Tecnologia / Guida tecnica
Ondulazione di coppia del generatore sotto carico e contributi del cogging
Un generatore può avere una coppia elettromagnetica media non nulla con variazioni periodiche attorno a essa. Tale ondulazione della coppia sotto carico può contenere diversi contributi. La coppia di cogging, associata alla geometria magnetica anche in assenza di corrente esterna negli avvolgimenti nella sua definizione ideale, è uno di questi contributi, anziché un altro nome per qualsiasi variazione sotto carico.
Separa la coppia media dai meccanismi che la modulano.
Una componente periodica richiede un riferimento angolare o temporale; una sola percentuale di ondulazione non può identificarne l'origine fisica.
01 / Media e variazione
L'ondulazione della coppia descrive la variazione attorno a un risultato operativo.
Rappresenta una forma d'onda periodica della coppia a regime come la sua media più una componente variabile a media nulla sullo stesso intervallo.
Rappresenta una forma d'onda di coppia periodica in regime stazionario come la sua media più una componente variabile a media nulla sullo stesso intervallo. La media contribuisce al carico meccanico medio, mentre la parte variabile può eccitare comportamenti dinamici. Una media stabile da sola non descrive i picchi della forma d'onda.
L'intervallo picco-picco, il valore RMS della componente variabile e l'ampiezza armonica sono misure diverse. Ciascuna utilizza un intervallo e una convenzione specifici. Etichettare un valore semplicemente come ondulazione senza definirne il denominatore o la statistica rende ambigui i confronti tra punti operativi.
02 / Limiti del cogging
La geometria in assenza di corrente non descrive l'intera forma d'onda sotto carico.
In un modello di macchina a magneti permanenti, la coppia di cogging può derivare dall'interazione tra i magneti del rotore e una riluttanza magnetica dipendente dalla posizione.
In un modello di macchina a magneti permanenti, la coppia di cogging può derivare dall'interazione dei magneti del rotore con una riluttanza magnetica dipendente dalla posizione. La sua definizione ideale in assenza di corrente esterna separa tale contributo geometrico dalla coppia generata dall'interazione con la corrente negli avvolgimenti.
La pagina guida alla coppia di cogging e all'avviamento riguarda quel contributo in assenza di corrente e l'inizio della rotazione. Sotto carico, la coppia totale dipende inoltre dalle relazioni tra corrente e campo. Una forma d'onda della coppia di cogging non può essere automaticamente ridefinita come la forma d'onda completa della coppia sotto carico.
03 / Componenti sotto carico
Le distribuzioni spaziali della corrente e del campo magnetico possono interagire.
Le forme d'onda della corrente, le armoniche del campo indotto e il comportamento della macchina dipendente dalla posizione possono contribuire a una coppia elettromagnetica variabile.
Le forme d'onda della corrente, le armoniche del campo indotto e il comportamento della macchina dipendente dalla posizione possono contribuire alle variazioni della coppia elettromagnetica. Le loro fasi possono rafforzare o annullare parzialmente i contributi in un punto di funzionamento dichiarato. Le sole ampiezze delle componenti, quindi, non si sommano sempre per dare l'escursione totale picco-picco.
Il modello a magneti permanenti di COMSOL valuta la coppia dipendente dal tempo separatamente da un risultato stazionario dipendente dall'angolo. È un esempio di grandezze distinte del modello, non un'evidenza relativa a una geometria MARSTON, uno schema di avvolgimento, un algoritmo del convertitore o un'ampiezza specificata dell'ondulazione.
04 / Esempio di forma d'onda.
Specificare la misura dell'ondulazione prima di calcolare una percentuale.
Si consideri la forma d'onda inventata T(θ) = 10 + cos(θ) N·m su cicli angolari completi.
Considera la forma d'onda inventata T(θ) = 10 + cos(θ) N·m su cicli angolari completi. La coppia media è 10 N·m, l'ampiezza di picco della componente variabile è 1 N·m e l'escursione totale picco-picco è 2 N·m.
Usando l'intervallo picco-picco diviso per la media positiva si ottiene il 20% per quella definizione ipotetica. Usando l'ampiezza di picco divisa per la media si ottiene il 10%. Entrambi i calcoli sono corretti per le misure dichiarate; nessuno dei due è un risultato di prodotto o una soglia ammissibile di qualità della coppia.
05 / Ordine angolare
La periodicità spaziale diventa frequenza temporale attraverso la velocità.
Una componente con k cicli per giro meccanico ha una frequenza temporale pari a k volte la frequenza di rotazione meccanica quando la velocità è costante.
Una componente con k cicli per giro meccanico ha una frequenza temporale pari a k volte la frequenza di rotazione meccanica quando la velocità è costante. Se la velocità cambia, cambia anche tale frequenza temporale, anche se il suo ordine angolare rimane fisso. Anche i riferimenti al ciclo elettrico e al giro meccanico devono rimanere distinti.
Il moto misurato può rispondere diversamente dalla coppia originaria perché intervengono l'inerzia e la dinamica strutturale. Il guida alla dinamica dell'albero riguarda la risposta meccanica; un picco di vibrazione, da solo, non identifica univocamente il cogging o una singola armonica di corrente.
06 / Ambito del modello
Non trasformare un concetto di forma d'onda in una dichiarazione di qualità.
Il confronto delle forme d'onda sotto carico richiede lo stesso confine di riferimento della coppia, la stessa condizione operativa e la stessa statistica.
Il confronto delle forme d'onda sotto carico richiede lo stesso perimetro di riferimento per la coppia, la stessa condizione operativa e lo stesso indicatore statistico. La coppia motrice aerodinamica del rotore, la coppia resistente elettromagnetica e la risposta dell'albero hanno significati correlati ma distinti. Il guida alla coppia e alla potenza Mantiene quella distinzione tra i confini.
Non sono specificati per MARSTON alcuna ampiezza della coppia di cogging, percentuale di ondulazione sotto carico, ordine armonico o risultato di bilanciamento. La pagina non fornisce alcun algoritmo di sagomatura della corrente, modifica della velocità, modifica del rotore o procedura di prova, e la forma d'onda cosinusoidale illustrativa è interamente ipotetica.
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Informazioni generali: COMSOL: coppia dipendente dall'angolo e dal tempo in un modello a magneti permanenti · McIntosh: studio originale delle distinte componenti della coppia di cogging. Questi riferimenti spiegano concetti del settore; sono distinti dai documenti MARSTON di prodotto e di progetto applicabili.
Concetti e condizioni fondamentali.
Leggere ogni grandezza insieme al riferimento, alle unità e alle condizioni dichiarate. Una relazione generale non stabilisce un valore specifico di un modello.
| Concetto / grandezza | Significato / relazione | Condizioni / limiti |
|---|---|---|
| Coppia media | Media su un periodo completo definito. | Stesso confine e stessa condizione operativa. |
| Contributo di cogging | Termine in assenza di corrente dipendente dalla posizione | Non l'intera coppia elettromagnetica sotto carico. |
| Escursione picco-picco | Massimo meno minimo in N·m | Diversa dall'ampiezza unilaterale o dalla variazione RMS. |
| Percentuale di ripple. | Misura dichiarata/riferimento dichiarato | È necessario che il denominatore applicabile sia diverso da zero. |
| Ordine angolare | Cicli per ogni rivoluzione meccanica. | La velocità costante lo traduce in una frequenza temporale. |
Domande ingegneristiche.
La coppia di impuntamento e l'ondulazione di coppia sotto carico sono intercambiabili?
No. Il cogging è un contributo geometrico definito; la coppia sotto carico può contenere altri termini.
Una coppia media uguale implica picchi di coppia uguali?
No. La forma d'onda variabile può essere diversa.
Perché nell'esempio l'ondulazione può essere sia del 10% sia del 20%?
Utilizzano rispettivamente l'ampiezza di picco e l'escursione picco-picco, con lo stesso valore medio al denominatore.
L'ordine angolare rimane a un valore fisso in hertz?
Solo se la velocità di rotazione rilevante rimane costante.
Un picco di vibrazione può da solo identificare una causa legata alla coppia?
No. Possono contribuire la risposta meccanica e diversi meccanismi di eccitazione.
L'esempio con il coseno descrive la qualità della coppia MARSTON?
No. Si tratta di una forma d'onda inventata, senza alcuna soglia di qualità effettiva.
Richiesta tecnica
Discutere la questione tecnica.
Un generatore può avere una coppia elettromagnetica media non nulla, con una variazione periodica attorno a tale valore. Condividi il modello e le informazioni operative o progettuali applicabili per una discussione tecnica.