స్టార్-సీలింగ్ గణన మరియు శాశ్వత మాగ్నెట్ సింక్రోనస్ ట్రాక్షన్ మెషీన్‌ల అప్లికేషన్‌పై పరిశోధన

నేపథ్యం

పర్మినెంట్ మాగ్నెట్ సింక్రోనస్ మోటార్స్ (PMSMలు) అధిక సామర్థ్యం, ​​శక్తి పొదుపు మరియు విశ్వసనీయత వంటి వాటి ప్రయోజనాల కారణంగా ఆధునిక పరిశ్రమలో మరియు రోజువారీ జీవితంలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి, వాటిని అనేక రంగాలలో ప్రాధాన్య విద్యుత్ పరికరాలుగా మార్చాయి. పర్మనెంట్ మాగ్నెట్ సింక్రోనస్ ట్రాక్షన్ మెషీన్‌లు, అధునాతన నియంత్రణ సాంకేతికతల ద్వారా, మృదువైన ట్రైనింగ్ మోషన్‌ను అందించడమే కాకుండా ఎలివేటర్ కారు యొక్క ఖచ్చితమైన పొజిషనింగ్ మరియు సేఫ్టీ ప్రొటెక్షన్‌ను కూడా సాధిస్తాయి. వారి అద్భుతమైన పనితీరుతో, అవి అనేక ఎలివేటర్ సిస్టమ్‌లలో కీలక భాగాలుగా మారాయి. అయినప్పటికీ, ఎలివేటర్ సాంకేతికత యొక్క నిరంతర అభివృద్ధితో, శాశ్వత మాగ్నెట్ సింక్రోనస్ ట్రాక్షన్ మెషీన్‌ల పనితీరు అవసరాలు పెరుగుతున్నాయి, ముఖ్యంగా "స్టార్-సీలింగ్" సాంకేతికత యొక్క అప్లికేషన్, ఇది పరిశోధన హాట్‌స్పాట్‌గా మారింది.

పరిశోధన సమస్యలు మరియు ప్రాముఖ్యత

శాశ్వత మాగ్నెట్ సింక్రోనస్ ట్రాక్షన్ మెషీన్‌లలో స్టార్-సీలింగ్ టార్క్ యొక్క సాంప్రదాయ మూల్యాంకనం సైద్ధాంతిక గణనలపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు కొలిచిన డేటా నుండి ఉత్పన్నం అవుతుంది, ఇది స్టార్-సీలింగ్ యొక్క అల్ట్రా-ట్రాన్సియెంట్ ప్రక్రియలు మరియు విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రాల యొక్క నాన్‌లీనియారిటీని లెక్కించడానికి కష్టపడుతుంది, ఫలితంగా తక్కువ సామర్థ్యం మరియు ఖచ్చితత్వం ఏర్పడుతుంది. స్టార్-సీలింగ్ సమయంలో తక్షణ పెద్ద కరెంట్ శాశ్వత అయస్కాంతాల యొక్క కోలుకోలేని డీమాగ్నెటైజేషన్ ప్రమాదాన్ని కలిగిస్తుంది, ఇది మూల్యాంకనం చేయడం కూడా కష్టం. పరిమిత మూలకం విశ్లేషణ (FEA) సాఫ్ట్‌వేర్ అభివృద్ధితో, ఈ సమస్యలు పరిష్కరించబడ్డాయి. ప్రస్తుతం, సైద్ధాంతిక గణనలు డిజైన్‌కు మార్గనిర్దేశం చేయడానికి ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి మరియు వాటిని సాఫ్ట్‌వేర్ విశ్లేషణతో కలపడం వలన స్టార్-సీలింగ్ టార్క్ యొక్క వేగవంతమైన మరియు మరింత ఖచ్చితమైన విశ్లేషణను అనుమతిస్తుంది. ఈ కాగితం దాని స్టార్-సీలింగ్ ఆపరేటింగ్ పరిస్థితుల యొక్క పరిమిత మూలకం విశ్లేషణను నిర్వహించడానికి శాశ్వత మాగ్నెట్ సింక్రోనస్ ట్రాక్షన్ మెషీన్‌ను ఉదాహరణగా తీసుకుంటుంది. ఈ అధ్యయనాలు శాశ్వత మాగ్నెట్ సింక్రోనస్ ట్రాక్షన్ మెషీన్‌ల యొక్క సైద్ధాంతిక వ్యవస్థను మెరుగుపరచడంలో సహాయపడటమే కాకుండా ఎలివేటర్ భద్రతా పనితీరును మెరుగుపరచడానికి మరియు పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి బలమైన మద్దతును అందిస్తాయి.

స్టార్-సీలింగ్ కాలిక్యులేషన్స్‌లో ఫినిట్ ఎలిమెంట్ అనాలిసిస్ అప్లికేషన్

అనుకరణ ఫలితాల ఖచ్చితత్వాన్ని ధృవీకరించడానికి, 159 rpm వేగంతో ఇప్పటికే ఉన్న పరీక్ష డేటాతో ట్రాక్షన్ మెషీన్ ఎంపిక చేయబడింది. కొలవబడిన స్థిరమైన-స్థితి స్టార్-సీలింగ్ టార్క్ మరియు వేర్వేరు వేగంతో వైండింగ్ కరెంట్ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి. స్టార్-సీలింగ్ టార్క్ 12 rpm వద్ద గరిష్టంగా చేరుకుంటుంది.

మూర్తి 1: స్టార్-సీలింగ్ యొక్క కొలిచిన డేటా

తరువాత, ఈ ట్రాక్షన్ మెషీన్ యొక్క పరిమిత మూలకం విశ్లేషణ మాక్స్‌వెల్ సాఫ్ట్‌వేర్‌ను ఉపయోగించి నిర్వహించబడింది. మొదట, ట్రాక్షన్ మెషీన్ యొక్క రేఖాగణిత నమూనా స్థాపించబడింది మరియు సంబంధిత పదార్థ లక్షణాలు మరియు సరిహద్దు పరిస్థితులు సెట్ చేయబడ్డాయి. అప్పుడు, విద్యుదయస్కాంత క్షేత్ర సమీకరణాలను పరిష్కరించడం ద్వారా, వివిధ సమయాల్లో శాశ్వత అయస్కాంతాల యొక్క సమయ-డొమైన్ కరెంట్ వక్రతలు, టార్క్ వక్రతలు మరియు డీమాగ్నెటైజేషన్ స్థితులు పొందబడ్డాయి. అనుకరణ ఫలితాలు మరియు కొలిచిన డేటా మధ్య స్థిరత్వం ధృవీకరించబడింది.

ట్రాక్షన్ మెషిన్ యొక్క పరిమిత మూలకం నమూనా యొక్క స్థాపన విద్యుదయస్కాంత విశ్లేషణకు ప్రాథమికమైనది మరియు ఇక్కడ వివరించబడదు. మోటారు యొక్క మెటీరియల్ సెట్టింగులు వాస్తవ వినియోగానికి అనుగుణంగా ఉండాలని నొక్కి చెప్పబడింది; శాశ్వత అయస్కాంతాల యొక్క తదుపరి డీమాగ్నెటైజేషన్ విశ్లేషణను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, శాశ్వత అయస్కాంతాల కోసం నాన్‌లీనియర్ B-H వక్రతలను తప్పనిసరిగా ఉపయోగించాలి. ఈ పేపర్ మ్యాక్స్‌వెల్‌లోని ట్రాక్షన్ మెషిన్ యొక్క స్టార్-సీలింగ్ మరియు డీమాగ్నెటైజేషన్ సిమ్యులేషన్‌ను ఎలా అమలు చేయాలనే దానిపై దృష్టి పెడుతుంది. సాఫ్ట్‌వేర్‌లోని స్టార్-సీలింగ్ బాహ్య సర్క్యూట్ ద్వారా గ్రహించబడుతుంది, నిర్దిష్ట సర్క్యూట్ కాన్ఫిగరేషన్ దిగువ చిత్రంలో చూపబడింది. ట్రాక్షన్ మెషిన్ యొక్క మూడు-దశల స్టేటర్ వైండింగ్‌లు సర్క్యూట్‌లో LPhaseA/B/Cగా సూచించబడతాయి. మూడు-దశల వైండింగ్‌ల యొక్క ఆకస్మిక షార్ట్-సర్క్యూట్ స్టార్-సీలింగ్‌ను అనుకరించడానికి, ఒక సమాంతర మాడ్యూల్ (ప్రస్తుత మూలం మరియు కరెంట్-నియంత్రిత స్విచ్‌తో కూడి ఉంటుంది) ప్రతి దశ వైండింగ్ సర్క్యూట్‌తో సిరీస్‌లో కనెక్ట్ చేయబడింది. ప్రారంభంలో, ప్రస్తుత-నియంత్రిత స్విచ్ తెరిచి ఉంటుంది మరియు మూడు-దశల ప్రస్తుత మూలం వైండింగ్లకు శక్తిని సరఫరా చేస్తుంది. నిర్ణీత సమయంలో, ప్రస్తుత-నియంత్రిత స్విచ్ మూసివేయబడుతుంది, మూడు-దశల ప్రస్తుత మూలాన్ని షార్ట్-సర్క్యూట్ చేస్తుంది మరియు మూడు-దశల వైండింగ్‌లను తగ్గిస్తుంది, షార్ట్-సర్క్యూట్ స్టార్-సీలింగ్ స్థితికి ప్రవేశిస్తుంది.

మూర్తి 2: స్టార్-సీలింగ్ సర్క్యూట్ డిజైన్

ట్రాక్షన్ మెషిన్ యొక్క కొలిచిన గరిష్ట స్టార్-సీలింగ్ టార్క్ 12 rpm వేగానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. అనుకరణ సమయంలో, కొలిచిన వేగంతో సమలేఖనం చేయడానికి వేగం 10 rpm, 12 rpm మరియు 14 rpmగా పరామితి చేయబడింది. అనుకరణ స్టాప్ సమయానికి సంబంధించి, వైండింగ్ ప్రవాహాలు తక్కువ వేగంతో వేగంగా స్థిరపడతాయని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, 2-3 విద్యుత్ చక్రాలు మాత్రమే సెట్ చేయబడ్డాయి. ఫలితాల సమయ-డొమైన్ వక్రరేఖల నుండి, లెక్కించబడిన స్టార్-సీలింగ్ టార్క్ మరియు వైండింగ్ కరెంట్ స్థిరీకరించబడిందని నిర్ధారించవచ్చు. 12 rpm వద్ద స్థిరమైన-స్థితి స్టార్-సీలింగ్ టార్క్ 5885.3 Nm వద్ద అతిపెద్దదని, ఇది కొలిచిన విలువ కంటే 5.6% తక్కువగా ఉందని అనుకరణ చూపించింది. కొలిచిన వైండింగ్ కరెంట్ 265.8 A, మరియు అనుకరణ కరెంట్ 251.8 A, అనుకరణ విలువ కొలిచిన విలువ కంటే 5.6% తక్కువగా ఉంది, డిజైన్ ఖచ్చితత్వ అవసరాలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.

మూర్తి 3: పీక్ స్టార్-సీలింగ్ టార్క్ మరియు వైండింగ్ కరెంట్

ట్రాక్షన్ మెషీన్లు భద్రత-క్లిష్టమైన ప్రత్యేక పరికరాలు, మరియు శాశ్వత మాగ్నెట్ డీమాగ్నెటైజేషన్ వాటి పనితీరు మరియు విశ్వసనీయతను ప్రభావితం చేసే కీలక కారకాల్లో ఒకటి. ప్రమాణాలను మించి తిరుగులేని డీమాగ్నెటైజేషన్ అనుమతించబడదు. ఈ పేపర్‌లో, స్టార్-సీలింగ్ స్థితిలో షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్‌ల ద్వారా ప్రేరేపించబడిన రివర్స్ అయస్కాంత క్షేత్రాల క్రింద శాశ్వత అయస్కాంతాల యొక్క డీమాగ్నెటైజేషన్ లక్షణాలను అనుకరించడానికి Ansys మాక్స్‌వెల్ సాఫ్ట్‌వేర్ ఉపయోగించబడుతుంది. వైండింగ్ కరెంట్ ట్రెండ్ నుండి, స్టార్-సీలింగ్ సమయంలో ప్రస్తుత శిఖరం 1000 A కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు 6 విద్యుత్ చక్రాల తర్వాత స్థిరీకరించబడుతుంది. మాక్స్‌వెల్ సాఫ్ట్‌వేర్‌లోని డీమాగ్నెటైజేషన్ రేటు శాశ్వత అయస్కాంతాల యొక్క అవశేష అయస్కాంతత్వం యొక్క నిష్పత్తిని డీమాగ్నెటైజింగ్ ఫీల్డ్‌కు బహిర్గతం చేసిన తర్వాత వాటి అసలు అవశేష అయస్కాంతత్వానికి ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది; 1 విలువ డీమాగ్నెటైజేషన్ లేదని సూచిస్తుంది మరియు 0 పూర్తి డీమాగ్నెటైజేషన్ సూచిస్తుంది. డీమాగ్నెటైజేషన్ కర్వ్‌లు మరియు కాంటౌర్ మ్యాప్‌ల నుండి, శాశ్వత మాగ్నెట్ డీమాగ్నెటైజేషన్ రేటు 1, ఎటువంటి డీమాగ్నెటైజేషన్ గమనించబడలేదు, అనుకరణ ట్రాక్షన్ మెషిన్ విశ్వసనీయత అవసరాలకు అనుగుణంగా ఉందని నిర్ధారిస్తుంది.

మూర్తి 4: రేట్ స్పీడ్‌లో స్టార్-సీలింగ్ కింద వైండింగ్ కరెంట్ యొక్క టైమ్-డొమైన్ కర్వ్

మూర్తి 5: డీమాగ్నెటైజేషన్ రేట్ కర్వ్ మరియు డీమాగ్నెటైజేషన్ కాంటౌర్ మ్యాప్ ఆఫ్ పర్మనెంట్ అయస్కాంతాలు

డీపెనింగ్ మరియు ఔట్‌లుక్

అనుకరణ మరియు కొలత రెండింటి ద్వారా, ట్రాక్షన్ మెషిన్ యొక్క స్టార్-సీలింగ్ టార్క్ మరియు శాశ్వత మాగ్నెట్ డీమాగ్నెటైజేషన్ ప్రమాదాన్ని సమర్థవంతంగా నియంత్రించవచ్చు, పనితీరు ఆప్టిమైజేషన్‌కు బలమైన మద్దతును అందిస్తుంది మరియు ట్రాక్షన్ మెషిన్ యొక్క సురక్షితమైన ఆపరేషన్ మరియు దీర్ఘాయువును నిర్ధారిస్తుంది. ఈ కాగితం శాశ్వత మాగ్నెట్ సింక్రోనస్ ట్రాక్షన్ మెషీన్‌లలో స్టార్-సీలింగ్ టార్క్ మరియు డీమాగ్నెటైజేషన్ యొక్క గణనను అన్వేషించడమే కాకుండా ఎలివేటర్ భద్రత మరియు పనితీరు ఆప్టిమైజేషన్ మెరుగుదలని బలంగా ప్రోత్సహిస్తుంది. ఇంటర్ డిసిప్లినరీ సహకారం మరియు ఎక్స్ఛేంజీల ద్వారా ఈ రంగంలో సాంకేతిక పురోగతి మరియు వినూత్న పురోగతుల కోసం మేము ఎదురుచూస్తున్నాము. శాశ్వత మాగ్నెట్ సింక్రోనస్ ట్రాక్షన్ మెషీన్‌ల పనితీరును పెంపొందించడానికి మరియు ఎలివేటర్‌ల సురక్షిత ఆపరేషన్‌ను నిర్ధారించడానికి వివేకం మరియు ప్రయత్నాలను అందించడానికి మరింత మంది పరిశోధకులు మరియు అభ్యాసకులను కూడా మేము ఈ ఫీల్డ్‌పై దృష్టి పెట్టాలని పిలుస్తున్నాము.