Ảnh hưởng số khe chặn từ thông đến mômen động cơ từ trở đồng bộ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của số khe chặn từ thông trong rotor đến đặc tính mômen của động cơ từ trở đồng bộ. Bằng phương pháp mô phỏng số và phân tích phần tử hữu hạn, tác giả đánh giá mối liên hệ giữa số khe chặn và độ gợn mômen, mômen cực đại cũng như hiệu suất làm việc của động cơ. Kết quả nghiên cứu giúp tối ưu hóa thiết kế động cơ, cải thiện hiệu suất và giảm rung động cơ học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng số khe chặn từ thông đến mômen động cơ từ trở đồng bộ

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 ẢNH HƯỞNG SỐ KHE CHẶN TỪ THÔNG ĐẾN MÔMEN ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ ĐỒNG BỘ Đinh Hải Lĩnh Trường Đại học Thủy lợi, email: linhdh@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG 2. MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ SYNRM Động cơ từ trở đồng bộ (SynRM) hiện nay Tính toán các kích thước cơ bản của là một trong những động cơ được sử dụng SynRM dựa trên yêu cầu ban đầu như: công trong nhiều hệ truyền động, đặc biệt là ứng suất cơ P = 4,5 kW, hiệu suất 90%, tốc độ dụng cho xe điện. SynRM có nhiều ưu điểm 3000 vòng/phút, điện áp U = 580VDC, dòng nổi bật như: cấu tạo đơn giản, trên rotor không điện I = 10A. Các số liệu tính toán được như có dây quấn hay nam châm, giá thành thấp, dễ trong bảng 1. Mô hình động cơ SynRM được làm mát, quán tính rotor nhỏ phù hợp với tốc thể hiện như hình 1. độ quay cao, mômen khởi động lớn, chịu quá Khe chặn từ thông tải ngắn hạn tốt. Với các mục tiêu về công Rôto Stato suất, mômen, hiệu suất hay độ nhấp nhô mômen nhỏ thì các thông số thiết kế điện từ ban đầu cũng cần phải có đánh giá thiết kế chi tiết. Sau khi tính chọn được các kích thước của stator, rotor, số rãnh stator, số cực rotor thì việc lựa chọn hình dạng rotor và số khe chặn từ thông cũng rất quan trọng. Các thông số số này ảnh hưởng trực tiếp đến mômen, độ nhấp nhô mômen và hiệu suất của động cơ. Số cực rotor và khe chặn từ thông trên rotor Hình 1. Mô hình động cơ SynRM ảnh hưởng rất lớn đến độ nhấp nhô mômen Bảng 1. Kích thước cơ bản của SynRM nhỏ [1], [2]. Nhiều thuật toán tối ưu kích thước rotor và kích thước khe chặn từ thông để cải Tên thông số Giá trị Đơn vị thiện độ nhấp nhô mômen [3], [4]. SynRM ở Đường kính ngoài stator 152 mm dải tốc độ khác nhau thì số khe chặn từ từ Số rãnh stator 36 thông tối ưu và kích thước khe chặn từ thông Đường kính trong stator 90 mm là khác nhau [5]. Nhiều nghiên cứu đã lựa Bề rộng răng stator 3.91 mm chọn cố định số cực rotor, cố định số khe chặn, Độ sâu rãnh stator 18 mm rotor dạng chữ U hoặc V để tính toán tối ưu Số cực rotor 4 kích thước rotor, kích thước khe chặn từ thông Dạng rotor Chữ U [6], [7] để đạt hiệu quả hiệu suất tốt nhất. Đường kính trục 25 mm Mô hình SynRM được xem xét đến trong Số khe chặn từ 2 bài báo này có kết cấu: số rãnh stator 36, số Khe hở không khí 0.3 mm cực rotor 4; hình dạng rotor chữ U, số khe Đường kính Layer 1 40 Mm chặn từ được thay đổi từ 2 ÷ 4 để xem xét độ nhấp nhô mômen và hiệu suất của động Đường kính Layer 2 50 cơ SynRM. Đường kính Layer 3 60 330
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 Tên thông số Giá trị Đơn vị Hình 4 chứng minh rằng mômen có các Đường kính Layer 4 70 sóng hài mômen bậc 6 và bậc 12, có biên độ Đường kính trục 34 khá lớn, trên 1Nm. Dòng điện 10 A Kết quả từ thông, mômen và sóng hài Điện áp 580 VDC mômen của SynRM với 2 khe chặn từ thông được thể hiện trên hình 5, 6, 7. 3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MÔ PHỎNG Động cơ SynRM ban đầu được phân tích có số khe chặn từ thông bằng 1. Các kích thước stator và rotor như trong bảng 1. Sử dụng phân tích FEM ta có kết quả từ thông và mômen trung bình như hình 2, 3. Hình 5. Từ thông SynRM với 2 khe chặn từ Hình 2. Từ thông SynRM với 1 khe chặn từ Đặc tính mômen trung bình của động cơ ở tốc độ 3000 vòng/phút như hình 3. Hình 6. Mômen SynRM với 2 khe chặn từ Hình 7. Sóng hài mômen với 2 khe chặn từ Kết quả từ thông, mômen và sóng hài mômen của SynRM với 3 khe chặn từ thông được thể hiện trên hình 7, 8, 9. Hình 3. Mômen SynRM với 1 khe chặn từ Hình 3 cho thấy mômen của động cơ có độ nhấp nhô mômen lớn. Do đó biên độ sóng hài của mômen cũng sẽ lớn. Biên độ sóng hài mômen khi có 1 khe chặn từ thông thể hiện trên hình 4. Hình 4. Sóng hài mômen với 1 khe chặn từ Hình 7. Từ thông SynRM với 3 khe chặn từ 331
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 Kết quả tổng hợp so sánh như trong bảng 2. Bảng 2. Kết quả so sánh tổng hợp Đơn Các thông Số khe chặn từ thông vị số 1 2 3 4 Mômen 8.5954 12.607 14.639 15.366 Nm trung bình Độ nhấp 3.8385 5.1905 6.4774 3.6864 Nm Hình 8. Mômen SynRM với 3 khe chặn từ nhô mômen Tỉ lệ phần trăm nhấp 45.184 41.515 44.427 24.065 % nhô mômen Tốc độ 2788.2 2878.2 2898 2920.7 rpm Công suất Hình 9. Sóng hài mômen với 3 khe chặn từ 2668.9 3927.8 4580.4 4812.6 Watts điện từ Kết quả từ thông, mômen và sóng hài Công suất 2998 4256.9 4909.5 5141.7 Watts mômen của SynRM với 4 khe chặn từ thông đầu vào được thể hiện trên hình 10, 11, 12. Tổng tổn 548.18 518.7 495.83 483.88 Watts hao Công suất 2449.8 3738.2 4413.7 4657.8 Watts đầu ra Hiệu suất 81.715 87.815 89.901 90.589 % Mômen 7.7979 11.899 14.049 14.826 Nm trên trục Từ kết quả phân tích ở trên có thể thấy rằng số khe chặn từ thông tăng dần từ 1 đến 4 thì độ nhấp nhô mômen cũng giảm dần từ 45% xuống 24%. Đồng thời hiệu suất của động cơ cũng tăng lên, do tổ hao trên rotor giảm khi số khe chặn từ thông tăng lên. Hình 10. Từ thông SynRM với 4 khe chặn từ 4. KẾT LUẬN Bài báo này đề xuất phương án lựa chọn số khe chặn từ thông phù hợp để tối thiểu hóa nhấp nhô mômen và nâng cao hiệu suất cho động cơ từ trở đồng bộ với cấu trúc 36 rãnh stator, 4 cực rotor ở dải tốc độ 3000 vòng/phút. Kết quả cho thấy số khe chặn từ thông bằng 4 thì có độ nhấp nhô mômen nhỏ nhất và hiệu suất cao nhất. Hình 11. Mômen SynRM với 4 khe chặn từ 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jing Liang, Yan Dong, Hexu Sun, Rongzhe Liu and Guantong Zhu, 2022, “Flux-Barrier Design and Torque Performance Analysis of Synchronous Reluctance Motor with Hình 12. Sóng hài mômen SynRM Low Torque Ripple”, Appl. Sci. 2022, 12, với 4 khe chặn từ 3958. https://doi.org/10.3390/app12083958. 332