I. Propositum et momentum mensurae inductantiae synchronae
(1) Propositum Mensurandi Parametros Inductantiae Synchronae (i.e. Inductantiae Transversalis)
Parametri inductantiae AC et DC duo parametri maximi momenti in motore synchrono magnetis permanentis sunt. Acquisitio earum accurata est condicio necessaria et fundamentum ad calculationem proprietatum motoris, simulationem dynamicam et moderationem celeritatis. Inductantia synchrona adhiberi potest ad calculandas multas proprietates status stabilis, ut factorem potentiae, efficientiam, momentum torquens, fluxum armaturae, potentiam et alios parametros. In systemate moderationis motoris magnetis permanentis utens moderatione vectoriali, parametri inductoris synchroni directe implicantur in algorithmo moderationis, et eventus investigationis ostendunt in regione magnetica debili, inaccurationem parametrorum motoris ad reductionem significantem momenti torquentis et potentiae ducere posse. Hoc ostendit momentum parametrorum inductoris synchroni.
(2) Problemata in mensura inductantiae synchronae notanda
Ut densitas potentiae magna obtineatur, structura motorum synchronorum magnetis permanentis saepe magis complexa designatur, et circuitus magneticus motoris magis saturatus est, quod efficit ut parametrus inductantiae synchronae motoris variet cum saturatione circuitus magnetici. Aliis verbis, parametri mutantur cum condicionibus operationis motoris, et cum condicionibus operationis aestimatis parametri inductantiae synchronae naturam parametrorum motoris accurate reflectere non possunt. Quapropter necesse est valores inductantiae sub variis condicionibus operationis metiri.
2. Methodi mensurae inductantiae synchronae motoris magnetis permanentis
Haec dissertatio varias methodos mensurandi inductantiam synchronam colligit, earumque comparationem atque analysin accuratam facit. Hae methodi in duas species principales grosse dividi possunt: probationem oneris directam et probationem staticam indirectam. Probatio statica porro dividitur in probationem staticam AC et probationem staticam DC. Hodie, prima pars "Methodorum Probationis Inductorum Synchronorum" nostrarum methodum probationis oneris explicabit.
Litterae [1] principium methodi oneris directi introducunt. Motores magnetis permanentis plerumque per theoriam duplicis reactionis ad operationem oneris eorum investigandam analysari possunt, et diagrammata phasium operationis generatoris et motoris in Figura 1 infra monstrantur. Angulus potentiae θ generatoris positivus est cum E0 U excedente, angulus factoris potentiae φ positivus est cum I U excedente, et angulus factoris potentiae interni ψ positivus est cum E0 I excedente. Angulus potentiae θ motoris positivus est cum U E0 excedente, angulus factoris potentiae φ positivus est cum U I excedente, et angulus factoris potentiae interni ψ positivus est cum I E0 excedente.
Fig. 1 Diagramma phasium operationis motoris synchroni magnetis permanentis
(a) Status generatoris (b) Status motoris
Secundum hoc diagramma phasium obtineri potest: cum motor magnetis permanentis sub onere operatur, vis electromotrix excitationis sine onere E0, tensio terminalis armaturae U, fluxus electricus I, angulus factoris potentiae φ et angulus potentiae θ et cetera mensurantur, fluxus electricus armaturae axis recti obtineri potest, pars axis transversalis Id = Isin (θ - φ) et Iq = Icos (θ - φ), tum Xd et Xq ex sequenti aequatione obtineri possunt:
Cum generator currit:
Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)
Cum motor currit:
Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)
Parametri status stabilis motorum synchronorum magnetis permanentis mutantur cum condiciones operationis motoris mutantur, et cum fluxus electricus armaturae mutatur, et Xd et Xq mutantur. Quapropter, cum parametros determinas, etiam condiciones operationis motoris indicare memento. (Quantitas fluxus electrici alternantis et directi axis vel fluxus electrici statoris et angulus factoris potentiae interni)
Difficultas principalis, cum parametros inductivos methodo oneris directi metiuntur, in mensura anguli potentiae θ consistit. Ut scimus, differentia anguli phasis inter tensionem terminalem motoris U et vim electromotricem excitationis est. Cum motor stabile currit, tensio finalis directe obtineri potest, sed E0 directe obtineri non potest, ergo tantum methodo indirecta obtineri potest, ut signum periodicum eadem frequentia ac E0 obtineatur, cum differentia phasis fixa ad E0 substituendum, ut comparatio phasis cum tensione finali fiat.
Methodi indirectae traditionales sunt:
1) In rima armaturae motoris probati, fossus subterraneus et bobina originali motoris, aliquot spiras fili tenuis confectae, ut bobina mensurans, eadem phasis cum bobina motoris probata signum comparationis tensionis obtineatur, per comparationem anguli factoris potentiae obtineri potest.
2) In axe motoris probandi, motorem synchronum, qui motori probando identicus sit, instituatur. Methodus mensurae tensionis phasis [2], quae infra describetur, hoc principio innititur. Diagramma connexionis experimentalis in Figura 2 ostenditur. TSM est motor synchronus magnetis permanentis probandus, ASM est motor synchronus identicus qui praeterea requiritur, PM est motor primus, qui vel motor synchronus vel motor DC esse potest, B est frenum, et DBO est oscilloscopium dualis radiorum. Phases B et C TSM et ASM oscilloscopio connectuntur. Cum TSM alimentationi trium phasium connectitur, oscilloscopium signa VTSM et E0ASM accipit. Quia duo motores identici sunt et synchrone rotantur, potentiale retroactivum sine onere TSM probatoris et potentiale retroactivum sine onere ASM, quod generatoris munere fungitur, E0ASM, in phase sunt. Ergo, angulus potentiae θ, id est, differentia phasis inter VTSM et E0ASM, metiri potest.
Fig. 2 Schema filorum electricorum experimentale ad angulum potentiae metiendum
Haec methodus non admodum vulgo adhibetur, praecipue quia: ① In axe rotoris posito, motor synchronus parvus vel transformator rotarius qui mensurandus est, duos axes extremos extensos habet, quod saepe difficile est. ② Accuratio mensurae anguli potentiae magnopere pendet ab alto contento harmonico VTSM et E0ASM, et si contentum harmonicum relative magnum est, accuratio mensurae minuetur.
3) Ad accuratiam probationis anguli potentiae et facilitatem usus augendam, nunc magis usus sensorum positionis ad signum positionis rotoris detegendum adhibetur, deinde comparatio phasis cum tensione finali adhibetur.
Principium fundamentale est discum photoelectricum proiectum vel reflexum in axe motoris synchroni magnetis permanentis mensurati instituere, numerum foraminum uniformiter distributorum in disco vel signis nigris et albis, et numerum parium polorum motoris synchroni probati notare. Cum discus unam revolutionem cum motore rotatur, sensor photoelectricus p signa positionis rotoris accipit et p impulsus tensionis humilis generat. Cum motor synchrone currit, frequentia huius signi positionis rotoris aequalis est frequentiae tensionis terminalis armaturae, et eius phasis phasim vis electromotricis excitationis reflectit. Signum impulsus synchroni amplificatur per formationem, translationem phasis, et tensionem armaturae motoris probati ad comparationem phasium ut differentia phasium obtineatur. Cum motor sine onere operatur, differentia phasium θ1 constituta est (hoc tempore angulus potentiae θ = 0 fere est); cum onere currit, differentia phasium θ2 est, tum differentia phasium θ2 - θ1 est valor anguli potentiae oneris motoris synchroni magnetis permanentis mensurati. Diagramma schematicum in Figura 3 monstratur.
Fig. 3 Schema mensurae anguli potentiae
Sicut in disco photoelectrico uniformiter notis nigris et albis obducto difficilius est, et cum poli motoris synchroni magnetis permanentis simul mensurantur, discos notare non possunt communes inter se. Simplicitatis causa, etiam in axe motoris magnetis permanentis probari potest, circulo taeniae nigrae involuto, nota alba obducto. Sensor photoelectricus reflexivus, fons lucis emissus, in hoc circulo in superficie taeniae collectus, lucem emittit. Hoc modo, singulis motoris circulis, sensor photoelectricus in transistore photosensitivo lucem reflexam et conductam accipit, quae signum impulsi electricum producit. Post amplificationem et formationem, signum comparationis E1 obtinetur. Ab extremo convolutionis armaturae motoris probationis, cuiuslibet tensionis biphasicae a transformatore tensionis PT ad tensionem humilem demittitur, et ad comparatorem tensionis mittitur. Signum impulsi tensionis U1 repraesentativum phasis rectangularis U1 formatur. Frequentia divisionis p ad comparatorem phasis comparandum efficitur. U1 per frequentiam divisionis p, per comparatorem phasis ad comparandam differentiam phasis eius cum signo.
Vitium methodi supradictae ad angulum potentiae metiendum est quod differentia inter duas mensuras facienda est ut angulus potentiae obtineatur. Ne duae quantitates subtrahantur et accuratio minuatur, in mensura differentiae phasis oneris θ2, inversio signi U2, differentia phasis mensurata est θ2' = 180° - θ2, angulus potentiae θ = 180° - (θ1 + θ2'), quae duas quantitates ex subtractione phasis in additionem convertit. Diagramma quantitatis phasis in Figura 4 monstratur.
Fig. 4 Principium methodi additionis phasium ad differentiam phasium calculandam
Alia methodus emendata divisione frequentiae signi formae undae rectangularis tensionis non utitur, sed microcomputatro utitur ad simul formam undae signi, per interfaciem ingressus respective registrandam, formas undae signi tensionis sine onere et positionis rotoris U0, E0, necnon signa undae rectangularis tensionis oneris et positionis rotoris U1, E1 registranda, deinde formas undae duarum inscriptionum inter se movet donec formae undae duorum signorum undae rectangularis tensionis omnino se tegant, cum differentia phasis inter duo signa positionis rotoris est angulus potentiae; vel cum forma undae movetur ad coincidendum, differentia phasis inter duo signa tensionis est angulus potentiae.
Notandum est, cum motor synchronus magnetis permanentis operatur sine onere, angulum potentiae non esse nullum, praesertim in motoribus parvis. Propter iacturam sine onere (inclusa iactura aeris statoris, iactura ferri, iactura mechanica, iactura dispersa) relative magnam, si angulum potentiae sine onere nullum esse existimes, magnum errorem in mensura anguli potentiae causabit, quo fit ut motor DC in statu motoris operatur, et directio gubernationis et gubernatio motoris probationis congruant. Motor DC in eodem statu gubernationis operatur, et motor DC ut motor probationis adhiberi potest. Hoc efficit ut motor DC in statu motoris operatur, gubernatio et gubernatio motoris probationis congruant cum motore DC, ut iacturam axis motoris probationis (inclusa iactura ferri, iactura mechanica, iactura dispersa, etc.) praebeat. Methodus iudicandi est ut potentia ingressa motoris probationis aequalis sit consumptioni aeris statoris, id est, P1 = pCu, et tensio et fluxus electrici in phase sint. Hoc tempore θ1 mensus angulo potentiae nihili respondet.
Summa: commoda huius methodi:
① Methodus oneris directi inductantiam saturationis status stabilis sub variis statibus oneris metiri potest, nec ullam rationem moderationis requirit, quae intuitiva et simplex est.
Quia mensuratio directe sub onere fit, effectus saturationis et influxus currentis demagnetizationis in parametros inductantiae in rationem sumi possunt.
Incommoda huius methodi:
① Methodus oneris directi plures quantitates simul metiri debet (tensionem trium phasium, currentem trium phasium, angulum factoris potentiae, etc.), mensura anguli potentiae difficilior est, et accuratio probationis cuiusque quantitatis vim directam habet in accuratiam computationum parametrorum, et omnes generis errores in probatione parametrorum facile accumulantur. Ergo, cum methodus oneris directi ad parametros metiendos adhibetur, attentio ad analysin errorum adhibenda est, et maior accuratio instrumenti probationis eligenda est.
② Valor vis electromotricis excitationis E0 in hac methodo mensurae directe substituitur tensione terminali motoris sine onere, et haec approximatio etiam errores inherentes affert. Quia punctum operationis magnetis permanentis cum onere mutatur, quod significat permeabilitatem et densitatem fluxus magnetis permanentis sub diversis currentibus statoricis diversas esse, ergo vis electromotrix excitationis resultans etiam differre. Hoc modo, non admodum accuratum est vim electromotricem excitationis sub condicione oneris vi electromotrice excitationis sine onere substituere.
Referentiae
[1] Tang Renyuan et al. *Theoria et designatio motoris magnetis permanentis moderni*. Pechinum: Prelo Industriae Machinarum. Martius 2011.
[2] JF Gieras, M. Wing. *Technologia, Designatio et Applicationes Motorum Magnetis Permanentis*, ed. 2a. Novi Eboraci: Marcel Dekker, 2002:170~171.
Ius auctoris: Hic articulus est reimpressio numeri publici WeChat motor peek (电机极客), nexus originalis.https://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A
Hic articulus opiniones societatis nostrae non repraesentat. Si opiniones vel opiniones differentes habes, quaeso nos corrige!
Tempus publicationis: XVIII Iulii, MMXXIV