电机磁饱和问题

xiaomutongzhang

标准答案 发表于 2014-12-19 20:18
这辈分整得似乎有点乱！一方面叫五叔，又说小妹怎么着怎么着的，到底是个神马辈分关系？？？

呵呵，前几天有个任务，出于保险起见，用实验室里50000MW的老永磁同步电机来测试，那知这台工作了好多年老电机有点不正常，十分不给力，本来烧香拜佛期望它出力10N完成任务就行，结果上电出力1N后就死机冒烟；后来上电再次测试，越发严重，开始正反乱转，差点飞车，险些把负载设备给弄坏，幸亏实验室的继电保护设备先跳闸+保险丝也熔断了；苦恼之余，无意之中用两瓶水浇了一下，发现好了一点，不过还是有点不给力，老达不到额定功率，转速慢，效率不高！
研究总结了一下，原来，是工作太久磁路严重饱和了，浇点水有增加电机铁芯导磁能力～～改天用冲了盆水试试，说不定工作会正常一点。不过，还担心电机绕组因水漏电烧坏了（毕竟不是双水内冷电机呀）——那就惨了，老板肯定要扣我工资的，那可是50000MW的电机哟，价格超级昂贵，极品电机了，有几家公司的实验室能买得起？？！！
你们有没有发现这样的事情？可以发表文章了！期望大家在这方面多研究总结一下哈！我入行不深，在花时间研究一下！
求助，各位大哥大叔，或许你们什么其他好的更好解决方法？？

标准答案

xiaomutongzhang 发表于 2014-12-20 09:42
呵呵，前几天有个任务，出于保险起见，用实验室里50000MW的老永磁同步电机来测试，那知这台工作了好 ...

你别吓唬我，50000MW？？？？还是永磁的？？？？这不仅是“有几家公司的实验室能买得起？？！！”的问题，更主要的是买不着！！！据老夫所知，目前全世界好像还木有这么大的电机呢，更别说是永磁的了！这么大的电机你两瓶水就把它发烧的病治好了？？？啧啧啧！这么大的电机你让“它出力10N完成任务就行，结果上电出力1N后就死机冒烟”？？？你知道“1N”是个什么概念吗？你的一本教科书大概也得“3N”重！你知道“50000MW”是个什么概念吗？我告诉你三峡电站的电机也只有700MW，与你那50000MW比，三峡电站的电机也只有你们实验室这台电机的1/71,你这不是要吓死我吗？？？

张老五

xiaomutongzhang 发表于 2014-12-20 09:42
呵呵，前几天有个任务，出于保险起见，用实验室里50000MW的老永磁同步电机来测试，那知这台工作了好 ...

50000MW？太牛了，看来我得叫你叔才对

xiaomutongzhang

张老五 发表于 2014-12-20 22:11
50000MW？太牛了，看来我得叫你叔才对

哎哟，五叔叫俺姑奶奶——折寿呀，受不起，受不起，断然受不起，人家才20出头.......
叫俺小妹觉得亏本，那就叫俺小妹妹吧；
如果还是不行，小彤吧，或者小娃娃也行！


这是第一篇电机世界里的时文，就像美国科幻大片一样，源于现实，通过比喻夸张的手法达到一定“艺术"效果。{:soso_e120:}{:soso_e121:}  {:soso_e120:}

zengxiaodong

shsjhs2013 发表于 2014-7-5 20:28
碰到问题的是直流无刷电机。
电机定子激励电流增加到一定程度后再增加，其相应的输出扭矩增加不显著或增加 ...

给你一个6槽7极最简电机的实例，原电机在200%额定电流时转矩只有2600牛米（额定1900牛米），几经改进达到了3049牛米（但还不是最终方案），下面是200%额定电流时的电磁场计算结果。








可见，磁力线严重扭斜，同时齿部饱和也很明显，特别是磁极边缘处磁密也达到较高的数值。


             SUMMARY OF TORQUE BY VIRTUAL WORK
Load Step Number:       1.
Substep Number:         1.
Time:             0.1000E+01
Units for Torque:    (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR    -0.60984E+04
__________________________________                                      
          SUMMARY OF TORQUE BY MAXWELL STRESS TENSOR
Units for Torque:  (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR     -0.60575E+04
__________________________________                                      
Note: Torque is calculated about the Global Cartesian +Z axis.         
___________________________________________________________________     

xiaomutongzhang

zengxiaodong 发表于 2014-12-21 10:46
给你一个6槽7极最简电机的实例，原电机在200%额定电流时转矩只有2600牛米（额定1900牛米），几经改进达 ...

老师果然厉害又热心，谢谢老师！从老师的回贴中，见到学到很多东西！！{:soso_e160:}

zengxiaodong

xiaomutongzhang 发表于 2014-12-21 11:39
老师果然厉害又热心，谢谢老师！从老师的回贴中，见到学到很多东西！！

我感觉你那个单位可能搞错了，一般实验室里电机功率的单位是kW，几乎不会用MW这个单位，5000MW应是5000kW，不知我的猜想对吗？{:soso_e139:}

标准答案

zengxiaodong 发表于 2014-12-21 10:46
给你一个6槽7极最简电机的实例，原电机在200%额定电流时转矩只有2600牛米（额定1900牛米），几经改进达 ...

给你一个6槽7极最简电机的实例，原电机在200%额定电流时转矩只有2600牛米（额定1900牛米），几经改进达到了3049牛米（但还不是最终方案），下面是200%额定电流时的电磁场计算结果。

请问曾老师，你后面计算的那些图是你优化前还是优化后的？如果是优化前的，那么优化后的又是怎样？你怎么优化的？优化的效果又怎么看？如果是优化后的，那么优化前的又是怎样？怎么优化的？优化的效果又怎么看？你对这台电机的优化是你说的增大槽口还是增加了极数？亦或是“超前角控制技术”？

标准答案

zengxiaodong 发表于 2014-12-21 11:54
我感觉你那个单位可能搞错了，一般实验室里电机功率的单位是kW，几乎不会用MW这个单位，5000MW应是5000 ...

曾老师猜的也许靠谱些，但作为大学的实验室，恐怕5000kW的永磁电机也不会有，更何况你还给少了个0，他说的是“50000MW”！是4个0！！！另外，即使是5000kW的永磁电机，“本来烧香拜佛期望它出力10N完成任务就行，结果上电出力1N后就死机冒烟”；这句话也严重的不靠谱！后面说“苦恼之余，无意之中用两瓶水浇了一下，发现好了一点”就更不靠谱了！我猜他用的那台电机也就是50W，最多也不会超过5kW！如果是这样，那他说的“价格超级昂贵，极品电机了，有几家公司的实验室能买得起？？！！”未免太夸张了！由此可见，该学生作为一个硕士研究生，缺乏最基本的概念！为他们导师感到悲哀。

zengxiaodong

标准答案 发表于 2014-12-21 12:04
给你一个6槽7极最简电机的实例，原电机在200%额定电流时转矩只有2600牛米（额定1900牛米），几经改进达到 ...

这个是优化中的结果，我在帖子里已经说明了！

至于增加极数前的结果，已经删除了，但我可以提供后续过程的优化结果，最后200%电流转矩达到3217牛米。




             SUMMARY OF TORQUE BY VIRTUAL WORK
Load Step Number:       1.
Substep Number:         1.
Time:             0.1000E+01
Units for Torque:    (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR     -0.62500E+04
__________________________________                                      
          SUMMARY OF TORQUE BY MAXWELL STRESS TENSOR
Units for Torque:  (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR     -0.62023E+04
__________________________________                                      
Note: Torque is calculated about the Global Cartesian +Z axis.         
___________________________________________________________________     

zengxiaodong

标准答案 发表于 2014-12-21 12:04
给你一个6槽7极最简电机的实例，原电机在200%额定电流时转矩只有2600牛米（额定1900牛米），几经改进达到 ...

SUMMARY OF TORQUE BY VIRTUAL WORK
Load Step Number:       1.
Substep Number:         1.
Time:             0.1000E+01
Units for Torque:    (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR    -0.63654E+04
__________________________________                                      
          SUMMARY OF TORQUE BY MAXWELL STRESS TENSOR
Units for Torque:  (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR     -0.63117E+04
__________________________________                                      
Note: Torque is calculated about the Global Cartesian +Z axis.         
___________________________________________________________________     

zengxiaodong

标准答案 发表于 2014-12-21 12:04
给你一个6槽7极最简电机的实例，原电机在200%额定电流时转矩只有2600牛米（额定1900牛米），几经改进达到 ...

            SUMMARY OF TORQUE BY VIRTUAL WORK
Load Step Number:       1.
Substep Number:         1.
Time:             0.1000E+01
Units for Torque:    (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR     -0.64352E+04
__________________________________                                      
          SUMMARY OF TORQUE BY MAXWELL STRESS TENSOR
Units for Torque:  (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR     -0.63708E+04
__________________________________                                      
Note: Torque is calculated about the Global Cartesian +Z axis.         
___________________________________________________________________     

zengxiaodong

标准答案 发表于 2014-12-21 12:04
给你一个6槽7极最简电机的实例，原电机在200%额定电流时转矩只有2600牛米（额定1900牛米），几经改进达到 ...

最后就是增加极数，因为冲片人家不让动{:soso_e133:} 。
另外，超前角控制技术也不是电机设计工程师能够实现的，是要靠变频器才能落实的，但是，作为一般规律而言，饱和程度越大超前角控制的效果也就越好。

有一次在现场，载重汽车爬坡怎么也爬不上去，是爱默生的变频器，他们的调试人员反复弄了一整天都不行，下结论说电机不行，后来我到现场只改了一下磁极原点角度，偏移了15度，一下就爬上去了，搞得业主把爱默生的人臭骂了一顿。事实上，只要是单向载荷运转的情况，最好的角度就不是零度，而是超前一个角度，可在变频器上手动设置，但这个方法对于双向载荷的情况就不行，因为载荷换向后偏移角度的方向也要变，否则会导致另一个方向的转矩能力更差！

xiaomutongzhang

标准答案 发表于 2014-12-21 12:14
曾老师猜的也许靠谱些，但作为大学的实验室，恐怕5000kW的永磁电机也不会有，更何况你还给少了个0，他 ...

哈哈，大叔——发现搞电机的人都好呆哟，搞的时间越长越没有艺术细胞！{:soso_e101:} {:soso_e121:}

这是我这个小娃娃，突发奇想，弄的可能是第一篇”电机世界里“的”时文“，就像美国科幻大片一样，源于现实，通过”比喻+夸张“的手法，将事物极端化，其实现根本不存在，从而达到一定的“艺术"效果。

见过鲁讯的文章没有？鲁讯笔头可以杀人哟！！偶尔读读，可能陶冶人的情操哟！！  

这是一段比喻性的小短文！

不针对任何人，大家当娱乐就行！！{:soso_e120:} {:soso_e120:}

xiaomutongzhang

zengxiaodong 发表于 2014-12-21 11:54
我感觉你那个单位可能搞错了，一般实验室里电机功率的单位是kW，几乎不会用MW这个单位，5000MW应是5000 ...

老师，这里没有什么错！

这可能是第一篇“电机世界里”的“时文”，就像美国科幻大片一样，源于现实，通过“比喻夸张”的手法达到一定“艺术"效果。  

如果是文科生，可能知道我在写什么！
如果是理科生，可能就觉得莫名其妙——怎么可能？

嘿嘿，我这小娃娃写着玩的！

xiaomutongzhang

zengxiaodong 发表于 2014-12-21 13:30
最后就是增加极数，因为冲片人家不让动 。
另外，超前角控制技术也不是电机设计工程师能 ...

“改了一下磁极原点角度”
老师太强大了。

这个第一次听说，太神奇了，老师能不能将“磁极原点角度”细说一下？和"改了一下磁极原点角度“的原理？{:soso_e160:} {:soso_e160:}

洗耳恭听！

就是”超前角控制技术“？？？

zengxiaodong

xiaomutongzhang 发表于 2014-12-21 13:58
“改了一下磁极原点角度”
老师太强大了。

按照理论，对于隐极式同步电机（如表面式永磁电机）来说，最大转矩电流控制，就是Id=0控制，也就是电流矢量应与交轴重合，此时产生相同转矩的前提下所用的电流最小，但这只是理论，实际电机并非如此，无论是数值计算还是实际试验，都可以证明Id=0控制，不是最大转矩电流控制，而是要施加适当的直轴去磁电流，才能实现最大的转矩电流比，对于凸极电机（如嵌入式永磁电机）也是如此，这就是超前角控制的理论基础。


怎么实现“超前角控制”呢？很显然，就是根据电机的特性在不同交轴电流的基础上，施加恰当的直轴电流，这应由变频器的控制算法来实现。但是，现实上的变频器多数是Id=0控制模式，也就是根据转子位置传感器的信号，直接检测出直轴（和交轴）的位置，在此基础上将电流矢量定向到交轴上！

转子位置传感器与转子的联接是随意的，因此，变频器在运行前都会有一个初始对位的过程，以确定转子磁极与编码器Z信号（或者U、V、W信号，R信号，C、D信号等等）的相对位置关系，并把结果储存到变频器内部，供控制程序调用，这个数值是用户可以读取的，也是用户可以修改的，那么我们就可以人为改变这个数值，使得矢量控制时定向“错误”到我们希望的位置上！下面就是前面帖子给出过的根据数值计算结果拟合出来的按照电流最小原则，最佳控制的超前角度图。要充分利用这张图只有变频器自动实现，而手动实现的话，只能取一个确定的数值，例如为了满足200%超载的要求，取图中14.8度，这样在低于这个电流时，其实已不是最优效果了，这虽是无可奈何却仍是可以接受的！

zengxiaodong

对于方波型无刷直流电机而言，除非驱动器有超前角度的设置选项，否则就只能设法改变霍尔传感器的空间位置了，而这实施起来并不是举手之劳......



为了加深理解，我们也可以进行“滞后角控制”，看看会发生什么效果？


第一列是额定电流的倍数，从5%~200%，以后各列就是不同滞后控制角下的转矩，0~17度。







可见滞后的角度越多，在大负载时磁路就会越饱和，导致同样的电流下转矩下降越多。同样17度，超前转矩3302Nm，滞后转矩2905Nm，相差13.66%之多！

张老五

xiaomutongzhang 发表于 2014-12-21 13:30
哈哈，大叔——发现搞电机的人都好呆哟，搞的时间越长越没有艺术细胞！  
...

这段话连续发过三四遍了吧，有灌水的味道
另外，讨论技术问题请严谨对待，要搞笑请到娱乐版发帖

张老五

zengxiaodong 发表于 2014-12-21 15:23
对于方波型无刷直流电机而言，除非驱动器有超前角度的设置选项，否则就只能设法改变霍尔传感器的空间位置了 ...

第四次肯请曾老师给扫下盲
请问曾老师，您那个电机改过极数后，负荷如何变化，控制如何变化？