स्टार-सीलिंग गणना और स्थायी चुंबक सिंक्रोनस ट्रैक्शन मशीनों के अनुप्रयोग पर अनुसंधान

पृष्ठभूमि

स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर्स (पीएमएसएम) का उपयोग आधुनिक उद्योग और दैनिक जीवन में उच्च दक्षता, ऊर्जा बचत और विश्वसनीयता के लाभों के कारण व्यापक रूप से किया जाता है, जिससे वे कई क्षेत्रों में पसंदीदा बिजली उपकरण बन जाते हैं। उन्नत नियंत्रण प्रौद्योगिकियों के माध्यम से स्थायी चुंबक तुल्यकालिक कर्षण मशीनें, न केवल सुचारू उठाने की गति प्रदान करती हैं, बल्कि लिफ्ट कार की सटीक स्थिति और सुरक्षा सुरक्षा भी प्राप्त करती हैं। अपने उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ, वे कई एलिवेटर प्रणालियों में प्रमुख घटक बन गए हैं। हालाँकि, एलेवेटर प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, स्थायी चुंबक तुल्यकालिक कर्षण मशीनों के लिए प्रदर्शन आवश्यकताएं बढ़ रही हैं, विशेष रूप से "स्टार-सीलिंग" तकनीक का अनुप्रयोग, जो एक अनुसंधान हॉटस्पॉट बन गया है।

अनुसंधान मुद्दे और महत्व

स्थायी चुंबक तुल्यकालिक कर्षण मशीनों में स्टार-सीलिंग टॉर्क का पारंपरिक मूल्यांकन सैद्धांतिक गणना और मापा डेटा से व्युत्पत्ति पर निर्भर करता है, जो स्टार-सीलिंग की अति-क्षणिक प्रक्रियाओं और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों की गैर-रैखिकता के लिए संघर्ष करता है, जिसके परिणामस्वरूप कम दक्षता और सटीकता होती है। स्टार-सीलिंग के दौरान तात्कालिक बड़े करंट से स्थायी चुम्बकों के अपरिवर्तनीय विचुंबकीकरण का खतरा पैदा हो जाता है, जिसका मूल्यांकन करना भी मुश्किल है। परिमित तत्व विश्लेषण (एफईए) सॉफ्टवेयर के विकास के साथ, इन मुद्दों को संबोधित किया गया है। वर्तमान में, डिज़ाइन को निर्देशित करने के लिए सैद्धांतिक गणनाओं का अधिक उपयोग किया जाता है, और उन्हें सॉफ़्टवेयर विश्लेषण के साथ संयोजित करने से स्टार-सीलिंग टॉर्क का तेज़ और अधिक सटीक विश्लेषण संभव हो पाता है। यह पेपर इसकी स्टार-सीलिंग परिचालन स्थितियों का परिमित तत्व विश्लेषण करने के लिए एक उदाहरण के रूप में एक स्थायी चुंबक तुल्यकालिक कर्षण मशीन लेता है। ये अध्ययन न केवल स्थायी चुंबक तुल्यकालिक कर्षण मशीनों की सैद्धांतिक प्रणाली को समृद्ध करने में मदद करते हैं बल्कि लिफ्ट सुरक्षा प्रदर्शन में सुधार और प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए मजबूत समर्थन भी प्रदान करते हैं।

स्टार-सीलिंग गणना में परिमित तत्व विश्लेषण का अनुप्रयोग

सिमुलेशन परिणामों की सटीकता को सत्यापित करने के लिए, मौजूदा परीक्षण डेटा वाली एक ट्रैक्शन मशीन का चयन किया गया, जिसकी रेटेड गति 159 आरपीएम थी। अलग-अलग गति पर मापी गई स्थिर-अवस्था स्टार-सीलिंग टॉर्क और वाइंडिंग करंट इस प्रकार हैं। स्टार-सीलिंग टॉर्क 12 आरपीएम पर अपने अधिकतम तक पहुँच जाता है।

चित्र 1: स्टार-सीलिंग का मापा गया डेटा

इसके बाद, मैक्सवेल सॉफ्टवेयर का उपयोग करके इस ट्रैक्शन मशीन का परिमित तत्व विश्लेषण किया गया। सबसे पहले, कर्षण मशीन का ज्यामितीय मॉडल स्थापित किया गया था, और संबंधित सामग्री गुण और सीमा की स्थिति निर्धारित की गई थी। फिर, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र समीकरणों को हल करके, अलग-अलग समय पर स्थायी चुंबकों के समय-डोमेन वर्तमान वक्र, टोक़ वक्र और विचुंबकीकरण स्थिति प्राप्त की गई। सिमुलेशन परिणामों और मापा डेटा के बीच स्थिरता को सत्यापित किया गया था।

कर्षण मशीन के परिमित तत्व मॉडल की स्थापना विद्युत चुम्बकीय विश्लेषण के लिए मौलिक है और यहां इसका विस्तार नहीं किया जाएगा। इस बात पर जोर दिया जाता है कि मोटर की सामग्री सेटिंग्स वास्तविक उपयोग के अनुरूप होनी चाहिए; स्थायी चुम्बकों के बाद के विचुंबकीकरण विश्लेषण पर विचार करते हुए, स्थायी चुम्बकों के लिए अरैखिक बी-एच वक्रों का उपयोग किया जाना चाहिए। यह पेपर मैक्सवेल में ट्रैक्शन मशीन के स्टार-सीलिंग और डिमैग्नेटाइजेशन सिमुलेशन को कैसे लागू किया जाए इस पर केंद्रित है। सॉफ़्टवेयर में स्टार-सीलिंग को एक बाहरी सर्किट के माध्यम से महसूस किया जाता है, जिसका विशिष्ट सर्किट कॉन्फ़िगरेशन नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। ट्रैक्शन मशीन की तीन-चरण स्टेटर वाइंडिंग को सर्किट में LPhaseA/B/C के रूप में दर्शाया जाता है। तीन-चरण वाइंडिंग के अचानक शॉर्ट-सर्किट स्टार-सीलिंग का अनुकरण करने के लिए, प्रत्येक चरण वाइंडिंग सर्किट के साथ श्रृंखला में एक समानांतर मॉड्यूल (एक वर्तमान स्रोत और एक वर्तमान-नियंत्रित स्विच से बना) जुड़ा हुआ है। प्रारंभ में, वर्तमान-नियंत्रित स्विच खुला होता है, और तीन-चरण वर्तमान स्रोत वाइंडिंग को बिजली की आपूर्ति करता है। एक निर्धारित समय पर, वर्तमान-नियंत्रित स्विच बंद हो जाता है, तीन-चरण वर्तमान स्रोत को शॉर्ट-सर्किट करता है और तीन-चरण वाइंडिंग को छोटा करता है, शॉर्ट-सर्किट स्टार-सीलिंग स्थिति में प्रवेश करता है।

चित्र 2: स्टार-सीलिंग सर्किट डिज़ाइन

ट्रैक्शन मशीन का मापा गया अधिकतम स्टार-सीलिंग टॉर्क 12 आरपीएम की गति से मेल खाता है। सिमुलेशन के दौरान, मापी गई गति के साथ संरेखित करने के लिए गति को 10 आरपीएम, 12 आरपीएम और 14 आरपीएम के रूप में मानकीकृत किया गया था। सिमुलेशन रुकने के समय के संबंध में, यह देखते हुए कि घुमावदार धाराएं कम गति पर तेजी से स्थिर होती हैं, केवल 2-3 विद्युत चक्र निर्धारित किए गए थे। परिणामों के समय-डोमेन वक्रों से, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि गणना की गई स्टार-सीलिंग टॉर्क और वाइंडिंग करंट स्थिर हो गए हैं। सिमुलेशन से पता चला कि 12 आरपीएम पर स्थिर-अवस्था स्टार-सीलिंग टॉर्क 5885.3 एनएम पर सबसे बड़ा था, जो मापा मूल्य से 5.6% कम था। मापा गया वाइंडिंग करंट 265.8 ए था, और सिम्युलेटेड करंट 251.8 ए था, साथ ही सिमुलेशन मूल्य भी मापा मूल्य से 5.6% कम था, जो डिजाइन सटीकता आवश्यकताओं को पूरा करता था।

चित्र 3: पीक स्टार-सीलिंग टॉर्क और वाइंडिंग करंट

ट्रैक्शन मशीनें सुरक्षा-महत्वपूर्ण विशेष उपकरण हैं, और स्थायी चुंबक विचुंबकीकरण उनके प्रदर्शन और विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों में से एक है। मानकों से अधिक अपरिवर्तनीय विचुम्बकीकरण की अनुमति नहीं है। इस पेपर में, स्टार-सीलिंग अवस्था में शॉर्ट-सर्किट धाराओं से प्रेरित रिवर्स चुंबकीय क्षेत्रों के तहत स्थायी चुंबकों की डीमैग्नेटाइजेशन विशेषताओं का अनुकरण करने के लिए एंसिस मैक्सवेल सॉफ्टवेयर का उपयोग किया जाता है। घुमावदार वर्तमान प्रवृत्ति से, स्टार-सीलिंग के समय वर्तमान शिखर 1000 ए से अधिक हो जाता है और 6 विद्युत चक्रों के बाद स्थिर हो जाता है। मैक्सवेल सॉफ़्टवेयर में विचुंबकीकरण दर विचुंबकीय क्षेत्र के संपर्क के बाद स्थायी चुम्बकों के अवशिष्ट चुंबकत्व और उनके मूल अवशिष्ट चुंबकत्व के अनुपात को दर्शाती है; 1 का मान कोई विचुंबकीकरण नहीं दर्शाता है, और 0 पूर्ण विचुंबकीकरण दर्शाता है। विचुंबकीकरण वक्रों और समोच्च मानचित्रों से, स्थायी चुंबक विचुंबकीकरण दर 1 है, जिसमें कोई विचुंबकीकरण नहीं देखा गया है, यह पुष्टि करता है कि सिम्युलेटेड ट्रैक्शन मशीन विश्वसनीयता आवश्यकताओं को पूरा करती है।

चित्र 4: रेटेड गति पर स्टार-सीलिंग के तहत घुमावदार धारा का टाइम-डोमेन वक्र

चित्र 5: स्थायी चुंबकों का विचुंबकीकरण दर वक्र और विचुंबकीकरण समोच्च मानचित्र

गहनता और आउटलुक

सिमुलेशन और माप दोनों के माध्यम से, कर्षण मशीन के स्टार-सीलिंग टॉर्क और स्थायी चुंबक विचुंबकीकरण के जोखिम को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है, जो प्रदर्शन अनुकूलन के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करता है और कर्षण मशीन के सुरक्षित संचालन और दीर्घायु को सुनिश्चित करता है। यह पेपर न केवल स्थायी चुंबक सिंक्रोनस ट्रैक्शन मशीनों में स्टार-सीलिंग टॉर्क और डीमैग्नेटाइजेशन की गणना का पता लगाता है, बल्कि एलिवेटर सुरक्षा और प्रदर्शन अनुकूलन में सुधार को भी दृढ़ता से बढ़ावा देता है। हम अंतःविषय सहयोग और आदान-प्रदान के माध्यम से इस क्षेत्र में तकनीकी प्रगति और नवीन सफलताओं को आगे बढ़ाने के लिए तत्पर हैं। हम अधिक शोधकर्ताओं और चिकित्सकों से भी इस क्षेत्र पर ध्यान केंद्रित करने, स्थायी चुंबक तुल्यकालिक कर्षण मशीनों के प्रदर्शन को बढ़ाने और लिफ्ट के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए ज्ञान और प्रयासों में योगदान देने का आह्वान करते हैं।