तारा-सील गणना र स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस ट्र्याक्शन मेसिनहरूको अनुप्रयोगमा अनुसन्धान

पृष्ठभूमि

स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटर्स (PMSMs) आधुनिक उद्योग र दैनिक जीवनमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ किनभने तिनीहरूको उच्च दक्षता, ऊर्जा बचत, र विश्वसनीयताका फाइदाहरू छन्, जसले तिनीहरूलाई धेरै क्षेत्रहरूमा मनपर्ने पावर उपकरण बनाउँछ। स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस कर्षण मेशिनहरू, उन्नत नियन्त्रण प्रविधिहरू मार्फत, सहज लिफ्टिङ गति मात्र प्रदान गर्दैन तर लिफ्ट कारको सटीक स्थिति र सुरक्षा सुरक्षा पनि प्राप्त गर्दछ। तिनीहरूको उत्कृष्ट प्रदर्शनको साथ, तिनीहरू धेरै लिफ्ट प्रणालीहरूमा प्रमुख घटक भएका छन्। यद्यपि, लिफ्ट टेक्नोलोजीको निरन्तर विकासको साथ, स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस कर्षण मेसिनहरूको लागि प्रदर्शन आवश्यकताहरू बढ्दै गएका छन्, विशेष गरी "स्टार-सील" प्रविधिको अनुप्रयोग, जुन अनुसन्धान हटस्पट भएको छ।

अनुसन्धान मुद्दा र महत्व

स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस कर्षण मेसिनहरूमा तारा-सील टर्कको परम्परागत मूल्याङ्कन सैद्धान्तिक गणना र मापन गरिएको डाटाबाट व्युत्पन्नमा निर्भर हुन्छ, जसले तारा-सीलको अल्ट्रा-ट्रान्जिन्ट प्रक्रियाहरू र विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रहरूको ननलाइनरिटीको लागि खाता गर्न संघर्ष गर्दछ, परिणामस्वरूप कम दक्षता र एक्यूरासी। तारा-सिलिङको समयमा तत्काल ठूलो प्रवाहले स्थायी चुम्बकहरूको अपरिवर्तनीय डिमग्नेटाइजेशनको जोखिम उत्पन्न गर्दछ, जुन मूल्याङ्कन गर्न पनि गाह्रो छ। सीमित तत्व विश्लेषण (FEA) सफ्टवेयरको विकासको साथ, यी मुद्दाहरूलाई सम्बोधन गरिएको छ। हाल, सैद्धान्तिक गणनाहरू डिजाइनलाई मार्गदर्शन गर्नको लागि अधिक प्रयोग गरिन्छ, र तिनीहरूलाई सफ्टवेयर विश्लेषणसँग संयोजन गर्नाले तारा-सील टर्कको छिटो र अधिक सटीक विश्लेषण सक्षम बनाउँछ। यस कागजले यसको तारा-सील अपरेटिङ अवस्थाहरूको सीमित तत्व विश्लेषण सञ्चालन गर्न उदाहरणको रूपमा स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस कर्षण मेसिन लिन्छ। यी अध्ययनहरूले स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस कर्षण मेसिनहरूको सैद्धान्तिक प्रणालीलाई समृद्ध बनाउन मात्र मद्दत गर्दैन तर लिफ्ट सुरक्षा प्रदर्शन सुधार गर्न र प्रदर्शनलाई अनुकूलन गर्न बलियो समर्थन प्रदान गर्दछ।

तारा-सील गणनामा सीमित तत्व विश्लेषणको आवेदन

सिमुलेशन परिणामहरूको शुद्धता प्रमाणित गर्नको लागि, 159 rpm को मूल्याङ्कन गरिएको गतिको साथ अवस्थित परीक्षण डेटाको साथ एक कर्षण मेसिन चयन गरिएको थियो। मापन गरिएको स्थिर-राज्य तारा-सील टर्क र विभिन्न गतिमा घुमाउने प्रवाह निम्नानुसार छन्। तारा-सील टर्क 12 rpm मा अधिकतम पुग्छ।

चित्र १: तारा-सीलको मापन गरिएको डाटा

अर्को, म्याक्सवेल सफ्टवेयर प्रयोग गरेर यस कर्षण मेसिनको सीमित तत्व विश्लेषण गरियो। पहिले, कर्षण मेसिनको ज्यामितीय मोडेल स्थापना गरिएको थियो, र सम्बन्धित सामग्री गुणहरू र सीमा अवस्थाहरू सेट गरिएको थियो। त्यसपछि, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र समीकरणहरू समाधान गरेर, विभिन्न समयमा स्थायी चुम्बकहरूको समय-डोमेन वर्तमान कर्भहरू, टर्क कर्भहरू, र डिमग्नेटाइजेशन अवस्थाहरू प्राप्त गरियो। सिमुलेशन परिणाम र मापन डाटा बीच स्थिरता प्रमाणित गरियो।

कर्षण मेसिनको सीमित तत्व मोडेलको स्थापना विद्युत चुम्बकीय विश्लेषणको लागि आधारभूत छ र यहाँ विस्तृत गरिनेछैन। यो जोड दिइएको छ कि मोटर को सामग्री सेटिङहरू वास्तविक उपयोग अनुरूप हुनुपर्छ; स्थायी चुम्बकहरूको पछिल्लो डिमग्नेटाइजेशन विश्लेषणलाई विचार गर्दै, स्थायी चुम्बकहरूको लागि गैररेखीय B-H कर्भहरू प्रयोग गरिनुपर्छ। यस पेपरले म्याक्सवेलमा ट्र्याक्सन मेसिनको तारा-सील र डिमग्नेटाइजेशन सिमुलेशन कसरी कार्यान्वयन गर्ने भन्नेमा केन्द्रित छ। तलको चित्रमा देखाइएको विशिष्ट सर्किट कन्फिगरेसनको साथ सफ्टवेयरमा तारा-सील बाह्य सर्किट मार्फत महसुस गरिन्छ। कर्षण मेसिनको थ्री-फेज स्टेटर विन्डिङहरूलाई सर्किटमा LPhaseA/B/C भनिन्छ। थ्री-फेज विन्डिङको अचानक सर्ट-सर्किट तारा-सील अनुकरण गर्न, एक समानान्तर मोड्युल (वर्तमान स्रोत र वर्तमान-नियन्त्रित स्विचबाट बनेको) प्रत्येक चरण घुमाउरो सर्किटसँग श्रृंखलामा जोडिएको छ। सुरुमा, वर्तमान-नियन्त्रित स्विच खुला छ, र तीन-चरण वर्तमान स्रोतले windings लाई शक्ति आपूर्ति गर्दछ। एक निर्धारित समयमा, वर्तमान-नियन्त्रित स्विच बन्द हुन्छ, तीन-चरणको वर्तमान स्रोतलाई छोटो-सर्किट गर्दै र तीन-चरण विन्डिङहरू छोटो पार्दै, छोटो-सर्किट तारा-सील स्थितिमा प्रवेश गर्दछ।

चित्र २: तारा-सील सर्किट डिजाइन

कर्षण मेसिनको मापन गरिएको अधिकतम तारा-सील टर्क 12 rpm को गतिसँग मेल खान्छ। सिमुलेशनको समयमा, गतिलाई मापन गरिएको गतिसँग पङ्क्तिबद्ध गर्न 10 rpm, 12 rpm, र 14 rpm को रूपमा प्यारामिटराइज गरिएको थियो। सिमुलेशन स्टप टाइमको सन्दर्भमा, घुमाउरो प्रवाहहरू कम गतिमा छिटो स्थिर हुन्छन् भनेर विचार गर्दै, केवल 2-3 विद्युत चक्रहरू सेट गरिएको थियो। परिणामहरूको समय-डोमेन वक्रहरूबाट, यो गणना गर्न सकिन्छ कि तारा-सील टर्क र घुमाउरो प्रवाह स्थिर भएको छ। सिमुलेशनले देखायो कि 12 rpm मा स्थिर-स्टेट स्टार-सिलिङ टर्क सबैभन्दा ठूलो थियो, 5885.3 Nm मा, जुन मापन गरिएको मान भन्दा 5.6% कम थियो। मापन गरिएको घुमाउरो प्रवाह 265.8 A थियो, र सिमुलेटेड वर्तमान 251.8 A थियो, सिमुलेशन मान पनि मापन गरिएको मान भन्दा 5.6% कम, डिजाइन सटीकता आवश्यकताहरू पूरा गर्दै।

चित्र ३: पीक स्टार-सिलिंग टर्क र घुमाउरो प्रवाह

कर्षण मेसिनहरू सुरक्षा-महत्वपूर्ण विशेष उपकरणहरू हुन्, र स्थायी चुम्बक डिमग्नेटाइजेशन तिनीहरूको प्रदर्शन र विश्वसनीयतालाई असर गर्ने मुख्य कारकहरू मध्ये एक हो। अपरिवर्तनीय demagnetization मापदण्ड भन्दा बढी अनुमति छैन। यस पेपरमा, Ansys Maxwell सफ्टवेयर तारा-सील अवस्थामा सर्ट-सर्किट करेन्टहरूद्वारा प्रेरित उल्टो चुम्बकीय क्षेत्रहरू अन्तर्गत स्थायी चुम्बकहरूको डिमग्नेटाइजेशन विशेषताहरू अनुकरण गर्न प्रयोग गरिन्छ। घुमाउरो वर्तमान प्रवृत्तिबाट, वर्तमान शिखर तारा-सीलको क्षणमा 1000 A नाघेको छ र 6 विद्युतीय चक्रहरू पछि स्थिर हुन्छ। म्याक्सवेल सफ्टवेयरमा डिमग्नेटाइजेसन दरले स्थायी चुम्बकत्वको अवशिष्ट चुम्बकत्वको अनुपातलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ डिमग्नेटाइजेसन फिल्डमा उनीहरूको मौलिक अवशिष्ट चुम्बकत्वमा एक्सपोजर पछि; १ को मानले कुनै डिमग्नेटाइजेसनलाई जनाउँछ, र ० ले पूर्ण विचुम्बकीकरणलाई सङ्केत गर्छ। डिमग्नेटाइजेसन कर्भहरू र कन्टूर नक्साहरूबाट, स्थायी चुम्बक डिमग्नेटाइजेशन दर 1 हो, कुनै डिमग्नेटाइजेशन अवलोकन गरिएको छैन, सिमुलेटेड कर्षण मेसिनले विश्वसनीयता आवश्यकताहरू पूरा गर्दछ भनेर पुष्टि गर्दछ।

चित्र ४: मूल्याङ्कन गरिएको गतिमा तारा-सिलिङ अन्तर्गत घुमाउरो प्रवाहको समय-डोमेन कर्भ

चित्र ५: स्थायी चुम्बकहरूको डिमग्नेटाइजेशन दर वक्र र डिमग्नेटाइजेशन कन्टूर नक्सा

गहिरो र आउटलुक

दुबै सिमुलेशन र मापन मार्फत, कर्षण मेसिनको तारा-सील टर्क र स्थायी चुम्बक डिमग्नेटाइजेशनको जोखिमलाई प्रभावकारी रूपमा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, प्रदर्शन अनुकूलनको लागि बलियो समर्थन प्रदान गर्दै र कर्षण मेसिनको सुरक्षित सञ्चालन र दीर्घायु सुनिश्चित गर्न। यस पेपरले स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस कर्षण मेसिनहरूमा तारा-सील टर्क र डिमग्नेटाइजेशनको गणना मात्र खोज्दैन तर लिफ्ट सुरक्षा र प्रदर्शन अनुकूलनको सुधारलाई पनि दृढतापूर्वक बढावा दिन्छ। हामी अन्तरविषय सहयोग र आदानप्रदान मार्फत यस क्षेत्रमा प्राविधिक प्रगति र अभिनव सफलताहरू अगाडि बढाउन तत्पर छौं। हामी थप अनुसन्धानकर्ताहरू र चिकित्सकहरूलाई यस क्षेत्रमा ध्यान केन्द्रित गर्न, स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस कर्षण मेसिनहरूको कार्यसम्पादन बढाउन र लिफ्टहरूको सुरक्षित सञ्चालन सुनिश्चित गर्न बुद्धि र प्रयासहरू योगदान गर्न आह्वान गर्दछौं।