전기 기계의 토크 리플 측정

토크 리플을 효과적으로 측정하려면 몇 가지 필수적인 장비를 준비해야 합니다. 상당히 높은 정확도와 대역폭을 갖춘 토크 센서가 필요하며, 소음 내성 토크 통신도 마찬가지로 중요합니다. 아날로그 신호는 PWM(펄스 폭 변조) 환경에서 노이즈에 매우 취약합니다. 따라서, 신호 전압이 10 볼트인 경우 특히 인버터 스위칭(inverter switching)으로 인하여 노크 리플이 발생했다면 신호 왜곡을 초래할 수 있는 인버터 스위칭 노이즈(inverter switching noise)가 포착될 가능성이 높습니다.

HBM의 토크 셀은 주파수 출력과 주파수 변조를 활용합니다. HBM의 토크 셀은 특정 주파수에서 사각파(square wave)를 출력하고 토크에 기초하여 양(+), 음(-) 주파수를 변조합니다. 따라서, 센서 측에서 노이즈 내성이 상당히 강해집니다. 데이터 수집 측면을 고려하면, 노이즈 내성 주파수 출력을 충분한 대역폭에서 기록하고 변환 할 수 있는 시스템이 필요합니다. 신호를 올바르게 수집하고 조정하지 않으면, 사용 가능한 모든 대역폭 정보를 상실할 수 있습니다. 또한, 고대역폭 토크를 전압 또는 전류, 전력 신호와 같은 전기적 신호 또는 위치, 진동과 변위와 같은 기계적 신호와 연관시키는 데이터 수집 시스템이 필요합니다.

효율성을 높이려면, 기술자는 고급 토크 센서가 장착된 고급 데이터 수집 시스템을 확보해야 하며 그 외에도 고급 토크 센서와 고급 데이터 수집 시스템을 결합하여 자세한 분석을 실행하는 방법을 알고 있어야 합니다.

고효율성을 위한 정확도, 대역폭과 시간 동기(time alignment)

정확도, 대역폭과 시간 동기는 더 중요한 사안, 즉 시스템 효율의 핵심 요소입니다. 효율이 30~40% 수준인 내연 기관을 선택하십시오. 오차가 3%이면 효율은 36%를 초과하여 39%에 달합니다. 대단한 성능입니다. 효율이 훨씬 높은 전기 기계의 경우, 배터리 수명으로 인하여 오차 범위는 더욱 중요해집니다. 모터 효율은 85%~98%입니다. 여기에서 오차가 3%이면 효율은 98%를 초과하여 101%에 달할 수 있지만 실제적으로는 불가능합니다..

그러한 상황에서는 토크 리플이 적합한데, 이는 높은 정확도의 토크는 평균적으로 상당히 적은 교란을 반영하기 때문입니다. 이를 정확하게 이해하려면, 고속 기계에 대한 방정식을 살펴보십시오: 20k RPM에서 80kW → 2093 Rad/sec x 38.22 Nm → .25 Nm 오프셋은 500 W → .625% 입니다.

이 예에서 비효율 수준은 0.5%입니다. 토크는 특히 고속에서 정밀하고 정확하게 획득해야 하는 중요한 측정 데이터 입니다. 신호에 대한 대역폭은 위상 조건으로 전압과 전류와 시간 동기화 될 필요가 있는데, 이는 효율을 구하기 위해 시간의 경과에 따른 평균 토크와 속도를 계산하여 그 결과 값을 시간의 경과에 따른 전압과 전류의 평균으로 나누기 때문입니다.

또한, 전체 리플 대신 리플의 절반을 사용해도 차이가 나타나므로, 높은 피크 값 중 하나가 효율성 측정에 추가되지 않도록 시간 동기화가 필요합니다.

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EPT Torque Ripple in Electric Machines

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