Bagaimana Menafsirkan Akurasi Sudut Resolver dan Kesalahan Listrik?

Dalam pengendalian motor, penggerak listrik kendaraan energi baru, pemilihan sistem servo, atau pengujian, para insinyur paling sering bertanya: 'Berapa keakuratan penyelesai ini?' Namun, lembar data sering mencantumkan parameter seperti 'Kesalahan listrik ≤ ±10′', 'Akurasi sudut ±15′', 'Resolusi 16 bit', dll., yang dapat dengan mudah membingungkan orang.

Apakah kesalahan listrik dan akurasi sudut adalah hal yang sama? Berapa besar sebenarnya 10′? Bagaimana cara membaca lembar data tanpa tertipu oleh angka-angka?

I. Pertama, bedakan dua konsep: Akurasi sudut ≠ Kesalahan listrik

Resolver itu sendiri mengeluarkan sinyal sinus/kosinus analog, bukan sudut digital secara langsung. Hal ini memerlukan RDC (resolver-to-digital converter) atau demodulasi perangkat lunak berikutnya untuk mendapatkan nilai sudut.

Oleh karena itu, apa yang biasa kita sebut 'akurasi sudut' sebenarnya adalah  spesifikasi tingkat sistem  yang mencakup setidaknya:

• Kesalahan kelistrikan penyelesainya sendiri

• Kesalahan dekoder (RDC).

• Eksentrisitas pemasangan dan toleransi perakitan

• Kesalahan dari kabel, pelindung, dan pengkondisian sinyal

'Kesalahan listrik' adalah deviasi sudut yang melekat pada badan penyelesai dalam kondisi penguraian kode yang ideal. Hal ini dapat dipahami sebagai 'akurasi mentah' dari penyelesai.

Sebuah analogi:

• Penyelesai kesalahan kelistrikan seperti kesalahan kelulusan penggaris itu sendiri;

• Akurasi sudut seperti kesalahan pengukuran akhir saat Anda menggunakan penggaris tersebut untuk mengukur benda kerja.

• Keakuratan penggaris bergantung pada kesalahan kelistrikan; Akuratnya pengukuran juga bergantung pada seberapa stabil tangan Anda dan seberapa halus Anda membacanya.

Jadi, kesalahan kelistrikan adalah spesifikasi inti intrinsik dari penyelesai, namun bukan keseluruhan cerita untuk akurasi sistem.

II. Apa itu kesalahan kelistrikan dan dari mana asalnya?

Dalam kondisi eksitasi dan penguraian kode yang ideal, deviasi antara sudut yang dihitung dari sinyal keluaran pemecah masalah dan sudut mekanis sebenarnya adalah kesalahan listrik.

Satuan umum adalah menit busur, dilambangkan dengan ′.

Konversi:

•  1° = 60′

•  10′ = 10/60° ≈ 0,167°

•  1′ ≈ 0,0167°

Misalnya, jika lembar data menyatakan 'Kesalahan listrik ≤ ±10′', artinya pada posisi mana pun, deviasi antara sudut yang diterjemahkan dan sudut sebenarnya tidak melebihi 10 menit busur, kira-kira 0,167°.

Sumber utama kesalahan kelistrikan meliputi:

Faktor-faktor ini digabungkan untuk membentuk kurva kesalahan listrik dari penyelesai.

AKU AKU AKU. Bagaimana cara membaca 'Kesalahan listrik' pada lembar data?

Saat Anda melihat 'Kesalahan listrik ≤ ±10′' di lembar data, jangan hanya melihat angkanya saja. Ajukan tiga pertanyaan terlebih dahulu:

1. Apakah satuan sudut mekanik atau sudut listrik?

Hal ini sangat penting terutama untuk penyelesai multi-kutub.

Untuk penyelesai kutub tunggal, sudut mekanik sama dengan sudut listrik, sehingga tidak diperlukan perbedaan. Namun untuk penyelesai multi-kutub:

Sudut listrik = Sudut mekanik × Jumlah pasangan kutub

Jika penyelesai pasangan 4 kutub menentukan 'Kesalahan listrik ≤ ±10′' dan mengacu pada kesalahan sudut listrik, maka kesalahan sudut mekanis yang setara hanya:

10′ 4 = 2,5′

Akurasi mekanik sebenarnya lebih tinggi.

Tetapi jika ditentukan kesalahan sudut mekanik ±10′, maka kesalahan sudut listrik ekuivalennya menjadi:

10′ × 4 = 40′ ≈ 0,667° listrik

Ini mungkin mendekati batas atas untuk aplikasi FOC (kontrol berorientasi lapangan).

Oleh karena itu, bila Anda melihat kesalahan kelistrikan, pastikan terlebih dahulu apakah itu kesalahan sudut mekanis atau kesalahan sudut kelistrikan.  Banyak produsen penyelesai default ke kesalahan domain sudut listrik, tetapi praktiknya berbeda-beda. Jika perlu, tanyakan kepada produsen aslinya untuk klarifikasi.

2. Apa saja syarat pengujiannya?

Kesalahan kelistrikan belum diperbaiki; itu dipengaruhi oleh suhu, kecepatan, tegangan eksitasi, dan frekuensi.

Pernyataan lembar data umum meliputi:

·  Kesalahan kelistrikan suhu ruangan ≤ ±10′

·  Kesalahan listrik suhu penuh ≤ ±15′

·  0~10.000 rpm kesalahan dinamis ≤ ±20′

Hanya melihat spesifikasi suhu ruangan saja tidak cukup. Untuk penggerak listrik kendaraan energi baru, aplikasi servo suhu tinggi, dll., Anda harus memperhatikan kesalahan kelistrikan pada suhu penuh dan rentang kecepatan penuh.

3. Apakah error maksimum, peak-to-peak, atau RMS?

Kesalahan listrik dapat dinyatakan dalam beberapa cara:

•  Kesalahan absolut maksimum : deviasi absolut maksimum di antara semua titik yang diukur

•  Kesalahan puncak ke puncak : selisih antara deviasi positif maksimum dan deviasi negatif maksimum

•  Kesalahan RMS : nilai akar rata-rata kuadrat, yang mencerminkan tingkat kesalahan keseluruhan

Lembar data biasanya mencantumkan 'kesalahan kelistrikan maksimum' atau 'kesalahan kelistrikan puncak ke puncak.' Jika hanya tertulis 'Akurasi ±10′', secara umum dipahami sebagai kesalahan absolut maksimum.

IV. Bagaimana menafsirkan kurva kesalahan?

Jika Anda bisa mendapatkan laporan pengujian penyelesai, cara terbaik adalah dengan memeriksa kurva kesalahan secara langsung.

Kurva kesalahan kelistrikan yang khas memiliki sudut mekanis pada sumbu horizontal dan kesalahan pada sumbu vertikal. Bentuk kurva membantu mengidentifikasi sumber kesalahan.

Karakteristik kesalahan umum:

Aturan umum:

Semakin halus dan teratur kurva kesalahannya, semakin stabil proses pembuatan penyelesainya, dan kesalahannya dapat diprediksi dan dikompensasi.
Jika kurva memiliki banyak gangguan atau lompatan besar, pertama-tama periksa lingkungan pengujian, pelindung, dan kualitas sinyal eksitasi, daripada terburu-buru menilai keakuratan penyelesai.

Dalam penggerak servo atau sistem penggerak listrik, beberapa solusi menerapkan tabel kompensasi kesalahan. Namun, kompensasi mengharuskan kesalahan tersebut terulang kembali. Jika kesalahan bervariasi pada setiap pengujian, kompensasi tidak ada artinya.

V. Metode praktis singkat untuk mengukur kesalahan listrik

Jika Anda ingin mengukur sendiri kesalahan listrik penyelesai, pendekatan dasarnya adalah:

1. Gunakan encoder presisi tinggi, kisi optik, atau kepala pengindeksan sebagai referensi sudut.

2. Berikan sinyal eksitasi standar ke penyelesai.

3. Dapatkan keluaran sinus/kosinus penyelesai secara bersamaan.

4. Decode sudut melalui RDC atau algoritma.

5. Bandingkan dengan sudut referensi dan catat kesalahannya lebih dari 360°.

6. Hitung kesalahan maksimum, puncak ke puncak, RMS, dan plot kurva kesalahan.

Tindakan pencegahan selama pengujian:

• Pertahankan kecepatan rendah untuk menghindari tercampurnya kesalahan dinamis.

• Gunakan kabel pendek, akuisisi diferensial, dan pelindung.

• Atur frekuensi dan tegangan eksitasi agar sesuai dengan kondisi pengoperasian sebenarnya.

• Untuk resolusi multi-kutub, catat dengan jelas apakah hasilnya berupa sudut elektrik atau mekanis.

VI. Bagaimana cara menggunakan spesifikasi ini dalam pemilihan?

Contoh:

Misalkan motor mempunyai 4 pasang kutub, dan kontrol FOC memerlukan kesalahan sudut listrik untuk dikontrol dalam 1° listrik.

Jika kesalahan kelistrikan penyelesai adalah ±10′ kelistrikan, yaitu sekitar ±0,167° kelistrikan, maka kesalahan badannya kecil. Setelah menambahkan dekoder dan kesalahan pemasangan, kesalahan sudut kelistrikan sistem secara keseluruhan masih dapat dipertahankan dalam 1°, sehingga solusinya layak.

Namun, jika penyelesai lain menentukan kesalahan sudut mekanis sebesar ±10′, maka untuk motor berpasangan 4 kutub, kesalahan sudut listrik akan diperkuat hingga sekitar ±0,667°. Setelah menambahkan toleransi decoding dan perakitan, kesalahan sudut listrik keseluruhan mungkin mendekati atau bahkan melebihi 1°, sehingga memerlukan evaluasi ulang.

Oleh karena itu, ketika memilih pemecah masalah, jangan sekadar membandingkan angka; ubah semuanya menjadi sudut listrik secara seragam, lalu tambahkan anggaran kesalahan sistem.

Kesimpulan

Kesalahan kelistrikan adalah indikator inti akurasi badan penyelesai, namun bukan keseluruhan cerita akurasi sudut sistem. Untuk memahami keakuratan penyelesai dengan benar, ada tiga poin penting yang penting:

1. Membedakan antara kesalahan kelistrikan dan akurasi sudut tingkat sistem;

2. Konfirmasikan apakah unit tersebut bersudut mekanis atau elektrik;

3. Pertimbangkan kondisi pengujian, kurva kesalahan, dan kondisi pengoperasian aktual.

Apakah angka tersebut terlihat bagus di atas kertas adalah satu hal; apakah stabil dan akurat ketika diintegrasikan ke dalam sistem adalah kriteria utama.