Tecnologia / Guida tecnica
Salienza dei PMSG: induttanza direzionale e coppia di riluttanza
La salienza magnetica indica che la risposta magnetica di una macchina dipende dalla direzione rispetto al rotore. Descrive una proprietà fisica, mentre gli assi d-q descrivono un sistema di coordinate. Un sistema di riferimento rotante può rappresentare sia una macchina saliente sia una macchina non saliente idealizzata.
Cambiare le coordinate non crea un percorso magnetico diverso.
La risposta del flusso nelle diverse direzioni spiega cosa rappresentano Ld e Lq e perché la loro differenza può contribuire alla coppia elettromagnetica.
01 / Orientamento fisico
Distinguere la geometria del rotore dagli assi scelti.
L'asse d è comunemente allineato con la direzione del flusso del magnete permanente, mentre l'asse q si trova perpendicolare ad esso nel piano elettrico.
L'asse d è comunemente allineato con la direzione del flusso del magnete permanente, mentre l'asse q è perpendicolare ad esso nel piano elettrico. Il materiale magnetico, le barriere e la geometria possono rendere diversa la risposta all'eccitazione dell'avvolgimento lungo queste direzioni. È questa risposta l'aspetto fisico in esame.
La pagina guida al sistema di riferimento d-q spiega la rotazione delle coordinate. Anche un modello ideale isotropo può utilizzare variabili d-q. Denominare due assi non dimostra che il rotore contenga magneti interni, barriere di flusso o una particolare struttura costruttiva.
02 / Modello di flusso
Definisci l'induttanza attraverso un modello esplicitato del flusso concatenato.
In un modello lineare e sinusoidale a magneti permanenti, λd = ψm + Ld id e λq = Lq iq.
In un modello lineare e sinusoidale a magneti permanenti, λd = ψm + Ld id e λq = Lq iq. Qui λ è il flusso concatenato con l'avvolgimento, ψm è il flusso concatenato dovuto ai magneti permanenti, la corrente è espressa in ampere e l'induttanza in henry. Il riferimento del rotore e i fattori di scala devono accompagnare queste espressioni.
Con queste ipotesi, Ld e Lq descrivono una proporzionalità direzionale. In presenza di saturazione o accoppiamento incrociato, il flusso concatenato può dipendere da entrambe le componenti della corrente e le derivate locali non coincidono necessariamente con un'induttanza costante di catalogo. Le semplici equazioni costituiscono un'approssimazione esplicativa, anziché una legge universale del materiale.
03 / Termini della coppia
Specificare la scalatura e la direzione della corrente prima di utilizzare un coefficiente.
Per grandezze trifase sinusoidali equilibrate in coordinate d-q che preservano l'ampiezza, si assuma d allineato con il flusso concatenato dei magneti e q in anticipo di 90 gradi elettrici.
Per grandezze trifase sinusoidali equilibrate in coordinate d-q che preservano l'ampiezza, assumere d allineato con il flusso concatenato del magnete e q in anticipo di 90 gradi elettrici. Con corrente positiva entrante nella macchina secondo la convenzione del motore, Te = (3/2)p[ψm iq + (Ld − Lq)id iq], dove p indica il numero di coppie polari.
Il primo termine deriva dall’interazione tra il flusso concatenato dovuto ai magneti e la corrente. Il secondo è il contributo di riluttanza in questo modello. Te è positivo nel verso scelto per l’angolo meccanico; la coppia in generazione può quindi essere negativa. Non si può adottare al suo posto una convenzione che considera positiva la corrente in uscita dal generatore senza modificare le definizioni dei segni.
04 / Confronto tra modelli.
Il caso limite di induttanze uguali elimina un contributo.
Se Ld = Lq nel modello indicato, il termine di riluttanza è zero, mentre il termine del magnete rimane.
Se Ld = Lq nel modello indicato, il termine di riluttanza è zero mentre il termine dei magneti rimane. MathWorks utilizza induttanze direzionali uguali per la propria rappresentazione ideale a magneti superficiali e valori diversi per la rappresentazione a magneti interni. Si tratta di descrizioni di modelli, anziché di garanzie per ogni macchina fisica.
Come confronto ipotetico, mantieni ψm, id e iq modificando solo la differenza ipotizzata Ld − Lq. Il termine di riluttanza cambia proporzionalmente. Questo confronto isola matematicamente la salienza; non dimostra che modificare un rotore reale lasci invariati il flusso concatenato dei magneti, la saturazione, le perdite e i vincoli meccanici.
05 / Significato della coppia
Un contributo non costituisce un risultato prestazionale completo.
Il segno del termine di riluttanza dipende sia dalla differenza di induttanza sia dalle componenti della corrente.
Il segno del termine di riluttanza dipende sia dalla differenza di induttanza sia dalle componenti della corrente. Una maggiore differenza numerica, da sola, non dimostra una maggiore coppia utile in generazione, un'efficienza migliore o una condizione operativa preferibile. L'ingresso meccanico, il flusso di potenza elettrica e le perdite richiedono confini coerenti.
L'induttanza direzionale differisce anche dagli effetti geometrici delle cave e dai contributi di cogging in assenza di corrente. Questi fenomeni possono coesistere, ma nessuno di essi può essere calcolato sulla sola base di questa espressione a induttanza costante. Il guida alla coenergia spiega la derivata dell'energia alla base della coppia elettromagnetica.
06 / Confine del prodotto
La conferma PMSG non rivela la salienza del rotore.
FD14-50KW è confermato come generatore brushless a magneti permanenti ad azionamento diretto.
FD14-50KW è confermato come generatore senza spazzole a magneti permanenti ad azionamento diretto. Questa affermazione non ne identifica la disposizione dei magneti, il numero di coppie polari, Ld, Lq o il metodo di controllo della corrente implementato. Le architetture dei generatori degli altri quattro modelli MARSTON attuali non vengono dedotte dalla macchina da 50 kW.
Questa guida spiega l'origine di un termine direzionale. Non fornisce riferimenti di corrente, guadagni del controllore o comandi operativi. Per confrontare due modelli tecnici occorrono la stessa scala delle coordinate, le stesse ipotesi magnetiche e la stessa direzione della corrente, prima di poter confrontare in modo significativo le rispettive espressioni di induttanza e coppia.
Guide tecniche correlate: Reazione d'indotto del generatore: come la corrente di carico modifica il campo · Energia magnetica e coenergia: variabili mantenute fisse nel calcolo della coppia · Flusso concatenato e flusso disperso del generatore: definire il riferimento.
Informazioni generali: MathWorks: Modello PMSM e convenzioni di coppia d-q. · MathWorks: Equazione della coppia PMSM e ambito dei parametri.. 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 |
|---|---|---|
| Salienza | Risposta magnetica direzionale | Una proprietà fisica, indipendente dai nomi assegnati agli assi. |
| Concatenamento | λd e λq in Wb-turn. | Modello lineare e fattore di scala del riferimento dichiarati. |
| Induttanza | Ld e Lq in H. | Costanti solo nell'ambito dell'approssimazione scelta. |
| Termine di riluttanza | (Ld − Lq)id iq | Il coefficiente di coppia richiede la scalatura e il numero di coppie polari. |
| Segno della coppia | Te con convenzione motore | Non mescolare correnti considerate positive in ingresso e correnti considerate positive in uscita. |
Domande ingegneristiche.
L'uso delle coordinate d-q dimostra la salienza magnetica?
No. Le coordinate possono rappresentare induttanze direzionali sia uguali sia diverse.
p è il numero totale di poli?
No. Nell'espressione della coppia mostrata, p è il numero di coppie di poli.
Ld = Lq implica una coppia elettromagnetica nulla?
No. Il termine relativo al flusso concatenato dei magneti permane quando iq è diverso da zero.
Queste induttanze sono costanti in ogni condizione operativa?
No. La saturazione e l'accoppiamento incrociato possono richiedere modelli del flusso concatenato dipendenti dalla corrente.
La salienza specifica un'impostazione efficiente della corrente?
No. L'equazione spiega i contributi, ma non stabilisce una strategia operativa.
Il rotore MARSTON 50 kW è identificato come una configurazione a magneti interni?
No. La sua architettura PMSG confermata non rivela la disposizione dei magneti né l'induttanza direzionale.
Richiesta tecnica
Discutere la questione tecnica.
La salienza magnetica indica che la risposta magnetica di una macchina dipende dalla direzione rispetto al rotore. Condividi il modello e le informazioni operative o di progettazione applicabili per una discussione tecnica.