Πώς να ερμηνεύσετε την ακρίβεια γωνίας του αναλυτή και το ηλεκτρικό σφάλμα;

Στον έλεγχο κινητήρα, στους ηλεκτρικούς μηχανισμούς κίνησης νέων ενεργειακών οχημάτων, στην επιλογή σερβο-σύστημα ή στη δοκιμή, οι μηχανικοί ρωτούν συχνότερα: 'Ποια είναι η ακρίβεια αυτού του επιλύτη;' Ωστόσο, τα φύλλα δεδομένων συχνά αναφέρουν παραμέτρους όπως 'Ηλεκτρικό σφάλμα ≤ ±10′', 'Ακρίβεια γωνίας ±15'', 'Ανάλυση 16 άτομα μπορούν εύκολα να μπερδέψουν'.

Είναι το ηλεκτρικό σφάλμα και η ακρίβεια γωνίας το ίδιο πράγμα; Πόσο μεγάλο είναι το 10′ ακριβώς; Πώς πρέπει να διαβάζετε το φύλλο δεδομένων χωρίς να σας ξεγελούν οι αριθμοί;

I. Αρχικά, διακρίνετε δύο έννοιες: Ακρίβεια γωνίας ≠ Ηλεκτρικό σφάλμα

Ο ίδιος ο αναλυτής εξάγει αναλογικά σήματα ημιτονοειδούς/συνημιτονοειδούς, όχι απευθείας ψηφιακή γωνία. Απαιτεί ένα επόμενο RDC (μετατροπέας αναλυτής σε ψηφιακό) ή αποδιαμόρφωση λογισμικού για να ληφθεί η τιμή γωνίας.

Επομένως, αυτό που συνήθως αποκαλούμε 'ακρίβεια γωνίας' είναι στην πραγματικότητα μια  προδιαγραφή σε επίπεδο συστήματος  που περιλαμβάνει τουλάχιστον:

• Ηλεκτρικό σφάλμα του ίδιου του επιλύτη

• Σφάλμα αποκωδικοποιητή (RDC).

• Εκκεντρότητα τοποθέτησης και ανοχές συναρμολόγησης

• Σφάλματα από καλώδια, θωράκιση και ρύθμιση σήματος

Το 'Ηλεκτρικό σφάλμα' είναι η εγγενής γωνιακή απόκλιση του σώματος του αναλυτή υπό ιδανικές συνθήκες αποκωδικοποίησης. Μπορεί να γίνει κατανοητό ως η 'ακατέργαστη ακρίβεια' του αναλυτή.

Μια αναλογία:

• Το ηλεκτρικό σφάλμα επίλυσης είναι σαν το σφάλμα διαβάθμισης ενός ίδιου του χάρακα.

• Η ακρίβεια γωνίας είναι σαν το τελικό σφάλμα μέτρησης όταν χρησιμοποιείτε αυτόν τον χάρακα για να μετρήσετε ένα τεμάχιο εργασίας.

• Το αν ο χάρακας είναι ακριβής εξαρτάται από ηλεκτρικό σφάλμα. Το αν η μέτρηση είναι ακριβής εξαρτάται επίσης από το πόσο σταθερό είναι το χέρι σας και πόσο προσεκτικά το διαβάζετε.

Έτσι, το ηλεκτρικό σφάλμα είναι η βασική εγγενής προδιαγραφή του αναλυτή, αλλά δεν είναι όλη η ιστορία για την ακρίβεια του συστήματος.

II. Τι είναι το ηλεκτρικό σφάλμα και από πού προέρχεται;

Υπό ιδανικές συνθήκες διέγερσης και ιδανικές συνθήκες αποκωδικοποίησης, η απόκλιση μεταξύ της γωνίας που υπολογίζεται από τα σήματα εξόδου του αναλυτή και της πραγματικής μηχανικής γωνίας είναι το ηλεκτρικό σφάλμα.

Η κοινή μονάδα είναι το τόξο-λεπτό, που συμβολίζεται με ′.

Μετατροπή:

•  1° = 60′

•  10′ = 10/60° ≈ 0,167°

•  1′ ≈ 0,0167°

Για παράδειγμα, εάν το φύλλο δεδομένων αναφέρει 'Ηλεκτρικό σφάλμα ≤ ±10′', σημαίνει ότι σε οποιαδήποτε θέση, η απόκλιση μεταξύ της αποκωδικοποιημένης γωνίας και της πραγματικής γωνίας δεν υπερβαίνει τα 10 λεπτά τόξου, περίπου 0,167°.

Οι κύριες πηγές ηλεκτρικών σφαλμάτων περιλαμβάνουν:

Αυτοί οι παράγοντες συνδυάζονται για να σχηματίσουν την καμπύλη ηλεκτρικού σφάλματος του αναλυτή.

III. Πώς να διαβάσετε το 'Ηλεκτρικό σφάλμα' σε ένα φύλλο δεδομένων;

Όταν βλέπετε 'Ηλεκτρικό σφάλμα ≤ ±10′' σε ένα φύλλο δεδομένων, μην κοιτάτε μόνο τον αριθμό. Κάντε πρώτα τρεις ερωτήσεις:

1. Είναι η μονάδα μηχανική γωνία ή ηλεκτρική γωνία;

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για πολυπολικούς αναλυτές.

Για έναν μονοπολικό αναλυτή, η μηχανική γωνία ισούται με ηλεκτρική γωνία, επομένως δεν χρειάζεται διάκριση. Αλλά για πολυπολικούς αναλυτές:

Ηλεκτρική γωνία = Μηχανική γωνία × Αριθμός ζευγών πόλων

Εάν ένας αναλυτής 4 ζευγών πόλων καθορίζει 'Ηλεκτρικό σφάλμα ≤ ±10′' και αναφέρεται σε ηλεκτρικό σφάλμα γωνίας, τότε το ισοδύναμο σφάλμα μηχανικής γωνίας είναι μόνο:

10′ ÷ 4 = 2,5′

Η μηχανική ακρίβεια είναι στην πραγματικότητα υψηλότερη.

Αλλά αν προσδιορίζει μηχανικό σφάλμα γωνίας ±10′, τότε το ισοδύναμο ηλεκτρικό σφάλμα γωνίας γίνεται:

10′ × 4 = 40′ ≈ 0,667° ηλεκτρικό

Αυτό θα μπορούσε να πλησιάζει το ανώτατο όριο για εφαρμογές FOC (έλεγχος με προσανατολισμό πεδίου).

Επομένως, όταν βλέπετε ηλεκτρικό σφάλμα, πρώτα επιβεβαιώστε εάν πρόκειται για σφάλμα μηχανικής γωνίας ή σφάλμα ηλεκτρικής γωνίας.  Πολλοί κατασκευαστές αναλυτών προεπιλογής για σφάλμα τομέα ηλεκτρικής γωνίας, αλλά οι πρακτικές ποικίλλουν. Εάν είναι απαραίτητο, ζητήστε διευκρινίσεις από τον αρχικό κατασκευαστή.

2. Ποιες είναι οι συνθήκες δοκιμής;

Το ηλεκτρικό σφάλμα δεν διορθώνεται. επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, την ταχύτητα, την τάση διέγερσης και τη συχνότητα.

Οι κοινές δηλώσεις φύλλου δεδομένων περιλαμβάνουν:

·  Ηλεκτρικό σφάλμα θερμοκρασίας δωματίου ≤ ±10′

·  Ηλεκτρικό σφάλμα πλήρους θερμοκρασίας ≤ ±15′

·  Δυναμικό σφάλμα 0~10000 rpm ≤ ±20′

Η εξέταση μόνο των προδιαγραφών θερμοκρασίας δωματίου είναι ανεπαρκής. Για ηλεκτρικούς μηχανισμούς κίνησης νέων ενεργειακών οχημάτων, εφαρμογές σερβομηχανισμού υψηλής θερμοκρασίας κ.λπ., πρέπει να προσέχετε το ηλεκτρικό σφάλμα σε όλες τις περιοχές θερμοκρασίας και πλήρους ταχύτητας.

3. Είναι μέγιστο σφάλμα, κορυφή σε κορυφή ή RMS;

Το ηλεκτρικό σφάλμα μπορεί να εκφραστεί με διάφορους τρόπους:

•  Μέγιστο απόλυτο σφάλμα : η μέγιστη απόλυτη απόκλιση μεταξύ όλων των μετρούμενων σημείων

•  Σφάλμα κορυφής σε κορυφή : η διαφορά μεταξύ της μέγιστης θετικής απόκλισης και της μέγιστης αρνητικής απόκλισης

•  Σφάλμα RMS : τιμή ρίζας-μέσο-τετράγωνο, που αντικατοπτρίζει το συνολικό επίπεδο σφάλματος

Τα φύλλα δεδομένων συνήθως καθορίζουν 'μέγιστο ηλεκτρικό σφάλμα' ή 'ηλεκτρικό σφάλμα από αιχμή.' Εάν λέει απλώς 'Ακρίβεια ±10′', γενικά γίνεται κατανοητό ως μέγιστο απόλυτο σφάλμα.

IV. Πώς να ερμηνεύσετε την καμπύλη σφάλματος;

Εάν μπορείτε να λάβετε την αναφορά δοκιμής επίλυσης, ο καλύτερος τρόπος είναι να επιθεωρήσετε απευθείας την καμπύλη σφάλματος.

Μια τυπική καμπύλη ηλεκτρικού σφάλματος έχει μηχανική γωνία στον οριζόντιο άξονα και σφάλμα στον κατακόρυφο άξονα. Το σχήμα της καμπύλης βοηθά στον εντοπισμό των πηγών σφαλμάτων.

Κοινά χαρακτηριστικά σφάλματος:

Γενικός κανόνας:

Όσο πιο ομαλή και κανονική είναι η καμπύλη σφάλματος, τόσο πιο σταθερή είναι η διαδικασία κατασκευής του αναλυτή και το σφάλμα είναι προβλέψιμο και αντισταθμίσιμο.
Εάν η καμπύλη έχει πολλές δυσλειτουργίες ή μεγάλα άλματα, ελέγξτε πρώτα το περιβάλλον δοκιμής, τη θωράκιση και την ποιότητα του σήματος διέγερσης, αντί να βιαστείτε να κρίνετε την ακρίβεια του αναλυτή.

Σε σερβομηχανισμούς ή συστήματα ηλεκτροκίνησης, ορισμένες λύσεις εφαρμόζουν πίνακες αντιστάθμισης σφαλμάτων. Ωστόσο, η αντιστάθμιση απαιτεί να είναι επαναλαμβανόμενο το σφάλμα. Εάν το σφάλμα ποικίλλει σε κάθε δοκιμή, η αποζημίωση δεν έχει νόημα.

V. Σύντομη πρακτική μέθοδος μέτρησης ηλεκτρικού σφάλματος

Εάν θέλετε να μετρήσετε μόνοι σας το ηλεκτρικό σφάλμα του αναλυτή, η βασική προσέγγιση είναι:

1. Χρησιμοποιήστε έναν κωδικοποιητή υψηλής ακρίβειας, οπτικό πλέγμα ή κεφαλή ευρετηρίου ως γωνία αναφοράς.

2. Παρέχετε τυπικά σήματα διέγερσης στον αναλυτή.

3. Ταυτόχρονα αποκτήστε τις εξόδους ημιτόνου/συνημιτονοειδούς του αναλυτή.

4. Αποκωδικοποιήστε τη γωνία μέσω ενός RDC ή αλγορίθμου.

5. Συγκρίνετε με τη γωνία αναφοράς και καταγράψτε το σφάλμα πάνω από 360°.

6. Υπολογίστε το μέγιστο σφάλμα, από κορυφή σε κορυφή, RMS και σχεδιάστε την καμπύλη σφάλματος.

Προφυλάξεις κατά τη διάρκεια της δοκιμής:

• Διατηρήστε την ταχύτητα χαμηλή για να αποφύγετε την ανάμειξη σε δυναμικά σφάλματα.

• Χρησιμοποιήστε κοντά καλώδια, πρόσκτηση διαφορικού και θωράκιση.

• Ρυθμίστε τη συχνότητα διέγερσης και την τάση ώστε να ταιριάζουν με τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας.

• Για πολυπολικούς αναλυτές, καταγράψτε με σαφήνεια εάν το αποτέλεσμα είναι ηλεκτρική ή μηχανική γωνία.

VI. Πώς να χρησιμοποιήσετε αυτές τις προδιαγραφές στην επιλογή;

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε ότι ένας κινητήρας έχει 4 ζεύγη πόλων και ο έλεγχος FOC απαιτεί το ηλεκτρικό σφάλμα γωνίας να ελέγχεται εντός 1° ηλεκτρικού.

Εάν το ηλεκτρικό σφάλμα του αναλυτή είναι ±10′ ηλεκτρικό, δηλαδή περίπου ±0,167° ηλεκτρικό, το σφάλμα σώματος είναι μικρό. Μετά την προσθήκη σφαλμάτων αποκωδικοποιητή και τοποθέτησης, το συνολικό σφάλμα ηλεκτρικής γωνίας του συστήματος μπορεί να διατηρηθεί εντός 1°, επομένως η λύση είναι εφικτή.

Ωστόσο, εάν ένας άλλος αναλυτής καθορίσει το μηχανικό σφάλμα γωνίας ±10′, τότε για έναν κινητήρα 4 πόλων ζευγών, το σφάλμα ηλεκτρικής γωνίας θα ενισχυθεί σε περίπου ±0,667°. Μετά την προσθήκη των ανοχών αποκωδικοποίησης και συναρμολόγησης, το συνολικό σφάλμα ηλεκτρικής γωνίας μπορεί να πλησιάσει ή και να υπερβεί την 1°, απαιτώντας εκ νέου αξιολόγηση.

Επομένως, όταν επιλέγετε έναν αναλυτή, μην συγκρίνετε απλώς αριθμούς. μετατρέψτε όλα σε ηλεκτρική γωνία ομοιόμορφα και, στη συνέχεια, προσθέστε τον προϋπολογισμό σφάλματος συστήματος.

Σύναψη

Το ηλεκτρικό σφάλμα είναι ο βασικός δείκτης της ακρίβειας του σώματος του αναλυτή, αλλά δεν είναι όλη η ιστορία για την ακρίβεια της γωνίας του συστήματος. Για να κατανοήσετε σωστά την ακρίβεια του αναλυτή, τρία βασικά σημεία είναι απαραίτητα:

1. Διάκριση μεταξύ ηλεκτρικού σφάλματος και ακρίβειας γωνίας σε επίπεδο συστήματος.

2. Επιβεβαιώστε εάν η μονάδα είναι μηχανική ή ηλεκτρική γωνία.

3. Εξετάστε τις συνθήκες δοκιμής, τις καμπύλες σφάλματος και τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας.

Το αν ο αριθμός φαίνεται καλός στα χαρτιά είναι ένα πράγμα. Το αν είναι σταθερό και ακριβές όταν ενσωματώνεται στο σύστημα είναι το απόλυτο κριτήριο.