البحث عن حساب تحريك النجوم وتطبيق آلات الجر المتزامنة المغناطيس الدائم

خلفية

تستخدم المحركات المتزامنة الدائمة للمغناطيس (PMSMS) على نطاق واسع في الصناعة الحديثة والحياة اليومية بسبب مزاياها عالية الكفاءة ، وتوفير الطاقة ، والموثوقية ، مما يجعلها معدات الطاقة المفضلة في العديد من المجالات. لا توفر آلات الجر المتزامنة الدائمة للمغناطيس ، من خلال تقنيات التحكم المتقدمة ، حركة رفع سلسة فحسب ، بل توفر أيضًا تحديدًا دقيقًا وحماية أمان لسيارة المصعد. مع أدائهم الممتاز ، أصبحوا مكونات رئيسية في العديد من أنظمة المصاعد. ومع ذلك ، مع التطوير المستمر لتكنولوجيا المصاعد ، تتزايد متطلبات الأداء لآلات الجر المتزامنة المغناطيس الدائمة ، وخاصة تطبيق تقنية "تحطيم النجوم" ، والتي أصبحت نقطة ساخنة للبحث.

قضايا البحث والأهمية

يعتمد التقييم التقليدي لعزم الدوران الذي يحمل النجوم في آلات الجر المتزامنة الدائمة للمغناطيس على الحسابات النظرية والاشتقاق من البيانات المقاسة ، والتي تكافح من أجل حساب العمليات المتغيرة للغاية لختم النجوم وعدم الخطية للحقول الكهرومغناطيسية ، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة والدقة. يشكل التيار الكبير الفوري أثناء تحريك النجوم خطرًا لا رجعة فيه للمغناطيس الدائم ، والذي يصعب تقييمه أيضًا. مع تطوير برنامج تحليل العناصر المحدودة (FEA) ، تمت معالجة هذه المشكلات. حاليًا ، يتم استخدام الحسابات النظرية أكثر لتوجيه التصميم ، والدمج بينها مع تحليل البرمجيات ، يتيح تحليلًا أسرع وأكثر دقة لعزم الدوران الذي يحمل النجوم. تأخذ هذه الورقة آلة جر متزامنة دائمة المغناطيس كمثال لإجراء تحليل العناصر المحدودة لظروف التشغيل التي تضع النجوم. لا تساعد هذه الدراسات فقط في إثراء النظام النظري لآلات الجر المتزامنة المغناطيسية الدائمة ، بل توفر أيضًا دعمًا قويًا لتحسين أداء سلامة المصاعد وتحسين الأداء.

تطبيق تحليل العناصر المحدودة في حسابات تحريك النجوم

للتحقق من دقة نتائج المحاكاة ، تم تحديد جهاز الجر مع بيانات الاختبار الحالية ، مع سرعة مصنفة قدرها 159 دورة في الدقيقة. عزم الدوران المستقرة للحالة المستقرة والتيار المتعرج بسرعات مختلفة هي كما يلي. يصل عزم الدوران الذي يحمل النجوم إلى الحد الأقصى له عند 12 دورة في الدقيقة.

الشكل 1: البيانات المقاسة لختم النجوم

بعد ذلك ، تم إجراء تحليل العناصر المحدودة لآلة الجر باستخدام برنامج Maxwell. أولاً ، تم إنشاء النموذج الهندسي لآلة الجر ، وتم تعيين خصائص المواد المقابلة وظروف الحدود. ثم ، من خلال حل معادلات المجال الكهرومغناطيسي ، تم الحصول على منحنيات تيار المجال الزمني ، ومنحنيات عزم الدوران ، وحالات إزالة المغناطيسية من المغناطيس الدائم في أوقات مختلفة. تم التحقق من الاتساق بين نتائج المحاكاة والبيانات المقاسة.

يعد إنشاء نموذج العناصر المحدودة لآلة الجر أمرًا أساسيًا للتحليل الكهرومغناطيسي ولن يتم وضعه هنا. تم التأكيد على أن إعدادات المواد للمحرك يجب أن تتوافق مع الاستخدام الفعلي ؛ بالنظر إلى تحليل إزالة المغناطيسية اللاحقة للمغناطيس الدائم ، يجب استخدام منحنيات B-H غير الخطية للمغناطيس الدائم. تركز هذه الورقة على كيفية تنفيذ محاكاة تحريك النجوم وتزوير المغناطيسية لآلة الجر في ماكسويل. يتم تحقيق ختم النجوم في البرنامج من خلال دائرة خارجية ، مع تكوين الدائرة المحدد في الشكل أدناه. يتم الإشارة إلى لفات الثقة ثلاثية المراحل لآلة الجر كـ LPHASEA/B/C في الدائرة. لمحاكاة خلاصة النجوم القصيرة للدائرة القصيرة لللفات الثلاثية ، يتم توصيل وحدة موازية (تتكون من مصدر تيار ومفتاح يتم التحكم فيها الحالي) في سلسلة مع كل دائرة لف الطور. في البداية ، يكون المفتاح الذي يتم التحكم فيه الحالي مفتوحًا ، ويوفر المصدر الحالي ثلاثي الطور القدرة على اللفات. في وقت محدد ، يتم إغلاق المفتاح الذي يتم التحكم فيه الحالي ، وقصيرة الدائرة المصدر الحالي ثلاثي الطور واختصار اللفات الثلاثية المراحل ، ودخول حالة تحريك النجوم القصيرة.

الشكل 2: تصميم دائرة تحريك النجوم

يتوافق عزم الدوران الأقصى المقيس للنجوم لآلة الجر مع سرعة 12 دورة في الدقيقة. أثناء المحاكاة ، تم تحديد سرعات على أنها 10 دورة في الدقيقة و 12 دورة في الدقيقة و 14 دورة في الدقيقة لتتماشى مع السرعة المقاسة. فيما يتعلق بوقت توقف المحاكاة ، بالنظر إلى أن التيارات المتعرجة تستقر بشكل أسرع عند السرعات المنخفضة ، تم تعيين 2-3 دورات كهربائية فقط. من منحنيات النتائج الزمنية للنتائج ، يمكن الحكم على أن عزم الدوران المحسوب النجوم والتيار المتعرج قد استقروا. أظهرت المحاكاة أن عزم دوران النجوم المستقرة عند 12 دورة في الدقيقة كان الأكبر ، عند 5885.3 نانومتر ، وهو أقل بنسبة 5.6 ٪ من القيمة المقاسة. كان تيار اللف المقاس 265.8 أ ، وكان التيار المحاكاة 251.8 أ ، مع قيمة المحاكاة أيضًا أقل بنسبة 5.6 ٪ من القيمة المقاسة ، وتلبية متطلبات دقة التصميم.

الشكل 3: ذروة عزم الدوران النجوم والتيار المتعرج

تعتبر آلات الجر هي معدات خاصة حرجة السلامة ، كما أن إزالة المغناطيسية المغناطيسية الدائمة هي واحدة من العوامل الرئيسية التي تؤثر على أدائها وموثوقيتها. لا يمكن السماح بتزوير المغناطيسية التي لا رجعة فيها. في هذه الورقة ، يتم استخدام برنامج Ansys Maxwell لمحاكاة خصائص إزالة المغناطيسية للمغناطيس الدائم تحت الحقول المغناطيسية العكسية التي تسببها التيارات القصيرة في حالة تحريك النجوم. من الاتجاه الحالي المتعرج ، تتجاوز الذروة الحالية 1000 A في لحظة تحريك النجوم وتستقر بعد 6 دورات كهربائية. يمثل معدل إزالة المغناطيسية في برنامج Maxwell نسبة المغناطيسية المتبقية للمغناطيس الدائم بعد التعرض لحقل إزالة المغناطيسية إلى المغناطيسية المتبقية الأصلية ؛ تشير قيمة 1 إلى عدم المغناطيسية ، و 0 تشير إلى إزالة المغناطيسية الكاملة. من منحنيات demagnetization وخرائط الكنتور ، يكون معدل إزالة المغناطيسية الدائمة 1 ، مع عدم وجود مغناطيسية ، مما يؤكد أن آلة الجر المحاكاة تلبي متطلبات الموثوقية.

الشكل 4: منحنى المجال الزمني للتيار اللف تحت إمكانية تحريك النجوم في السرعة المقدرة

الشكل 5: منحنى معدل إزالة المغناطيسية وخريطة محيط المغناطيسية للمغناطيس الدائم

تعميق وتوقعات

من خلال كل من المحاكاة والقياس ، يمكن التحكم بشكل فعال في عزم الدوران الذي يحمل النجوم لآلة الجر وخطر إزالة المغناطيسية الدائمة بشكل فعال ، مما يوفر دعمًا قويًا لتحسين الأداء وضمان التشغيل الآمن وطول عمر آلة الجر. لا تستكشف هذه الورقة حساب عزم الدوران وتحديد النجوم فقط في آلات الجر المتزامنة المغناطيسية الدائمة ولكن أيضًا تعزز بشدة تحسين سلامة المصعد وتحسين الأداء. نتطلع إلى تقدم التقدم التكنولوجي والانجازات المبتكرة في هذا المجال من خلال التعاون والتبادلات متعددة التخصصات. ندعو أيضًا المزيد من الباحثين والممارسين للتركيز على هذا المجال ، والمساهمة في الحكمة والجهود المبذولة لتعزيز أداء آلات الجر المتزامنة المغناطيس الدائمة وضمان التشغيل الآمن للمصاعد.