Výzkum výpočtu upevnění hvězdy a aplikací permanentních magnetů synchronních trakčních strojů

Pozadí

Trvalé magnetické synchronní motory (PMSMS) se široce používají v moderním průmyslu a každodenním životě díky jejich výhodám s vysokou účinností, úsporou energie a spolehlivosti, což z nich činí preferované energetické zařízení v mnoha oborech. Trvalé magnetové synchronní trakční stroje, prostřednictvím pokročilých kontrolních technologií, nejen poskytují hladký zvedací pohyb, ale také dosahují přesného polohování a ochrany bezpečnosti výtahového vozu. S jejich vynikajícím výkonem se staly klíčovými komponenty v mnoha systémech výtahu. S nepřetržitým vývojem technologie výtahu se však zvyšují požadavky na výkon trvalého magnetu synchronní trakční stroje, zejména aplikace technologie „upevnění“, která se stala výzkumným hotspotem.

Problémy a význam výzkumu

Tradiční hodnocení točivého momentu upevnění hvězdy v permanentních magnetech synchronních trakčních strojích se spoléhá na teoretické výpočty a derivaci z měřených dat, která se snaží odpovídat za ultra přechodné procesy hvězdných utěsnění a nelinearity elektromagnetických polí, což má za následek nízkou účinnost a přesnost. Okamžitý velký proud během uklidnění hvězdy představuje riziko nevratné demagnetizace permanentních magnetů, což je také obtížné vyhodnotit. S vývojem softwaru pro analýzu konečných prvků (FEA) byly tyto problémy řešeny. V současné době se teoretické výpočty používají k vedení návrhu a jejich kombinace se softwarovou analýzou umožňuje rychlejší a přesnější analýzu točivého momentu upevnění hvězd. Tento článek má jako příklad pro provádění analýzy provozních podmínek pro utajení hvězdy permanentním magnetem synchronního trakčního stroje. Tyto studie nejen pomáhají obohatit teoretický systém permanentních magnetových synchronních trakčních strojů, ale také poskytují silnou podporu pro zlepšení bezpečnosti výtahu a optimalizaci výkonu.

Aplikace analýzy konečných prvků ve výpočtech upevnění hvězd

Pro ověření přesnosti výsledků simulace byl vybrán trakční stroj s existujícími testovacími údaji s jmenovitým rychlostí 159 ot / min. Naměřený točivý moment a navíjecí proud uklidňujícího hvězd v ustáleném stavu při různých rychlostech je následující. Točivý moment hvězdy dosahuje svého maxima při 12 ot / min.

Obrázek 1: Měřená data o utěsnění hvězdy

Dále byla provedena analýza konečných prvků tohoto trakčního stroje pomocí softwaru Maxwell. Nejprve byl vytvořen geometrický model trakčního stroje a byly nastaveny odpovídající vlastnosti materiálu a okrajové podmínky. Poté, při řešení rovnic elektromagnetického pole, byly získány křivky proudu časové domény, křivky točivého momentu a demagnetizační stavy permanentních magnetů v různých časech. Byla ověřena konzistence mezi výsledky simulace a měřenými údaji.

Zřízení modelu konečného prvku trakčního stroje je zásadní pro elektromagnetickou analýzu a zde nebude zpracováno. Je zdůrazněno, že nastavení materiálu motoru musí odpovídat skutečnému použití; S ohledem na následnou analýzu demagnetizace permanentních magnetů musí být pro permanentní magnety použity nelineární křivky B-H. Tento článek se zaměřuje na to, jak implementovat simulaci hvězd-uklidnění a demagnetizace trakčního stroje v Maxwellu. Star-Sealing v softwaru je realizován prostřednictvím externího obvodu, přičemž konkrétní konfigurace obvodu je znázorněna na obrázku níže. Třífázové vinutí statoru trakčního stroje jsou v obvodu označeny jako Lphasea/B/C. Pro simulaci náhlého zkratového utajení třífázových vinutí je paralelní modul (složený z proudového zdroje a spínače kontrolovaného proudu) připojen do série s každým fázovým vinutím. Zpočátku je přepínač ovládaný proudem otevřený a zdrojový zdroj třífázového proudu dodává vinutí. V nastavené době se přepínač řízený proudem zavře, zkratující třífázový zdroj proudu a zkrácení třífázových vinutí, vstupující do stavu utajení hvězd.

Obrázek 2: Návrh obvodu pro utajení hvězd

Naměřený maximální točivý moment hvězdného utajení trakčního stroje odpovídá rychlosti 12 ot / min. Během simulace byly rychlosti parametrizovány jako 10 ot / min, 12 ot / min a 14 ot / min, aby byly v souladu s naměřenou rychlostí. Pokud jde o čas zastavení simulace, vzhledem k tomu, že vinutí proudy se stabilizují rychleji při nižších rychlostech, byly nastaveny pouze 2–3 elektrické cykly. Z křivek výsledků v časové doméně lze posoudit, že vypočítaný točivý moment a navíjecí proud se stabilizoval. Simulace ukázala, že točivý moment hvězdné hvězd v ustáleném stavu při 12 ot / min byl největší, při 5885,3 nm, což bylo o 5,6% nižší než naměřená hodnota. Naměřený klikatý proud byl 265,8 A a simulovaný proud byl 251,8 A, přičemž simulační hodnota také o 5,6% nižší než měřená hodnota, splňující požadavky na přesnost návrhu.

Obrázek 3: Točivý moment a klikatý proud

Trakční stroje jsou speciální vybavení kritické bezpečnosti a trvalá demagnetizace magnetu je jedním z klíčových faktorů, které ovlivňují jejich výkon a spolehlivost. Nevratná demagnetizace přesahující standardy není povolena. V tomto článku se software ANSYS Maxwell používá k simulaci demagnetizačních charakteristik permanentních magnetů v reverzních magnetických polích indukovaných zkratových proudů ve stavu utajení hvězd. Z trendu navíjecího proudu přesahuje vrchol současného vrcholu 1000 A v okamžiku, kdy se stabilizuje hvězda a stabilizuje se po 6 elektrických cyklech. Míra demagnetizace v softwaru Maxwell představuje poměr zbytkového magnetismu permanentních magnetů po vystavení demagnetizujícímu poli k jejich původnímu zbytkovému magnetismu; Hodnota 1 znamená žádnou demagnetizaci a 0 označuje úplnou demagnetizaci. Z demagnetizačních křivek a konturových map je míra trvalého magnetu demagnetizace 1, aniž by byla pozorována žádná demagnetizace, což potvrzuje, že simulovaný trakční stroj splňuje požadavky na spolehlivost.

Obrázek 4: Křivka navíjecího proudu v časové doméně pod utěsněním hvězdy při jmenovité rychlosti

Obrázek 5: Křivka rychlosti demagnetizace a demagnetizační mapa kontury permanentních magnetů

Prohloubení a výhled

Prostřednictvím simulace a měření může být efektivně kontrolován točivý moment hvězdného stroje a riziko trvalé demagnetizace magnetu, což poskytuje silnou podporu pro optimalizaci výkonu a zajištění bezpečného provozu a dlouhověkosti trakčního stroje. Tento článek nejen zkoumá výpočet točivého momentu a demagnetizace upevňujících hvězd v permanentních magnetických synchronních trakčních strojích, ale také silně podporuje zlepšení bezpečnosti výtahu a optimalizace výkonu. Těšíme se na pokrok v technologickém pokroku a inovativní průlom v této oblasti prostřednictvím interdisciplinární spolupráce a výměn. Vyzýváme také více výzkumných pracovníků a odborníků, aby se zaměřili na tuto oblast, přispívali k moudrosti a úsilí o posílení výkonu permanentních magnetových synchronních trakčních strojů a zajištění bezpečného provozu výtahů.