Penyelidikan tentang Pengiraan Pengedap Bintang dan Penggunaan Mesin Traksi Segerak Magnet Kekal

Latar belakang

Motor Segerak Magnet Kekal (PMSM) digunakan secara meluas dalam industri moden dan kehidupan seharian kerana kelebihan kecekapan tinggi, penjimatan tenaga dan kebolehpercayaan, menjadikannya peralatan kuasa pilihan dalam pelbagai bidang. Mesin daya tarikan segerak magnet kekal, melalui teknologi kawalan termaju, bukan sahaja memberikan gerakan mengangkat lancar tetapi juga mencapai kedudukan tepat dan perlindungan keselamatan kereta lif. Dengan prestasi cemerlang mereka, mereka telah menjadi komponen utama dalam banyak sistem lif. Walau bagaimanapun, dengan perkembangan berterusan teknologi lif, keperluan prestasi untuk mesin tarikan segerak magnet kekal semakin meningkat, terutamanya penggunaan teknologi "star-sealing", yang telah menjadi tempat tumpuan penyelidikan.

Isu dan Kepentingan Penyelidikan

Penilaian tradisional tork pengedap bintang dalam mesin tarikan segerak magnet kekal bergantung pada pengiraan teori dan terbitan daripada data yang diukur, yang bergelut untuk mengambil kira proses ultra-transient pengedap bintang dan ketaklinearan medan elektromagnet, menghasilkan kecekapan dan ketepatan yang rendah. Arus besar serta-merta semasa pengedap bintang menimbulkan risiko penyahmagnetan tidak boleh balik bagi magnet kekal, yang juga sukar untuk dinilai. Dengan pembangunan perisian analisis unsur terhingga (FEA), isu-isu ini telah ditangani. Pada masa ini, pengiraan teori lebih banyak digunakan untuk membimbing reka bentuk, dan menggabungkannya dengan analisis perisian membolehkan analisis tork pengedap bintang yang lebih pantas dan tepat. Kertas ini mengambil mesin cengkaman segerak magnet kekal sebagai contoh untuk menjalankan analisis unsur terhingga bagi keadaan operasi pengedap bintangnya. Kajian-kajian ini bukan sahaja membantu memperkayakan sistem teori mesin cengkaman segerak magnet kekal tetapi juga memberikan sokongan kuat untuk meningkatkan prestasi keselamatan lif dan mengoptimumkan prestasi.

Aplikasi Analisis Unsur Terhingga dalam Pengiraan Pengedap Bintang

Untuk mengesahkan ketepatan keputusan simulasi, mesin tarikan dengan data ujian sedia ada telah dipilih, dengan kelajuan terkadar 159 rpm. Tork pengedap bintang keadaan mantap dan arus belitan pada kelajuan berbeza adalah seperti berikut. Tork pengedap bintang mencapai maksimum pada 12 rpm.

Rajah 1: Data Terukur Pengedap Bintang

Seterusnya, analisis elemen terhingga mesin tarikan ini dilakukan menggunakan perisian Maxwell. Pertama, model geometri mesin cengkaman telah ditubuhkan, dan sifat bahan dan keadaan sempadan yang sepadan telah ditetapkan. Kemudian, dengan menyelesaikan persamaan medan elektromagnet, keluk semasa domain masa, keluk tork, dan keadaan penyahmagnetan magnet kekal pada masa yang berbeza diperolehi. Ketekalan antara keputusan simulasi dan data yang diukur telah disahkan.

Penubuhan model elemen terhingga mesin tarikan adalah asas kepada analisis elektromagnet dan tidak akan dihuraikan di sini. Ia ditekankan bahawa tetapan bahan motor mesti mematuhi penggunaan sebenar; mempertimbangkan analisis penyahmagnetan seterusnya bagi magnet kekal, lengkung B-H tak linear mesti digunakan untuk magnet kekal. Kertas kerja ini memberi tumpuan kepada cara melaksanakan simulasi pengedap bintang dan penyahmagnetan mesin tarikan dalam Maxwell. Pengedap bintang dalam perisian direalisasikan melalui litar luaran, dengan konfigurasi litar khusus ditunjukkan dalam rajah di bawah. Belitan stator tiga fasa mesin cengkaman dilambangkan sebagai LPhaseA/B/C dalam litar. Untuk mensimulasikan pengedap bintang litar pintas secara tiba-tiba bagi belitan tiga fasa, modul selari (terdiri daripada sumber arus dan suis terkawal arus) disambung secara bersiri dengan setiap litar belitan fasa. Pada mulanya, suis terkawal semasa dibuka, dan sumber arus tiga fasa membekalkan kuasa kepada belitan. Pada masa yang ditetapkan, suis terkawal arus ditutup, litar pintas sumber arus tiga fasa dan memendekkan belitan tiga fasa, memasuki keadaan pengedap bintang litar pintas.

Rajah 2: Reka Bentuk Litar Pengedap Bintang

Tork pengedap bintang maksimum yang diukur bagi mesin cengkaman sepadan dengan kelajuan 12 rpm. Semasa simulasi, kelajuan telah diparameterkan sebagai 10 rpm, 12 rpm, dan 14 rpm untuk diselaraskan dengan kelajuan yang diukur. Mengenai masa berhenti simulasi, memandangkan arus belitan lebih stabil pada kelajuan yang lebih rendah, hanya 2-3 kitaran elektrik telah ditetapkan. Daripada hasil keluk domain masa, boleh dinilai bahawa tork pengedap bintang yang dikira dan arus belitan telah stabil. Simulasi menunjukkan bahawa tork pengedap bintang keadaan mantap pada 12 rpm adalah yang terbesar, pada 5885.3 Nm, iaitu 5.6% lebih rendah daripada nilai yang diukur. Arus belitan yang diukur ialah 265.8 A, dan arus simulasi ialah 251.8 A, dengan nilai simulasi juga 5.6% lebih rendah daripada nilai yang diukur, memenuhi keperluan ketepatan reka bentuk.

Rajah 3: Tork Pengedap Bintang Puncak dan Arus Penggulungan

Mesin daya tarikan ialah peralatan khas yang kritikal keselamatan, dan penyahmagnetan magnet kekal merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi prestasi dan kebolehpercayaannya. Penyahmagnetan tidak boleh balik melebihi piawaian tidak dibenarkan. Dalam makalah ini, perisian Ansys Maxwell digunakan untuk mensimulasikan ciri penyahmagnetan magnet kekal di bawah medan magnet terbalik yang disebabkan oleh arus litar pintas dalam keadaan pengedap bintang. Daripada aliran arus penggulungan, puncak semasa melebihi 1000 A pada saat pengedap bintang dan stabil selepas 6 kitaran elektrik. Kadar penyahmagnetan dalam perisian Maxwell mewakili nisbah kemagnetan sisa magnet kekal selepas pendedahan kepada medan penyahmagnetan kepada kemagnetan sisa asalnya; nilai 1 menunjukkan tiada penyahmagnetan, dan 0 menunjukkan penyahmagnetan lengkap. Daripada lengkung penyahmagnetan dan peta kontur, kadar penyahmagnetan magnet kekal ialah 1, tanpa penyahmagnetan diperhatikan, mengesahkan bahawa mesin tarikan simulasi memenuhi keperluan kebolehpercayaan.

Rajah 4: Keluk Masa-Domain Arus Penggulungan di bawah Pengedap Bintang pada Kelajuan Dikadar

Rajah 5: Lengkung Kadar Penyahmagnetan dan Peta Kontur Penyahmagnetan Magnet Kekal

Mendalam dan Tinjauan

Melalui kedua-dua simulasi dan pengukuran, tork pengedap bintang mesin cengkaman dan risiko penyahmagnetan magnet kekal boleh dikawal dengan berkesan, memberikan sokongan kuat untuk pengoptimuman prestasi dan memastikan operasi yang selamat dan jangka hayat mesin cengkaman. Kertas kerja ini bukan sahaja meneroka pengiraan tork pengedap bintang dan penyahmagnetan dalam mesin cengkaman segerak magnet kekal tetapi juga sangat menggalakkan peningkatan keselamatan lif dan pengoptimuman prestasi. Kami berharap untuk memajukan kemajuan teknologi dan penemuan inovatif dalam bidang ini melalui kerjasama dan pertukaran antara disiplin. Kami juga menyeru lebih ramai penyelidik dan pengamal untuk memberi tumpuan kepada bidang ini, menyumbang kebijaksanaan dan usaha untuk meningkatkan prestasi mesin tarikan segerak magnet kekal dan memastikan operasi lif yang selamat.