Forskning om stjärntätningsberäkning och applicering av synkrona traktionsmaskiner för permanent magnet

Bakgrund

Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMS) används ofta i modern industri och vardagen på grund av deras fördelar med högeffektiv, energibesparing och tillförlitlighet, vilket gör dem till den föredragna kraftutrustningen inom många områden. Permanent magnet synkrona dragmaskiner, genom avancerade kontrolltekniker, ger inte bara smidig lyftrörelse utan uppnår också exakt positionering och säkerhetsskydd av hissbilen. Med sin utmärkta prestanda har de blivit nyckelkomponenter i många hisssystem. Men med den kontinuerliga utvecklingen av hissteknologi ökar prestandakraven för synkrona traktionsmaskiner för permanent magnet, särskilt tillämpningen av "stjärnstätning" -teknologi, som har blivit en forskningshotspot.

Forskningsfrågor och betydelse

Traditionell utvärdering av stjärntätningsmoment i permanent magnet synkrona dragkraftsmaskiner förlitar sig på teoretiska beräkningar och härledning från uppmätta data, vilket kämpar för att redogöra för de ultraledande processerna för stjärntätning och olinjäritet i elektromagnetiska fält, vilket resulterar i låg effektivitet och noggrannhet. Den omedelbara stora strömmen under stjärntätning utgör en risk för irreversibel demagnetisering av permanenta magneter, vilket också är svårt att utvärdera. Med utvecklingen av FIRE -programvara (Finite Element Analys (FEA) har dessa problem behandlats. För närvarande används teoretiska beräkningar mer för att vägleda design, och att kombinera dem med mjukvaruanalys möjliggör snabbare och mer exakt analys av stjärntätningsmoment. Detta dokument tar en permanent magnet synkron dragmaskin som ett exempel för att utföra begränsad elementanalys av dess stjärntätande driftsförhållanden. Dessa studier hjälper inte bara att berika det teoretiska systemet för synkrona traktionsmaskiner för permanent magnet utan ger också starkt stöd för att förbättra hissens säkerhetsprestanda och optimera prestanda.

Tillämpning av ändlig elementanalys i stjärntätningsberäkningar

För att verifiera noggrannheten för simuleringsresultat valdes en dragmaskin med befintliga testdata, med en nominell hastighet på 159 varv / minut. Det uppmätta stabila stjärntätningsmomentet och lindningsströmmen i olika hastigheter är följande. Det stjärntätande vridmomentet når sitt maximum vid 12 varv / minut.

Bild 1: Uppmätta data om stjärntätning

Därefter utfördes ändlig elementanalys av denna dragmaskin med Maxwell -programvara. Först upprättades den geometriska modellen för dragmaskinen, och motsvarande materialegenskaper och gränsvillkor inställdes. Sedan, genom att lösa elektromagnetiska fältekvationer, erhölls tidsdomänens strömkurvor, vridmomentkurvor och avmagnetiseringstillstånd för permanenta magneter vid olika tidpunkter. Konsistensen mellan simuleringsresultat och uppmätta data verifierades.

Upprättandet av den ändliga elementmodellen för dragmaskinen är grundläggande för elektromagnetisk analys och kommer inte att utarbetas här. Det betonas att motorns materialinställningar måste överensstämma med den faktiska användningen; Med tanke på efterföljande avmagnetiseringsanalys av permanenta magneter måste icke-linjära B-H-kurvor användas för permanenta magneter. Denna artikel fokuserar på hur man implementerar stjärntätning och demagnetiseringssimulering av dragmaskinen i Maxwell. Stjärntätning i programvaran realiseras genom en extern krets, med den specifika kretskonfigurationen som visas i figuren nedan. Tre-fas statorlindningarna av dragmaskinen betecknas som LPHASEA/B/C i kretsen. För att simulera plötsliga kortslutningsstjärntätning av trefaslindningarna är en parallell modul (sammansatt av en aktuell källa och en strömkontrollerad switch) ansluten i serie med varje faslindningskrets. Ursprungligen är den nuvarande kontrollerade omkopplaren öppen och den trefasströmkällan levererar ström till lindningarna. Vid en viss tid stängs den nuvarande kontrollerade switchen, kortslutande den trefasströmkällan och kortsluter de trefaslindningarna och kommer in i det kortslutande stjärntätningstillståndet.

Bild 2: Stjärntätningskretsdesign

Det uppmätta maximala stjärntätningsmomentet för dragmaskinen motsvarar en hastighet på 12 varv / minut. Under simulering parametrerades hastigheter som 10 rpm, 12 rpm och 14 rpm för att anpassa sig till den uppmätta hastigheten. Beträffande simuleringsstopptiden, med tanke på att lindningsströmmar stabiliseras snabbare vid lägre hastigheter, ställdes endast 2-3 elektriska cykler. Från tidsdomänskurvorna för resultat kan det bedömas att det beräknade stjärntätningsmomentet och lindningsströmmen har stabiliserats. Simuleringen visade att stjärntätningsmomentet vid 12 rpm var den största, vid 5885,3 nm, vilket var 5,6% lägre än det uppmätta värdet. Den uppmätta lindningsströmmen var 265,8 A, och den simulerade strömmen var 251,8 A, med simuleringsvärdet också 5,6% lägre än det uppmätta värdet och uppfyller kraven för noggrannhet.

Bild 3: Peak Star-Telling Torque and Winding Ström

Traktionsmaskiner är säkerhetskritisk specialutrustning, och permanentmagnetdemagnetisering är en av de viktigaste faktorerna som påverkar deras prestanda och tillförlitlighet. Irreversibel demagnetisering som överstiger standarder är inte tillåtet. I detta dokument används ANSYS Maxwell-programvaran för att simulera demagnetiseringsegenskaperna för permanenta magneter under omvända magnetfält inducerade av kortslutningsströmmar i stjärntätningstillståndet. Från den lindande strömtrenden överstiger den nuvarande toppen 1000 A i ögonblicket av stjärntätning och stabiliseras efter 6 elektriska cykler. Demagnetiseringshastigheten i Maxwell -programvaran representerar förhållandet mellan återstående magnetism av permanenta magneter efter exponering för ett demagnetiseringsfält för deras ursprungliga återstående magnetism; Ett värde på 1 indikerar ingen demagnetisering, och 0 indikerar fullständig demagnetisering. Från avmagnetiseringskurvorna och konturkartorna är den permanenta magnetdemagnetiseringshastigheten 1, utan någon avmagnetisering observerad, vilket bekräftar att den simulerade dragmaskinen uppfyller tillförlitlighetskraven.

Bild 4: Tidsdomänskurva för lindningsström under stjärnstalt med nominell hastighet

Bild 5: Demagnetiseringshastighetskurva och demagnetiseringskonturkarta över permanenta magneter

Fördjupning och utsikter

Genom både simulering och mätning kan det stjärntätande vridmomentet för dragmaskinen och risken för permanent magnetmagnetisering kontrolleras effektivt, vilket ger starkt stöd för prestandaoptimering och säkerställer säker drift och livslängd för dragmaskinen. Denna artikel undersöker inte bara beräkningen av stjärntätningsmoment och demagnetisering i synkrona traktionsmaskiner för permanent magnet utan främjar också förbättringen av hissens säkerhet och prestandaoptimering. Vi ser fram emot att främja tekniska framsteg och innovativa genombrott på detta område genom tvärvetenskapligt samarbete och utbyten. Vi uppmanar också fler forskare och utövare att fokusera på detta område, bidra med visdom och ansträngningar för att förbättra prestandan för permanent magnet synkrona dragmaskiner och säkerställa en säker drift av hissar.