영구 자석 동기 모터의 매개 변수를 읽는 방법은 무엇입니까?

영구 자석 동기 모터의 매개 변수를 읽는 방법은 무엇입니까?

영구 자석 동기 모터 (PMSM)의 매개 변수를 이해하는 것은 선택, 응용, 제어 및 결함 진단의 기초입니다. 이 매개 변수는 일반적으로 두 가지 범주로 나뉩니다.

플레이트 매개 변수/기본 성능 매개 변수 : 일반적으로 모터 플레이트 또는 제품 매뉴얼의 성능 사양 테이블에 직접 표시되며 사용자가 가장 일반적으로 발생합니다.

설계 매개 변수/등가 회로 매개 변수 :이 매개 변수는 모터의 심층 분석, 정확한 제어 및 시뮬레이션 모델링에 중요합니다. 일반적으로 제품 매뉴얼의 기술적 부록, 문서 설계 또는 테스트가 필요합니다.

다음은이 두 가지 유형의 매개 변수를 자세히 설명합니다.

I. 명판 매개 변수 / 기본 성능 매개 변수

1. 평가 전력 :

의미 : 정격 조건 (정격 전압, 정격 속도, 정격 하중, 지정된 냉각 조건 등)에서 모터가 지속적으로 안전하고 안정적으로 출력 할 수있는 기계적 전력. 이 장치는 일반적으로 킬로와트 또는 마력입니다.

로드 요구 사항을 충족하기 위해 모터를 선택하는 핵심 매개 변수입니다. 부하에 필요한 최대 연속 전력이 모터의 정격 전력보다 작거나 동일해야합니다. 정격 전력과 피크 전력의 차이점 (단기 과부하 용량)

2. 정격 전압 :

의미 : 설계 중에 지정된 라인 전압의 유효 값은 모터의 고정자 권선에 적용됩니다. 장치는 볼트입니다.

드라이버가 구동되는 모터의 경우 일반적으로 AC 측로 변환 된 인버터 DC 버스 전압의 동등한 값을 나타냅니다.

보기 방법 : 드라이버의 출력 전압 용량과 일치해야합니다. 너무 높은 전압은 단열재를 손상 시키거나 자기 포화를 유발합니다. 너무 낮은 전압은 정격 전력 및 토크, 성능 저하를 출력 할 수 없습니다.

3. 정격 전류 :

의미 : 모터가 정격 전력, 정격 속도 및 정격 전압을 출력 할 때 고정자 라인 전류 입력의 유효 값. 장치는 암페어입니다.

보기 방법 : 입력 전원을 계산하는 데 사용, 드라이버 전류 용량 (운전자의 정격 전류는 모터의 정격 전류보다 커야 함)을 선택하고 전원 공급 장치 라인을 설계하고 과부하 보호 장치를 설계하십시오. 또한 구리 손실의 크기를 간접적으로 반영합니다.

정격 속도 :

의미 : 정격 전압, 정격 주파수 및 정격 출력 전력에서 모터의 로터 회전 속도. 단위는 분당 회전입니다.

부하의 속도 요구 사항과 일치해야합니다. 모터가 일정한 속도로 작동하는지 여부를 이해하는 방법 : 속도로 작동하도록 조정해야합니다. 정격 속도와 최대 속도의 차이 (기계적 강도와 약한 자기 용량으로 제한)

5. 정격 주파수 :

의미 : 모터가 정현파 전원 공급 장치 (예 : 그리드)로 직접 전원을 공급할 때 전원 공급 장치의 주파수. 주파수 변환기에 의해 구동되는 모터의 경우,이 매개 변수는 일반적으로 정격 속도로 드라이버의 출력 주파수를 나타냅니다.

보기 방법 : 전력 주파수 응용 프로그램의 경우 그리드 주파수 (50Hz 또는 60Hz)와 일치해야합니다. 가변 주파수 응용 분야의 경우,이 매개 변수는 정격 속도 (n = 60f /p, 여기서 p는 극의 수)와 직접 관련됩니다.

6. 정격 토크 :

모터에서 생성 된 기계적 토크는 정격 속도로 정격 전력을 출력 할 때 발생합니다. 단위 : n · m.

공식은 다음과 같습니다. T = P/W, 여기서 P는 정격 전력 (WATT)이고 W는 정격 각도 속도 (라디안/초, W = 2πn/60, N은 RPM의 정격 속도)입니다. 이것은 부하의 제로 저항 토크를 극복하는 데 필요한 핵심 매개 변수입니다. 정격 토크와 피크 토크 (단기 과부하 용량)의 차이점에 유의하십시오.

7. 효율성 :

모터의 정격 효율은 전력을 입력하는 출력 기계 전력의 백분율 비율로 정의됩니다 (PIN = √3 * v 등급, 여기서 V는 3 상 시스템의 정격 전압). 공식 n = (p_out / p_in) × 100%는 전기 에너지를 기계적 전력으로 변환하는 능력을 나타냅니다. 효율이 높을수록 에너지 손실 (구리 손실, 철 손실, 기계적 손실 및 누출 손실 포함)을 감소시키면서 운영 비용을 절감합니다. 모터 명단에 표시되는 효율성은 일반적으로 정격 조건 만 반영합니다.

8. 전력 계수 :

의미 : 등급의 작업 조건에서 입력 유효 전력 대 겉보기 전력 (COSφ)의 비율. 전류와 전압 파형 사이의 위상 관계와 전류 왜곡 정도를 반영합니다.

그것을 보는 방법 : 높은 전력 계수는 그리드의 높은 활용률과 그리드에 대한 "오염"이 적다는 것을 의미합니다. PMSM은 일반적으로 정격 조건에서 높은 전력 계수 (1에 가깝습니다)를 갖습니다. 드라이버 (인버터) 자체는 입력 측의 전력 계수에도 영향을 미칩니다.

9. 주파수 :

의미 : 모터 자기장의 총 자기 극 (N 및 S 극 쌍)의 총 수. 극의 수는 일반적으로 명판에 표시됩니다.

보기 : 모터의 동기 속도와 전원 공급 주파수 (n Sync = 60f/p)의 관계를 결정합니다. 더 많은 극은 동기 속도가 낮지 만 잠재적으로 토크 밀도가 높아집니다. 제어 알고리즘에 영향을 미치는 매개 변수 (예 : 관찰자 대역폭)

10. 단열 클래스 :

의미 : 모터 와인딩의 단열재의 최대 작동 온도가 지정됩니다. 일반적인 등급은 B (130 ° C), F (155 ° C), H (180 ° C)입니다.

보기 방법 : 모터의 허용 온도 상승 및 과부하 용량을 결정합니다. 고온 환경 또는 높은 오버로드가 필요한 응용 분야에서는 더 안전하고 단열 등급 (예 : f 또는 h)을 가진 모터를 선택하는 것이 더 안전하고 신뢰할 수 있습니다.

11. 보호 수업 :

의미 : IP 코드는 모터 하우징이 고체 이물질 (첫 번째 숫자)과 액체 (2 자리)가 들어가는 것을 방지하는 능력을 나타냅니다. 예를 들어, IP54 (Distproof and Waterproof), IP65 (방진 및 방수), IP67 (더러움 및 단기 침수 저항성).

보기 방법 : 모터 설치 환경의 먼지, 습도 및 수분 조건에 따라 선택하십시오. 실외, 습하고 먼지가 많은 환경에는 높은 보호 클래스 (예 : IP65 이상)가 필요합니다.

12. 냉각 모드 :

의미 : 운동 열 소산 방식. 일반적인 것은 I0 411 (자체 팬 냉각, 표면 열 소산), i0 416 (강제 공기 냉각, 외부 팬), I0 410 (자연 냉각, 팬 없음), IC71W (물 냉각)입니다.

보기 방법 : 모터의 전력 밀도 및 연속 작동 용량에 영향을 미칩니다. 고전력 또는 소형 모터는 종종 강제 공기 냉각 또는 수냉식입니다.

II. 설계 매개 변수/등가 회로 매개 변수

이 매개 변수는 일반적으로 벡터 제어, 시뮬레이션, 효율 최적화 및 성능 예측을위한 모터의 수학적 모델 (DQ 축 모델)을 설정하는 데 사용됩니다.

1. 고정자 저항 :

의미 : DC 또는 저주파 하에서 고정자 권선의 각 단계의 저항 값. 장치는 옴입니다. 일반적으로 위상 저항을 나타냅니다.

그것을 보는 방법 : 구리 손실 계산, 전류 루프 제어 매개 변수 설정 및 온도 상승 추정에 영향을 미칩니다. 온도 (온도에 따라 증가)에 의해 크게 영향을받습니다.

2.

D 축 인덕턴스 / Q 축 인덕턴스 :

의미 : 로터 회전 좌표계 (d 축 및 Q 축)에 정의 된 고정자 인덕턴스 매개 변수. D 축은 영구 자석 자기장의 방향을 따라 있으며 Q 축은 A 축에 앞서 90도 전기 각도입니다.

LD : D 축 인덕턴스. 영구 자석의 존재로 인해, D 축 자기 회로의 자기 꺼리는 것은 크고 LD는 일반적으로 작거나 심지어 음수입니다 (내장 PMSM의 경우)

Q 축 인덕턴스. Q 축 자기 회로는 주로 자체 저항이 낮은 고정자 및 로터 코어를 통과하며 LQ는 일반적으로 큽니다. 라:

주요 매개 변수는 다음과 같습니다. 전자기 토크 : t = (3/2) × P [ψ ± × LQ + (LD-LQ) × LD × LQ] (여기서 ψ ±는 영구 자석 플럭스 링키지를 나타냅니다). PMSM 생성 꺼려 토크의 기본 원리는 LD = LQ에 있습니다 (높은 두부 극 비율을 가진 IPMSM의 경우). 약한 자기 기능 : 작은 LD 값은 일반적으로 더 넓은 약한 자석 작동 범위와 우수한 고속 성능을 가능하게합니다. 현재 루프 대역폭 및 컨트롤러 설계 : 인덕턴스는 현재 루프의 1 차 관성 구성 요소에서 1 차 시간 상수를 구성합니다. 전자기 등 EMF 파형 및 진폭은 자기 포화 수준 (특히 높은 전류)에 의해 크게 영향을받습니다.

3. 영구 자석 플럭스 :

의미 : 고정자 권선에서 영구 자석에 의해 생성 된 자기 링크의 진폭. 장치는 Weber입니다. 일반적으로 고정자 권선에서 로터 영구 자석 필드에 의해 유도 된 최대 자기 링크를 나타냅니다.

보기 방법 : 핵심 매개 변수! 결정합니다 :

뒤로 EMF 상수 : KE = ψpm * W (여기서 W는 전기장의 각속도입니다). Back EMF는 회전 속도에 비례합니다.

토크 상수 : KT ≈ (3/2) * P * ψ ± (표면 장착 SPMSM, LD ≈ LQ). 토크는 Q 축 전류에 비례합니다.

기본 속도 : 모터가 정격 전압에서 달성 할 수있는 최대 속도 (백 EMF가 버스 전압에 가까울 때)

약한 자기 제어의 출발점.

4. Back EMF 상수 :

정의 : 모터에 의해 혁명 당 생성 된 백 EMF의 크기 (일반적으로 라인 백 EMF 참조). 단위는 v/(krpm) 또는 vs/°입니다. 측정 방법 : 영구 자석 플럭스 링키지 ψpm (ke = ψpm × w)과 직접 관련되어 있습니다. 모든 회전 속도 (E = KE × N)에서 백 EMF를 추정하는 데 사용되는데, 이는 드라이브에 필요한 최소 버스 전압을 결정하고 과잉 변조 방지 및 약한 자석 제어를 구현하는 데 중요합니다. 노로드 백 드라이브 테스트를 통해 측정 할 수 있습니다.

5. 토크 상수 :

의미 : 단위 전류 당 모터에 의해 생성 된 토크의 크기 (SPMSM의 경우 대략 kt ≈ (3/2)*p*ψpm). 장치는 NM/A입니다.

참조 : 주어진 토크 명령 (lq_ref = t_ref / kt)에 필요한 q 축 현재 명령을 추정하는 데 사용됩니다. IPMSM의 경우 Magnetoresistance 토크의 존재로 인해 KT가 일정하지 않으며 ID에 따라 다릅니다.

6. 전기 시간 상수 :

의미 : 일반적으로 전류 루프의 전기 시간 상수를 말합니다. t_e = l / r (L은 일반적으로 LQ 또는 평균으로 간주되며 R은 위상 저항입니다).

보기 방법 : 전류 루프의 응답 속도를 결정하는 설계 전류 루프 컨트롤러 (일반적으로 PI 레귤레이터)의 주요 매개 변수입니다.

7. 기계적 시간 상수 :

의미 : 모터 및 부하 관성, 마찰 및 기타 요인의 시간 상수를 고려할 때, TM = J *R/(KT *KE) (J는 총 관성입니다)

보기 방법 : 스피드 링의 응답 속도는 스피드 링 컨트롤러의 설계를위한 중요한 참조입니다.

8. 관성의 순간

의미 : 모터 로터 자체의 관성 순간. 단위는 kg · m입니까? 읽기 방법 : 모터의 가속/감속 능력, 속도 루프의 동적 응답 및 하중 교란에 대한 감도에 영향을 미칩니다. 서보 시스템에는 관성 순간과 일치하는 요구 사항이 있습니다.

9. 최대 전류 :

의미 : 모터 또는 드라이버가 허용하는 최대 단기 전류 (피크 전류). 일반적으로 정격 전류보다 훨씬 큽니다.

보기 방법 : 모터의 단기 과부하 용량 (피크 토크)을 결정합니다. 와인딩 가열, 영구 자석 탈기 위험 및 운전자 전류 제한과 같은 요인에 의해 제한됩니다.

8. 회전 관성

의미 : 모터 로터 자체의 관성 순간. 단위는 kg · m입니까?

그것을 보는 방법 : 모터의 가속/감속 능력, 속도 링의 동적 응답 및 하중 교란에 대한 감도에 영향을 미칩니다. 서보 시스템에는 회전 관성 일치에 대한 요구 사항이 있습니다.

9. 최대 전류 :

의미 : 모터 또는 드라이버가 허용하는 최대 단기 전류 (피크 전류). 일반적으로 정격 전류보다 훨씬 큽니다.

보기 방법 : 모터의 단기 과부하 용량 (피크 토크)을 결정합니다. 와인딩 가열, 영구 자석 탈기 위험 및 운전자 전류 제한과 같은 요인에 의해 제한됩니다.

10 최대 속도 :

의미 : 모터가 기계적 강도의 요구 사항에 따라 수명, 진동 및 소음의 요구 사항에 따라 도달 할 수있는 최대 속도. 일반적으로 정격 속도보다 훨씬 높습니다.

보기 방법 : 모터의 작동 속도 범위를 결정합니다. 최고 속도로, 약한 자기 제어는 일반적으로 토크 출력을 유지하기 위해 필요합니다.

이 매개 변수를 어떻게 보십니까?

1. 명확한 목적 :

선택 및 매칭 : 부하 요구 사항, 환경 조건 및 전원 공급 장치 요구 사항이 충족되도록 명판 (전력, 전압, 속도, 토크, 보호, 냉각)의 매개 변수에 중점을 둡니다. 효율성에 중점을 둡니다 (장기 운영 비용)

구동 구성 및 제어 : 명판 매개 변수 외에도 고성능 벡터 제어 (예 : F0C)를 달성하기위한 기초로 설계 매개 변수 (r, ld, lq, ψpm)를 얻어야합니다. 컨트롤러 매개 변수 (PI 게인 또는 KE/KT) 및 관찰자 매개 변수는 이러한 매개 변수에 따라 설정해야합니다.

성능 분석 및 시뮬레이션 : 정확한 수학적 모델을 설정하려면 전체 등가 회로 매개 변수 (R, LD, LQ, ψPM, Y, 마찰 계수 등)가 필요합니다.

결함 진단 : 매개 변수 변화 (예 : 저항 증가와 같은 와인딩의 과열을 나타낼 수 있으며, 인덕턴스의 변화는 진단 기준으로 사용될 수 있음).

2. 매개 변수 간의 관계에주의를 기울입니다.

전력, 속도, 토크 : P = T*W.

전압, 백 EMF, 전류, 인덕턴스 : V ≈ E + IR + JWLI (벡터 관계)

토크, 자기 플럭스, 전류 : t = (3/2)* p* [ψ ±* lq + (ld-lq)* ld* lq] 속도, 주파수, 극 로그, 극하 로그 : n_sync = 60f/p back 전기 유전자 전기 힘 상수 및 자기 플럭스 : Ke∝ ψ ±

3. 매개 변수의 조건부 특성 이해 :

많은 매개 변수 (특히 설계 파라미터 R, LD 및 LQ)는 상수가 아닙니다. 온도, 전류 (자기 포화) 및 로터 위치 (치아 홈 효과)에 따라 다릅니다. 고성능 제어는 이러한 비선형 요소를 설명해야합니다. 장비 명판의 사양은 특정 조건 (정격 전압, 주파수, 하중, 냉각 및 온도)에서 정의됩니다. 실제 운영 조건이 이러한 이상적인 시나리오와 다른 경우 성능이 정격 지점에서 벗어날 수 있습니다.

4. 공식 문서 찾기 :

모터 사양은 장비 명판 및 제품 매뉴얼 내의 성능 사양 테이블에 자세히 설명되어 있습니다. 임계 설계 매개 변수 (R, LD, LQ, ψPM, KE, KT)는 일반적으로 "기술 매개 변수", "동등한 회로 매개 변수"또는 매뉴얼의 "제어 매개 변수"섹션에 제공됩니다. 사용할 수없는 경우 제조업체의 문서를 얻어야합니다. 상이한 포화 수준에서 인덕턴스 곡선과 같은 상세한 매개 변수에는 특수 설계 문서 또는 테스트 보고서가 필요할 수 있습니다.

5. 테스트 측정

공식 매개 변수를 얻을 수없는 경우 실험 측정 (예 : 블록 테스트, 무인 드래그 테스트, LCR 미터 측정, 파라미터 식별 알고리즘 등)이 필요합니다. 그러나이를 위해서는 전문 장비와 지식이 필요합니다.