מדוע בקרה מגנטית חלשה נחוצה למנועים במהירות גבוהה?

01. MTPA ו-MTPV
מנוע סינכרוני מגנט קבוע הוא התקן ההנעה העיקרי של תחנות כוח לרכבי אנרגיה חדשים בסין. ידוע היטב שבמהירויות נמוכות, מנוע סינכרוני מגנט קבוע מאמץ בקרת יחס זרם מומנט מקסימלי, כלומר בהינתן מומנט, הזרם המסונתז המינימלי משמש להשגתו, ובכך ממזער את אובדן הנחושת.

אז במהירויות גבוהות, איננו יכולים להשתמש בעקומות MTPA לבקרה, עלינו להשתמש ב-MTPV, שהוא יחס מתח מומנט מקסימלי, לבקרה. כלומר, במהירות מסוימת, לגרום למנוע להפיק את המומנט המקסימלי. על פי מושג הבקרה בפועל, בהינתן מומנט, ניתן להשיג את המהירות המקסימלית על ידי התאמת iq ו-id. אז היכן המתח מוחזר? מכיוון שזוהי המהירות המקסימלית, מעגל גבול המתח קבוע. רק על ידי מציאת נקודת ההספק המקסימלית על מעגל גבול זה ניתן למצוא את נקודת המומנט המקסימלית, שהיא שונה מ-MTPA.

02. תנאי נהיגה

בדרך כלל, במהירות נקודת המפנה (הידועה גם כמהירות הבסיס), השדה המגנטי מתחיל להיחלש, שהיא נקודה A1 באיור הבא. לכן, בנקודה זו, הכוח האלקטרו-מניע ההפוך יהיה גדול יחסית. אם השדה המגנטי אינו חלש בשלב זה, בהנחה שעגלת הדחיפה נאלצת להגביר את המהירות, הוא יכריח את ה-iq להיות שלילי, לא מסוגל להפיק מומנט קדימה, וייאלץ להיכנס למצב של ייצור חשמל. כמובן, נקודה זו לא ניתן למצוא בגרף זה, מכיוון שהאליפסה מתכווצת ואינה יכולה להישאר בנקודה A1. אנו יכולים רק להפחית את ה-iq לאורך האליפסה, להגדיל את ה-id ולהתקרב לנקודה A2.

03. תנאי ייצור חשמל

מדוע ייצור חשמל דורש גם מגנטיות חלשה? האם לא כדאי להשתמש במגנטיות חזקה כדי לייצר IQ גדול יחסית בעת ייצור חשמל במהירויות גבוהות? זה לא אפשרי מכיוון שבמהירויות גבוהות, אם אין שדה מגנטי חלש, הכוח האלקטרו-מניע ההפוך, הכוח האלקטרו-מניע של השנאי וכוח האלקטרו-מניע העכבתי עשויים להיות גדולים מאוד, ועולים בהרבה על מתח אספקת החשמל, וכתוצאה מכך השלכות נוראיות. מצב זה הוא ייצור חשמל בלתי מבוקר באמצעות יישור SPO! לכן, תחת ייצור חשמל במהירות גבוהה, יש לבצע גם מגנטיזציה חלשה, כך שניתן יהיה לשלוט במתח המהפך שנוצר.

נוכל לנתח זאת. בהנחה שבלימה מתחילה בנקודת הפעולה המהירה B2, שהיא בלימת משוב, והמהירות יורדת, אין צורך במגנטיות חלשה. לבסוף, בנקודה B1, ה-iq וה-id יכולים להישאר קבועים. עם זאת, ככל שהמהירות יורדת, ה-iq השלילי שנוצר על ידי הכוח האלקטרו-מניע ההפוך יהפוך לפחות ופחות מספק. בנקודה זו, יש צורך בפיצוי הספק כדי להיכנס לבלימת צריכת אנרגיה.

04. סיכום

בתחילת לימוד מנועים חשמליים, קל להיות מוקפים בשני מצבים: הנעה וייצור חשמל. למעשה, עלינו לחרוט תחילה את עיגולי MTPA ו-MTPV במוחנו, ולהכיר בכך שה-iq וה-id בשלב זה הם מוחלטים, המתקבלים על ידי התחשבות בכוח האלקטרומגנטי ההפוך.

אז, לגבי האם iq ו-id נוצרים בעיקר על ידי מקור הכוח או על ידי כוח אלקטרו-מניע הפוך, זה תלוי בממיר כדי להשיג ויסות. ל-iq ול-id יש גם מגבלות, והוויסות לא יכול לחרוג משני מעגלים. אם חורגים ממעגל מגבלת הזרם, ה-IGBT יינזק; אם חורגים ממעגל מגבלת המתח, ספק הכוח יינזק.

בתהליך ההתאמה, ה-iq וה-id של המטרה, כמו גם ה-iq וה-id בפועל, הם קריטיים. לכן, שיטות כיול משמשות בהנדסה כדי לכייל את יחס ההקצאה המתאים של ה-id של ה-iq במהירויות שונות ובמומנטים שונים של המטרה, על מנת להשיג את היעילות הטובה ביותר. ניתן לראות שלאחר סיבוב, ההחלטה הסופית עדיין תלויה בכיול ההנדסי.