Erforschung der Berechnung der Sternversiegelung und Anwendung von permanenten Magnet-Synchron-Traktionsmaschinen

Hintergrund

Permanente Magnetsynchronmotoren (PMSMs) werden aufgrund ihrer Vorteile von hoher Effizienz, Energieeinsparung und Zuverlässigkeit in der modernen Industrie und dem täglichen Leben häufig eingesetzt, wodurch sie in zahlreichen Bereichen bevorzugte Stromausrüstung machen. Permanente Magnet -Synchron -Traktionsmaschinen bieten durch fortschrittliche Steuerungstechnologien nicht nur eine reibungslose Anhebungsbewegung, sondern erreichen auch eine genaue Positionierung und den Sicherheitsschutz des Aufzugsauto. Mit ihrer hervorragenden Leistung sind sie zu Schlüsselkomponenten in vielen Aufzugssystemen geworden. Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Aufzugstechnologie nimmt jedoch die Leistungsanforderungen für dauerhafte Magnet-Synchron-Traktionsmaschinen zu, insbesondere die Anwendung der "Sternenversiegelung" -Technologie, die zu einem Research-Hotspot geworden ist.

Forschungsfragen und Bedeutung

Die traditionelle Bewertung des Sternversiegelungsdrehmoments in permanenten Magnetensynchron-Traktionsmaschinen beruht auf theoretischen Berechnungen und Ableitung von gemessenen Daten, die Schwierigkeiten haben, die ultransienten Prozesse der Sternversiegelung und die Nichtlinearität elektromagnetischer Felder zu berücksichtigen, was zu einer geringen Wirkungsgrad und der Erkenntnis zurückzuführen ist. Der momentane große Strom während des Sterndurchlaufs birgt ein Risiko einer irreversiblen Entmagnetisierung von permanenten Magneten, was ebenfalls schwer zu bewerten ist. Mit der Entwicklung der FEA -Software (Finite -Elemente -Analyse) wurden diese Probleme behandelt. Derzeit werden theoretische Berechnungen eher zum Leitfaden für das Design verwendet, und die Kombination mit Softwareanalysen ermöglicht eine schnellere und genauere Analyse des Sterndichtungsdrehmoments. Dieses Papier nimmt eine dauerhafte Magnet-Synchron-Traktionsmaschine als Beispiel zur Durchführung einer Finite-Elemente-Analyse seiner Sternversiegelungsbedingungen durch. Diese Studien tragen nicht nur dazu bei, das theoretische System von dauerhaften Magneten -Synchron -Traktionsmaschinen zu bereichern, sondern bietet auch eine starke Unterstützung für die Verbesserung der Sicherheitsleistung der Aufzug und die Optimierung der Leistung.

Anwendung der Finite-Elemente-Analyse in Sternversiegelungsberechnungen

Um die Genauigkeit der Simulationsergebnisse zu überprüfen, wurde eine Traktionsmaschine mit vorhandenen Testdaten mit einer Nenngeschwindigkeit von 159 U / min ausgewählt. Das gemessene stationäre Sterndichtungsmoment und Wickelstrom bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten sind wie folgt. Das Sterndichtungsdrehmoment erreicht sein Maximum bei 12 U / min.

Abbildung 1: gemessene Daten des Sternversiegelings

Als nächstes wurde die Finite -Elemente -Analyse dieser Traktionsmaschine unter Verwendung der Maxwell -Software durchgeführt. Zunächst wurde das geometrische Modell der Traktionsmaschine festgelegt und entsprechende Materialeigenschaften und Randbedingungen festgelegt. Durch die Lösung elektromagnetischer Feldgleichungen wurden dann die Zeitdomänenstromkurven, Drehmomentkurven und DeMagnetisierungszustände von permanenten Magneten zu unterschiedlichen Zeiten erhalten. Die Konsistenz zwischen Simulationsergebnissen und gemessenen Daten wurde verifiziert.

Die Einrichtung des Finite -Elemente -Modells der Traktionsmaschine ist für die elektromagnetische Analyse von grundlegender Bedeutung und wird hier nicht ausgearbeitet. Es wird betont, dass die materiellen Einstellungen des Motors der tatsächlichen Verwendung entsprechen müssen; Unter Berücksichtigung der anschließenden Entmagnetisierungsanalyse von permanenten Magneten müssen nichtlineare B-H-Kurven für permanente Magnete verwendet werden. Dieses Papier konzentriert sich auf die Implementierung der Simulation der Sternversiegelung und der Entmagnetisierungssimulation der Traktionsmaschine in Maxwell. Sternversiegelung in der Software wird durch einen externen Schaltkreis realisiert, wobei die spezifische Schaltungskonfiguration in der folgenden Abbildung dargestellt ist. Die dreiphasigen Statorwicklungen der Traktionsmaschine werden in der Schaltung als LPhasea/B/c bezeichnet. Um das plötzliche Kurzschluss-Sternversiegelung der dreiphasigen Wicklungen zu simulieren, ist ein paralleles Modul (bestehend aus einer Stromquelle und einem Stromkontrollierten) in Reihe mit jeder Phasenwicklungsschaltung angeschlossen. Zunächst ist der aktuell kontrollierte Schalter geöffnet und die dreiphasige Stromquellen versorgt den Wicklungen mit Strom. Zu einer festgelegten Zeit schließt der aktuell kontrollierte Switch, der die dreiphasige Stromquelle kurzbetrieb und verknüpft die dreiphasigen Wicklungen, die in den Kurzschluss-Sternversiegelungszustand eintreten.

Abbildung 2: Sternversiegelungsschaltungsdesign

Das gemessene maximale Sterndichtungsdrehmoment der Traktionsmaschine entspricht einer Geschwindigkeit von 12 U / min. Während der Simulation wurden Geschwindigkeiten als 10 U / min, 12 U / min und 14 U / min parametriiert, um sich mit der gemessenen Geschwindigkeit auszurichten. In Bezug auf die Simulationsstoppzeit, wenn man bedenkt, dass Wickelströme bei niedrigeren Geschwindigkeiten schneller stabilisieren, wurden nur 2–3 elektrische Zyklen eingestellt. Aus den Time-Domänen-Kurven von Ergebnissen kann beurteilt werden, dass das kalkulierte Sternversiegelungsdrehmoment und der Wickelstrom stabilisiert sind. Die Simulation zeigte, dass das stationäre Sternversiegelungsdrehmoment bei 12 U / min das größte bei 5885,3 nm war, was 5,6% niedriger war als der gemessene Wert. Der gemessene Wickelstrom betrug 265,8 a und der simulierte Strom betrug 251,8 a, wobei der Simulationswert ebenfalls um 5,6% niedriger war als der gemessene Wert, was den Anforderungen der Entwurfsgenauigkeit erfüllt.

Abbildung 3: Peak-Sterndichtungsdrehmoment und Wickelstrom

Traktionsmaschinen sind sicherheitskritische Spezialgeräte, und eine dauerhafte Magnet-DeMagnetisierung ist einer der Schlüsselfaktoren, die ihre Leistung und Zuverlässigkeit beeinflussen. Irreversible DeMagnetisierung, die die Standards übertreffen, ist nicht zulässig. In diesem Artikel wird die ANSYS Maxwell-Software verwendet, um die Entmagnetisierungseigenschaften von permanenten Magneten unter umgekehrten Magnetfeldern zu simulieren, die durch Kurzschlussströme im Sternversiegelungszustand induziert werden. Aus dem Trend des Wicklungsstroms übersteigt der Strom Peak im Moment des Sterndurchlaufs 1000 a und stabilisiert sich nach 6 elektrischen Zyklen. Die Entmagnetisierungsrate in der Maxwell -Software stellt das Verhältnis des Restmagnetismus von permanenten Magneten nach Exposition gegenüber einem entmagnetisierenden Feld zu ihrem ursprünglichen Restmagnetismus dar. Ein Wert von 1 gibt keine Entmagnetisierung an, und 0 zeigt eine vollständige Entmagnetisierung an. Aus den Entmagnetisierungskurven und Konturkarten beträgt die DeMagnetisierungsrate permanenter Magnet -DeMagnetisierungsrate 1, ohne dass die Entmagnetisierung beobachtet wird, was bestätigt, dass die simulierte Traktionsmaschine die Zuverlässigkeitsanforderungen entspricht.

Abbildung 4: Zeitdomänenkurve des Wickelstroms unter Sternversiegelung bei Nenngeschwindigkeit

Abbildung 5: Entmagnetisierungsrate -Kurve und Entmagnetisierungskonturkarte von permanenten Magneten

Vertiefung und Ausblick

Sowohl durch Simulation als auch durch Messung kann das Sterndichtungsdrehmoment der Traktionsmaschine und das Risiko einer dauerhaften Magneten-DeMagnetisierung effektiv gesteuert werden, was eine starke Unterstützung für die Leistungsoptimierung und die Gewährleistung eines sicheren Betriebs und der Lebensdauer der Traktionsmaschine bietet. In diesem Artikel wird nicht nur die Berechnung des Sterndurchmessers und der Entmagnetisierung in permanenten Magnetensynchron-Traktionsmaschinen untersucht, sondern fördert auch die Verbesserung der Sicherheit und der Leistungsoptimierung des Aufzugs. Wir freuen uns darauf, den technologischen Fortschritt und innovative Durchbrüche in diesem Bereich durch interdisziplinäre Zusammenarbeit und Austausch voranzutreiben. Wir fordern auch mehr Forscher und Praktiker auf, sich auf dieses Gebiet zu konzentrieren, die Weisheit und die Bemühungen zur Verbesserung der Leistung von dauerhaften Magnetsynchron -Traktionsmaschinen und der Sicherstellung des sicheren Betriebs von Aufzügen beizutragen.