Sähkökoneen vääntömomentin määrittäminen

Kestomagneetteja hyödyntävän sähkömoottorin ohjausalgoritmi vaikuttaa merkittävästi[br]sähkömoottorilta saatavaan vääntömomenttiin. Ohjausalgoritmi jakaa sähkökomoottoriin[br]syötettävän kokonaisvirran [math]i_{kok}[/math] moottorin sisällä kahdeksi eri virtakomponentiksi,[br]joiden yhdistelmä määrittää sähkömoottorilta saatavan vääntömomentin [math]T[/math].[br][br]Kestomagneetteja hyödyntävän sähkömoottorin vääntömomentti saadaan määritettyä[br]alla olevan yhtälön avulla[br][br][math]T=\frac{3p}{2}[(L_d−L_q)i_di_q+ψ_{PM}i_q].[/math][br][br]Muuttujat [math]p,L_d,L_qjaψ_{PM}[/math] ovat vakioarvoja (parametreja), jotka riippuvat käytössä[br]olevasta moottorista. [math]p[/math] on moottorin käämityksestä riippuva napapariluku, [math]L_d[/math] ja [math]L_q[/math] moottorin induktanssit ja [math]\psi_{PM}[/math] kestomagneettien muodostama käämivuo.[br][br]p = 7[br]Ld = 1.2 mH[br]Lq = 1.3 mH[br]ψ_{PM} = 0.23 Vs[br]
Sähkömoottoriin syötettävä kokonaisvirta [math]i_{kok}[/math] jakaantuu siis sähkömoottorin sisällä[br]kahdeksi eri virtakomponentiksi i[sub]d[/sub] ja i[sub]q[/sub]. Kokonaisvirran suuruus[br][br][math]i_{kok}=\sqrt{i^2_d+i^2_q}[/math][br][br]Määritetään algoritmin avulla, millä tavalla syötetyn kokonaisvirran on jakaannuttava[br]sähkömoottorin sisällä eri virtakomponenteiksi i[sub]d[/sub] ja i[sub]q[/sub], jotta sähkömoottorin hyötysuhde[br]olisi syötetyllä virralla paras mahdollinen. Sähkömoottorin hyötysuhde on suurin[br]silloin, kun moottoriin syötetävällä virralla saadaan mahdollisimman suuri vääntömomentti [math]\left(\eta=\frac{T\Omega}{T\Omega+RI_{kok}^2}\right)[/math]. Sähkömoottoriin syötettävä kokonaisvirta i[sub]kok[/sub] = 100 A.[br][br]Määritetään ensin virran i[sub]d[/sub] arvot, joilla vääntömomentti T lasketaan. Vääntömomentti lasketaan esim. virran i[sub]d[/sub] arvoilla -100, 99, 98 ... 98, 99, 100. Virran i_q arvo saadaan ratkaistua yhtälöstä [br][br][math]i_{kok} =\sqrt{i^2_d + i^2_q}=100\,A \Rightarrow i_q =\sqrt{(100\,A)^2 − i^2_d.} [/math][br][br]Näillä virtayhdistelmillä saatava vääntömomentti voidaan määrittää yhtällöllä[br][br][math] T = \frac{3p}{2}\left[ (L_s − L_q) i_d i_q + ψPMiq\right]. [/math][br][br]ja vääntomomentin arvoista saadaan etsittyä suurin arvo Tmax.[br][br]Matlab ohjelmiston avulla kyseinen laskenta saadaan tehtyä seuraavilla komennoilla.[br][br][br][br]for-silmukan sisällä toistetaan aina virran i[sub]d[/sub] sekä vääntömomentin T laskenta virran[br]i[sub]q[/sub] eri arvoilla. Alla olevassa taulukossa on esitetty muuttujien i[sub]d[/sub], i[sub]q[/sub] ja T arvot for-[br]silmukan suorittamisen jälkeen. Jokaisessa muuttujassa on 201 arvoa ja n on juokseva[br]numero 1:stä 201:een ja se kertoo monesko muuttujan arvo on kyseessä.
for-silmukan sisällä toistetaan aina virran i[sub]d[/sub] sekä vääntömomentin T laskenta virran[br]i[sub]q[/sub] eri arvoilla. Alla olevassa taulukossa on esitetty muuttujien i[sub]d[/sub], i[sub]q[/sub] ja T arvot for-[br]silmukan suorittamisen jälkeen. Jokaisessa muuttujassa on 201 arvoa ja n on juokseva[br]numero 1:stä 201:een ja se kertoo monesko muuttujan arvo on kyseessä
Vääntömomentti saa siis suurimman arvonsa 241.7264 Nm, kun 100 A kokonaisvirta[br]jaetaan moottorin sisällä komponenttieihin id = −4 A ja iq = 99.92 A.[br][br]Laskenta algoritmin kulkua voidaan kuvata alla olevan vuokaavion avulla.

Information: Sähkökoneen vääntömomentin määrittäminen