Onderzoek naar star-seal berekening en toepassing van permanente magneet synchrone tractiemachines

Achtergrond

Permanente magneet synchrone motoren (PMSM's) worden op grote schaal gebruikt in de moderne industrie en het dagelijkse leven vanwege hun voordelen van hoge efficiëntie, energiebesparing en betrouwbaarheid, waardoor ze de gewenste stroomuitrusting op tal van velden zijn. Permanente magneet synchrone tractiemachines, via geavanceerde controletechnologieën, bieden niet alleen een gladde hefbeweging, maar bereiken ook nauwkeurige positionering en veiligheidsbescherming van de liftauto. Met hun uitstekende prestaties zijn ze belangrijke componenten geworden in veel liftsystemen. Met de continue ontwikkeling van lifttechnologie nemen de prestatievereisten voor permanente synchrone tractiemachines echter toeneemt, met name de toepassing van "star-seal" -technologie, die een onderzoekshotspot is geworden.

Onderzoeksproblemen en betekenis

Traditionele evaluatie van sterrenkoper in permanente magneet synchrone tractiemachines zijn gebaseerd op theoretische berekeningen en afleiding uit gemeten gegevens, die moeite hebben om rekening te houden met de ultra-transiënte processen van sterrenkijker en de niet-lineariteit van elektromagnetische velden, wat resulteert in lage efficiëntie en nauwkeurigheid. De momentane grote stroom tijdens sterrenkans vormt een risico op onomkeerbare demagnetisatie van permanente magneten, die ook moeilijk te evalueren is. Met de ontwikkeling van eindige elementanalyse (FEA) software zijn deze problemen aangepakt. Momenteel worden theoretische berekeningen meer gebruikt om het ontwerp te begeleiden, en het combineren van ze met software-analyse maakt een snellere en nauwkeuriger analyse van het sterrendichtkoppel mogelijk. Dit artikel neemt een permanente magneet-synchrone tractiemachine als voorbeeld om eindige elementenanalyse van zijn sterrenafstandsomstandigheden uit te voeren. Deze studies helpen niet alleen het theoretische systeem van permanente magneet synchrone tractiemachines te verrijken, maar bieden ook sterke ondersteuning voor het verbeteren van de veiligheidsprestaties van de lift en het optimaliseren van de prestaties.

Toepassing van eindige elementanalyse in sterrenkijkerberekeningen

Om de nauwkeurigheid van simulatieresultaten te verifiëren, werd een tractiemachine met bestaande testgegevens geselecteerd, met een nominale snelheid van 159 tpm. Het gemeten steady-state star-seal koppel en wikkelstroom bij verschillende snelheden zijn als volgt. Het sterrenkoppel bereikt zijn maximum bij 12 tpm.

Figuur 1: Gemeten gegevens van sterrenkijker

Vervolgens werd eindige elementanalyse van deze tractiemachine uitgevoerd met behulp van Maxwell -software. Eerst werd het geometrische model van de tractiemachine vastgesteld en werden overeenkomstige materiaaleigenschappen en randvoorwaarden ingesteld. Vervolgens werden door het oplossen van elektromagnetische veldvergelijkingen, de tijd-domein stroomcurves, koppelcurves en demagnetisatietoestanden van permanente magneten op verschillende tijdstippen verkregen. De consistentie tussen simulatieresultaten en gemeten gegevens werd geverifieerd.

De oprichting van het eindige -elementmodel van de tractiemachine is fundamenteel voor elektromagnetische analyse en zal hier niet worden uitgewerkt. Er wordt benadrukt dat de materiaalinstellingen van de motor moeten voldoen aan het feitelijk gebruik; Gezien de volgende demagnetisatie-analyse van permanente magneten, moeten niet-lineaire B-H-curven worden gebruikt voor permanente magneten. Dit artikel richt zich op het implementeren van star-seal- en demagnetisatiesimulatie van de tractiemachine in Maxwell. STAR-Sealing in de software wordt gerealiseerd via een extern circuit, waarbij de specifieke circuitconfiguratie in de onderstaande afbeelding wordt weergegeven. De driefasige statorwikkelingen van de tractiemachine worden aangeduid als LPHASEA/B/C in het circuit. Om een ​​plotselinge kortsluitststerrendeling van de driefasige wikkelingen te simuleren, is een parallelle module (samengesteld uit een stroombron en een stroomgecontroleerde schakelaar) in serie verbonden met elk fase wikkelcircuit. Aanvankelijk is de huidige gecontroleerde schakelaar open en levert de driefasige stroombron stroom aan naar de wikkelingen. Op een vaste tijd sluit de stroomgestuurde schakelaar, kortsluiting van de driefasige stroombron en korting van de driefasige wikkelingen, het betreden van de kortsluitingstoestand.

Figuur 2: Star-Seal Circuit-ontwerp

Het gemeten maximale sterrenkoppel van de tractiemachine komt overeen met een snelheid van 12 tpm. Tijdens simulatie werden snelheden geparametriseerd als 10 tpm, 12 tpm en 14 tpm om uit te lijnen met de gemeten snelheid. Wat betreft de simulatietijd, gezien het feit dat wikkelstromen sneller stabiliseren bij lagere snelheden, werden slechts 2-3 elektrische cycli ingesteld. Uit de tijddomeincurven van resultaten kan worden beoordeeld dat het berekende sterrenkorrel en de wikkelstroom zijn gestabiliseerd. De simulatie toonde aan dat het steady-state star-seal koppel bij 12 tpm het grootste was, bij 5885,3 nm, dat 5,6% lager was dan de gemeten waarde. De gemeten wikkelingsstroom was 265,8 A, en de gesimuleerde stroom was 251,8 A, met de simulatiewaarde ook 5,6% lager dan de gemeten waarde, eisen van het ontwerpnauwkeurigheid.

Figuur 3: Peak star-seal koppel en wikkelstroom

Tractiemachines zijn veiligheidskritieke speciale apparatuur en permanente demagnetisatie van magneet is een van de belangrijkste factoren die hun prestaties en betrouwbaarheid beïnvloeden. Onomkeerbare demagnetisatie die normen overtreft, is niet toegestaan. In dit artikel wordt ANSYS Maxwell-software gebruikt om de demagnetisatiekarakteristieken van permanente magneten te simuleren onder omgekeerde magnetische velden geïnduceerd door kortsluitstromen in de sterrenkijktoestand. Van de wikkelstroomtrend is de stroompiek hoger dan 1000 A op het moment van sterrenkijker en stabiliseert na 6 elektrische cycli. De demagnetisatiesnelheid in Maxwell -software vertegenwoordigt de verhouding van resterende magnetisme van permanente magneten na blootstelling aan een demagnetiserend veld aan hun oorspronkelijke resterende magnetisme; Een waarde van 1 geeft geen demagnetisatie aan en 0 geeft volledige demagnetisatie aan. Uit de demagnetisatiecurves en contourkaarten is de permanente demagnetisatiegraad van de magneet 1, zonder demagnetisatie, wat bevestigt dat de gesimuleerde tractiemachine voldoet aan de betrouwbaarheidsvereisten.

Figuur 4: Tijddomeincurve van wikkelingsstroom onder sterrenkijker op nominale snelheid

Figuur 5: Demagnetisatiesnelheidscurve en demagnetisatiecontourkaart van permanente magneten

Verdiepen en vooruitzichten

Door zowel simulatie als meting kan het sterrendichtingskoppel van de tractiemachine en het risico van permanente magneet demagnetisatie effectief worden gecontroleerd, waardoor een sterke ondersteuning is voor prestatie-optimalisatie en een veilige werking en een lange levensduur van de tractiemachine waarborgen. Dit artikel onderzoekt niet alleen de berekening van sterrenkoppel en demagnetisatie in permanente magneet synchrone tractiemachines, maar bevordert ook sterk de verbetering van liftveiligheid en prestatie-optimalisatie. We kijken uit naar het bevorderen van technologische vooruitgang en innovatieve doorbraken op dit gebied door interdisciplinaire samenwerking en uitwisselingen. We roepen ook meer onderzoekers en beoefenaars op om ons op dit gebied te concentreren, wat bijdraagt ​​aan wijsheid en inspanningen om de prestaties van permanente magneet synchrone tractiemachines te verbeteren en de veilige werking van liften te waarborgen.