Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Silniki z magnesami trwałymi - dopuszczalne przeciążenie momentem

RalfPi86 01 Maj 2013 19:06 3000 11
  • #1 01 Maj 2013 19:06
    RalfPi86
    Poziom 12  

    Witam,
    poszukuję konkretnych informacji na temat dopuszczalnej przeciążalności momentem silników synchronicznych z magnesami trwałymi (chodzi mi o pracę w stanie rozruchu).

    Otóż generalnie w notach katalogowych silników można znaleźć, że przeciążalność momentem wynosi od 2-3 (ale zapewne wartość ta podawana jest dla obrotów znamionowych) ( w artykułach znalazłem też przeciążalność równą 5).
    Ja chciałem się dowiedzieć czy można taki silnik przeciążyć (w stanie rozruchu!) np. 10 krotnym momentem (przy założeniu, że wał się nie ukręci i cała konstrukcja mechaniczna.. da radę ).
    Czy wobec tego największa wartość momentu jaką krótkotrwale może wypracować silnik ograniczona jest rezystancją faz i napięciem zasilania ( i prądem jaki jest w stanie wypracować falownik + ograniczenia od zabezpieczeń)..??
    Oczywiście pozostaje kwestia chłodzenia.. ale zakładam, że przeciążenie trwa na tyle krótko, że nie szkodzi to silnikowi..

    2) Przeciążalność w katalogach podaje się dla obrotów znamionowych?
    3) Jakie możecie podać zastosowania takich silników (jakaś praca "nawrotna"? może serwa?)
    4) Czy ktoś może podać producenta silników IPMSM ( z magnesami zagnieżdżonymi) - małych mocy <1kW..?

    Ok - w dokumentacji B&R wyczytałem, że maksymalny moment jest to taki moment, przy którym prąd nie powoduje rozmagnesowania magnesów.. kolejne ograniczenie :(

    0 11
  • #2 01 Maj 2013 20:48
    INTOUCH
    Poziom 30  

    RalfPi86 napisał:
    (chodzi mi o pracę w stanie rozruchu).
    Patrzył kolega w charakterystykę momentu?
    Coś mi się zdaje że kolega szuka materiałów na pracę dyplomową.

    0
  • #3 01 Maj 2013 20:58
    RalfPi86
    Poziom 12  

    Nie - prędzej trochę wyżej ;)
    Oczywiście, że patrzyłem.. a kolega patrzył?
    Charakterystyka mechaniczna często dla silników synchronicznych podawana jest tak, że mamy zakres pracy ze stałym momentem.. a później praca przy odwzbudzaniu (przy stałej mocy) - stąd moje pytanie.. Oczywiście jak zajrzę do dokumentacji silników B&R to tam widzę przeciążalność rzędu 5.
    Ale nadal zostaje kilka innych pytań.
    Tak czy siak dzięki za odpowiedź.

    0
  • #4 02 Maj 2013 16:32
    kemot55
    Poziom 30  

    A mnie to pachnie doktoratem :-)))
    Przeciążalność 3x jest standardowa. Czyli tyle silnik może bez problemu wykonać, ale te silniki są zarządzanie z poziomu falownika i falownik musi też umożliwiać dostarczenie odpowiedniego prądu. Temperatura zabójcza dla tego silnika to temp. Curie ponieważ wtedy magnesy się mogą rozmagnesować. A kto wymyślił rozmagnesowanie silnika dużym prądem to nie wiem. To musiałby być ogromny prąd i pewnie prędzej stopi się uzwojenie.
    Napięcie ogranicza prędkość obrotową (chodzi o indukowanie SEM). Jeżeli silnik jest zatrzymany to moment znamionowy można osiągnąć przy kilkunastu woltach (np.Udc=30-50V) pod warunkiem, że falownik umożliwi takie zasilanie (komercyjne raczej nie).
    Te silniki generalnie pracują przy znacznych temperaturach co nie oznacza, że nie należy ich chłodzić (z resztą większość ma już radiator na obudowie). Jeżeli chodzi o przeciążenia to prędzej rozleci się mechanicznie (np. urwanie łap mocujących).
    Jeżeli chodzi o zastosowanie to tak jak inne silniki. Zalety "dużo momentu z relatywnie małej masy/rozmiarów", szybkość odpowiedzi (duża dynamika) na wartość zadaną momentu (silnik o momencie znamionowym 10Nm odpowiada na zadany skok momentu w czasie ok. 1-1.5ms (i to przy połowie napięcia pośredniczącego i opóźnieniach w torach cyfrowych)). Wady - można ładnie tym sterować jeżeli mamy do dyspozycji dobry kąt wirnika. Jak nie jest precyzyjny to silnik traci znaczną część swoich możliwości.
    IPMSM trudno znaleźć. Generalnie trzeba szukać napędów z dużymi prędkościami obrotowymi (przy dużych prędkościach odrywają się magnesy z powierzchni i muszą je chować). Chyba się Komel chwalił, że potrafi. Ale od chwili kiedy zachorował i odszedł z tej firmy inżynier "starej daty" to bardzo trudno się z nimi dogadać (parametry mierzone są kosmiczne). Kollmorgen też to podobno robi. Z tym że tych silników nie wolno rozbierać i nigdy nie widziałem konstrukcji tego cuda. A czego się spodziewasz po IPMSM? Bo jeżeli dużego stosunku Ld/Lq to zapomnij.

    0
  • #5 02 Maj 2013 17:14
    felekfala
    Poziom 19  

    kemot55 napisał:
    Jeżeli chodzi o zastosowanie to tak jak inne silniki. Zalety "dużo momentu z relatywnie małej masy/rozmiarów", szybkość odpowiedzi (duża dynamika) na wartość zadaną momentu (silnik o momencie znamionowym 10Nm odpowiada na zadany skok momentu w czasie ok. 1-1.5ms (i to przy połowie napięcia pośredniczącego i opóźnieniach w torach cyfrowych)).

    Wiem że temat jest o silnikach IPMSM i nie będę już go więcej zaśmiecał, ale tak dla porównania dynamiki kształtowania momentu to silniki indukcyjne też nie wypadają tak źle. Dla przykładu silnik indukcyjny z momentem znamionowym 14,8Nm uzyskuje go również w ok 1ms. Musimy być oczywiście wcześniej wzbudzony. Szybkość narastania momentu w zasadzie ograniczona jest tylko indukcyjnością rozproszenia oraz wartością napięcia w obwodzie pośredniczącym. No i jako metoda sterowania musi być zastoswane DTC.
    Pozdrawiam

    0
  • #6 02 Maj 2013 17:58
    RalfPi86
    Poziom 12  

    Dziękuję kemot55 - właśnie takiej odpowiedzi oczekiwałem - generalnie spodziewam się sporego stosunku Lq/Ld! (chcę wykorzystać składową reluktancyjną momentu). Wymyśliłem sobie algorytm sterowania prądem i w związku z badaniami symulacyjnymi poszukuję takich napędów, gdzie silnik pracuje w stanie głębokiego nasycenia obwodu magnetycznego. Dla mnie jest to niezmiernie istotne bo w zasadzie jestem powoli "na wylocie".. jeżeli znajdę odpowiedni silnik, to wygląda na to, że zostały mi "tylko" badania praktyczne..
    Myślę, że silnik asynchroniczny raczej nie dorówna dynamiką silnikowi z magnesami trwałymi z wielu względów - przynajmniej w literaturze tak wyczytałem i nigdy nie spotkałem się ze stwierdzeniem odwrotnym :)
    Natomiast jeśli chodzi o samo kształtowanie momentu.. hm.. myślę, że ze względu na większy strumień z tych samych gabarytów z silnik z MT zawsze przebije asynchrona.

    0
  • #7 02 Maj 2013 18:12
    felekfala
    Poziom 19  

    Nie no oczywiście że masz rację dynamika osiągania prędkości zadanej ze względu na większy stosunek masa/ moc w SI jest gorsza. Sprawność w silniku indukcyjnym z klatką aluminiową również jest niższa. Natomiast co do kształtowania samego momentu to właśnie w SI nie jest tak źle z tym, że w zasadzie najważniejsza jest i tak kontrola prędkości.

    RalfPi86 napisał:
    generalnie spodziewam się sporego stosunku Lq/Ld! (chcę wykorzystać składową reluktancyjną momentu). Wymyśliłem sobie algorytm sterowania prądem i w związku z badaniami symulacyjnymi poszukuję takich napędów, gdzie silnik pracuje w stanie głębokiego nasycenia obwodu magnetycznego

    Czy potrzebujesz tego do bezczujnikowej estymacji położenia wirnika?

    0
  • #8 02 Maj 2013 18:19
    RalfPi86
    Poziom 12  

    felekfala napisał:
    Czy potrzebujesz tego do bezczujnikowej estymacji położenia wirnika?

    Nie rozumiem pytania..
    Ale odpowiedź jest: nie - na obecnym etapie nie zajmuje się bezczujnikowym sterowaniem.

    0
  • #10 02 Maj 2013 18:26
    RalfPi86
    Poziom 12  

    Aha - chciałem jeszcze dodać gwoli ścisłości, że z pewnością istnieją specjalne zastosowania silnika elektrycznego, gdzie silnik jest przeciążany kilku-krotnie(kilkunasto, kilkudziesięcio??) (np. rozrusznik samochodowy - ale tu jest silnik szeregowy).
    Interesuje mnie sam silnik - falownik, zabezpieczenia i algorytm regulacji to moja działka ;)
    Czy wobec tego możecie podpowiedzieć jakieś zastosowania, gdzie faktycznie falownik jest przewymiarowany, a silnik mały i przeciążony??

    0
  • #11 03 Maj 2013 11:06
    kemot55
    Poziom 30  

    Jeżeli chodzi o zysk z wykorzystania reluktancji to jest w zasadzie marginalny. Musisz zacząć sterować prądem id i tracisz odsprzężenie pomiędzy prądami. Dodatkowy niezerowy prąd id daje automatyczne ograniczenie na moment maksymalny (chyba, że chcemy przeciążać). A za chwilę dojdzie ograniczenie prędkości (przy dodatnim id zwiększamy strumień i prędkość "leci na py...czek"). Poza tym silnik we współrzędnych dq to duże uproszczenie. O ile Lq jest w miarę stała to stałość Ld jest fikcją (zależy mocno od kąta i obu prądów a może nawet od temperatury silnika). Ale nie tam sobie wspaniali "profesorowie" myślą że Ld i Lq są stałe.
    Kończ doktorat jak szybko się da i uciekaj z tego przybytku irracjonalizmu tak daleko jak się tylko da.
    A co do zalet PMSM to pewnie pozostaje jeszcze praca przy zatrzymanym wirniku (czyli sterownie hamowaniem (utrzymywaniem momentu w dowolnej fazie pracysilnika)).
    Wada - indukowana SEM jak się wyłączy klucze a silnik będzie się nadal obracał (np. efekty w tramwajach, trolejbusach :-) z takim napędem)

    0
  • #12 03 Maj 2013 11:25
    RalfPi86
    Poziom 12  

    Akurat Ld, Lq, sprzężenie skrośne, pływanie indykcyjności z prądami mam w zasadzie rozpracowane - porobiłem sobie odpowiednie modele :) (prawie dwa lata z przerwami walczyłem z Fluxem, Maxwellem i Comsolem)...
    W sumie jestem z tego "dumny", że udało mi się rozpracować pewne zagadnienie i w sensie teoretycznym nadążać za tym co robią na Zachodzie.

    kemot55 napisał:
    Kończ doktorat jak szybko się da i uciekaj z tego przybytku irracjonalizmu tak daleko jak się tylko da.

    Nie wiem jeszcze co zrobię - nie jestem zawieszony w próżni (jak to mój Szef mawia)...
    A co sterowania MTPA myślę, że dla mnie zysk nawet 10% na momencie w stanie głębokiego nasycenia to baaardzo dużo.
    Dzięki i pozdrowienia!

    0