une classe de protection élevée (comme IP65 ou plus)

12. Mode de refroidissement:

Signification: La voie de la dissipation de la chaleur moteur. Les courants sont I0 411 (refroidissement par ventilateur autonome, dissipation de la chaleur de surface), I0 416 (refroidissement par air forcé, ventilateur externe), I0 410 (refroidissement naturel, pas de ventilateur), IC71W (refroidissement par eau).

Comment regarder: il affecte la densité de puissance et la capacité de fonctionnement continu du moteur. Les moteurs à haute puissance ou compacts sont souvent un refroidissement à l'air forcé ou un refroidissement par eau

Ii Paramètres de conception / paramètres de circuit équivalent

Ces paramètres sont généralement utilisés pour établir le modèle mathématique du moteur (modèle d'axe DQ) pour le contrôle des vecteurs, la simulation, l'optimisation de l'efficacité et la prédiction des performances.

1. Résistance du stator:

Signification: La valeur de résistance de chaque phase de l'enroulement du stator sous DC ou basse fréquence. L'unité est ohm. Se réfère généralement à la résistance aux phases.

Comment le regarder: il affecte le calcul de la perte de cuivre, le réglage des paramètres de contrôle de la boucle de courant et l'estimation de l'élévation de la température. Il est significativement affecté par la température (augmentant avec la température)

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Inductance de l'axe D / Axe Q Inductance:

Signification: Le paramètre d'inductance du stator défini dans le système de coordonnées rotatifs du rotor (axe d et axe Q). L'axe D est le long de la direction du champ magnétique de l'aimant permanent, et l'axe Q est un angle électrique de 90 degrés devant l'axe A.

LD: Inductance de l'axe D. En raison de la présence d'aimants permanents, la réticence magnétique du circuit magnétique de l'axe D est grande, et la LD est généralement petite ou même négative (pour les PMSM intégrés)

Inductance de l'axe Q. Le circuit magnétique de l'axe Q passe principalement à travers le stator et les noyaux du rotor, avec une faible résistance magnétique, et LQ est généralement grand. La:

Les paramètres clés déterminent: couple électromagnétique: t = (3/2) × p [ψ ± × lq + (ld-lq) × ld × lq] (où ψ ± représente la liaison de flux d'aimant permanent). Le principe fondamental du couple de réticence de génération de PMSM réside dans LD = LQ (pour IPMSM avec un rapport de pôle saillant élevé). Capacité magnétique faible: les valeurs LD plus petites permettent généralement plus de gammes de fonctionnement des aimants faibles plus larges et des performances supérieures à grande vitesse. Bande passante de boucle de courant et conception du contrôleur: L'inductance constitue la constante de temps principale dans le composant d'inertie de la boucle de la boucle de courant. La forme d'onde EMF électromagnétique et l'amplitude sont significativement influencées par les niveaux de saturation magnétique (en particulier à des courants élevés).

3. Flux aimant permanent:

Signification: L'amplitude du lien magnétique généré par l'aimant permanent dans l'enroulement du stator. L'unité est Weber. Réfère généralement de la liaison magnétique maximale induite par le champ aimant permanent du rotor dans l'enroulement du stator.

Comment regarder: paramètres de base! Il détermine:

Retour EMF constante: ke = ψpm * w (où w est la vitesse angulaire du champ électrique). L'EMF arrière est proportionnel à la vitesse de rotation.

CONSTANT DE COUPE: KT ≈ (3/2) * P * ψ ± (pour le SPMSM monté en surface, ld ≈ lq). Le couple est proportionnel au courant de l'axe Q.

Vitesse de base: la vitesse maximale que le moteur peut atteindre à la tension nominale (lorsque l'EMF arrière est proche de la tension du bus)

Le point de départ d'un contrôle magnétique faible.

4. Back EMF constante:

Définition: L'amplitude de l'EMF arrière (se référant généralement à la ligne de ligne EMF) générée par révolution par un moteur. Les unités sont v / (krpm) ou vs / °. Méthode de mesure: directement liée à la liaison de flux d'aimant permanent ψPM (KE = ψPM × W). Utilisé pour estimer la FEM du dos à n'importe quelle vitesse de rotation (e = ke × n), ce qui est crucial pour déterminer la tension de bus minimale requise par les entraînements, empêcher la surmodulation et mettre en œuvre un contrôle de l'aimant faible. Mesurable grâce à des tests de back-conduite à contre-charge.

5. CONSTANT CONSTANT:

Signification: L'amplitude du couple généré par le moteur par courant unitaire (pour SPMSM, approximativement kt ≈ (3/2) * p * ψpm). L'unité est nm / a.

Référence: Utilisé pour estimer la commande actuelle de l'axe Q requise pour une commande de couple donnée (lq_ref = t_ref / kt). Notez que pour IPMSM, KT n'est pas constant en raison de l'existence d'un couple de magnétorésistance et varie avec l'ID.

6. Constante du temps électrique:

Signification: fait généralement référence à la constante de temps électrique de la boucle de courant, t_e = l / r (l est généralement considérée comme lq ou moyenne, r est la résistance à la phase)

Comment chercher: il s'agit d'un paramètre clé du contrôleur de boucle de courant de conception (généralement régulateur PI), qui détermine la vitesse de réponse de la boucle de courant.

7. Constante de temps mécanique:

Signification: Compte tenu de la constante de temps de l'inertie du moteur et de la charge, la friction et d'autres facteurs, tm = j * r / (kt * ke) (j est l'inertie totale)

Comment regarder: la vitesse de réponse de l'anneau de vitesse est une référence importante pour la conception du contrôleur de rond de vitesse

8. moment d'inertie

Signification: Le moment d'inertie du rotor moteur lui-même. L'unité est kg · m? Comment lire: il affecte la capacité d'accélération / décélération du moteur, de réponse dynamique de la boucle de vitesse et de sensibilité à la perturbation de la charge. Le système de servomotes a des exigences pour faire correspondre le moment d'inertie.

9. Courant maximum:

Signification: Le courant à court terme maximum (courant de pointe) autorisé par le moteur ou le conducteur. Généralement beaucoup plus grand que le courant nominal.

Comment voir: détermine la capacité de surcharge à court terme (couple de pointe) du moteur. Il est limité par des facteurs tels que le chauffage de l'enroulement, le risque de démagnétisation de l'aimant permanent et la limite de courant du conducteur.

8. Inertie de rotation

Signification: Le moment d'inertie du rotor moteur lui-même. L'unité est kg · m?

Comment le regarder: il affecte la capacité d'accélération / décélération du moteur, de la réponse dynamique de l'anneau de vitesse et de la sensibilité à la perturbation de la charge. Le système de servomotes a des exigences pour l'appariement de l'inertie rotationnelle.

9. Courant maximum:

Signification: Le courant à court terme maximum (courant de pointe) autorisé par le moteur ou le conducteur. Généralement beaucoup plus grand que le courant nominal.

Comment voir: détermine la capacité de surcharge à court terme du moteur (couple de pointe). Il est limité par des facteurs tels que le chauffage de l'enroulement, le risque de démagnétisation de l'aimant permanent et la limite de courant du conducteur.

10. Vitesse maximale:

Signification: La vitesse maximale que le moteur F peut atteindre sous les exigences de résistance mécanique, de durée de vie, de vibration et de bruit. Généralement beaucoup plus élevé que la vitesse nominale.

Comment afficher: détermine la plage de vitesse de fonctionnement du moteur. À la vitesse la plus élevée, un contrôle magnétique faible est généralement nécessaire pour maintenir la sortie du couple.

Comment regardez-vous ces paramètres

1. Objectif clair:

Sélection et correspondance: concentrez-vous sur les paramètres de la plaque signalétique (puissance, tension, vitesse, couple, protection, refroidissement) pour garantir que les exigences de charge, les conditions environnementales et les exigences d'alimentation sont satisfaites. Concentrez-vous sur l'efficacité (coûts d'exploitation à long terme)

Configuration et contrôle du lecteur: En plus des paramètres de plaque signalétique, les paramètres de conception (R, LD, LQ, ψPM) doivent être obtenus comme base pour obtenir un contrôle vectoriel à haute performance (par exemple, F0C). Les paramètres du contrôleur (gain PI, ou KE / KT) et les paramètres de l'observateur doivent être définis en fonction de ces paramètres.

Analyse et simulation des performances: un ensemble complet de paramètres de circuit équivalent (R, LD, LQ, ψPM, Y, coefficient de frottement, etc.) est nécessaire pour établir un modèle mathématique précis.

Diagnostic de défaut: les changements de paramètres (tels qu'une résistance accrue peuvent indiquer une surchauffe de l'enroulement, et les changements d'inductance peuvent indiquer un court-circuit ou une démagnétisation inter-furmage) peuvent être utilisés comme base diagnostique.

2. Faites attention à la relation entre les paramètres:

Puissance, vitesse, couple: p = t * w

Tension, dos EMF, courant, inductance: v ≈ e + ir + jwli (relation vectorielle)

Couple, flux magnétique, courant: t = (3/2) * P * [ψ ± * LQ + (LD-LQ) * LD * LQ] Vitesse, fréquence, logarithme de pôle: N_SYNC = 60F / P FORCE DE FORCE DE BACKOTIVE ET FLUX MAGNÉTIQUE: Ke∝ ψ ±

3. Comprendre la nature conditionnelle des paramètres:

De nombreux paramètres (en particulier les paramètres de conception R, LD et LQ) ne sont pas des constantes - elles varient avec la température, le courant (saturation magnétique) et la position du rotor (effet de rainure dentaire). Le contrôle haute performance doit tenir compte de ces facteurs non linéaires. Les spécifications sur les plaques signalétiques de l'équipement sont définies dans des conditions spécifiques (tension nominale, fréquence, charge, refroidissement et température). Lorsque les conditions de fonctionnement réelles diffèrent de ces scénarios idéaux, les performances peuvent s'écarter du point nominal.

4. Recherchez des documents officiels:

Les spécifications du moteur sont détaillées dans la plaque signalétique et le tableau des spécifications de performance dans les manuels des produits. Les paramètres de conception critiques (R, LD, LQ, ψPM, KE, KT) sont généralement fournis dans les "paramètres techniques", "Paramètres de circuit équivalent", ou "paramètres de contrôle" des sections du manuel. S'il n'est pas disponible, la documentation des fabricants doit être obtenue. Des paramètres détaillés tels que les courbes d'inductance à différents niveaux de saturation peuvent nécessiter des documents de conception spécialisés ou des rapports de test.

5. Mesure de test

Si les paramètres officiels ne peuvent pas être obtenus, des mesures expérimentales (telles que le test de bloc, le test de glisser-co-charge, la mesure du compteur LCR, l'algorithme d'identification des paramètres, etc.) sont nécessaires. Cependant, cela nécessite un équipement et des connaissances professionnels.