Nghiên cứu mô hình động cơ từ kháng đóng ngắt bằng phần mềm Ansys Maxwell

Bài viết Nghiên cứu mô hình động cơ từ kháng đóng ngắt bằng phần mềm Ansys Maxwell tập trung nghiên cứu mô hình hóa động cơ từ kháng loại đóng cắt (SRM) bằng phương pháp phần tử hữu hạn trong phần mềm Ansys Maxwell, sau đó dữ liệu được sử dụng mô hình hóa động cơ SRM trong môi trường Matlab/Simulink.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH ĐỘNG CƠ TỪ KHÁNG ĐÓNG NGẮT BẰNG PHẦN MỀM ANSYS MAXWELL Lê Thị Hương Bộ môn Kỹ thuật Điện, khoa Năng lượng - Trường Đại học Thủy lợi Email: huonglt@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Rôto động từ kháng không cần thành phần kích từ, cuộn dây quấn xung quanh cực stato Phần rôto thép ép lại thành nên cấu trúc đơn giản, nhỏ gọn, bền mặt khí, khả sinh mơmen lớn Ngồi ra, động từ kháng hoạt động với tốc độ lớn khả gia tốc nhanh nên ngày sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Động từ kháng hoạt động có biến thiên điện cảm theo vị trí rơto, mối quan hệ điện – từ hàm phi tuyến phức tạp cấu tạo có cực hai phía Việc phân tích đặc tính từ trường dựa vào lý thuyết trường điện từ với phương trình Maxwell, ứng dụng toán cụ thể dẫn đến giải phương trình Laplace Poisson với sơ kiện mặt thời gian biên kiện mặt không gian Khi ứng dụng động điện, biên kiện khối hình học khơng gian phức tạp dẫn đến việc giải phương trình giải tích khó khăn Ngày với phát triển khoa học máy tính, phương pháp phần tử hữu hạn ứng dụng tốn phi tuyến độ xác cao Vì tác giả tập trung nghiên cứu mơ hình hóa động từ kháng loại đóng cắt (SRM) phương pháp phần tử hữu hạn phần mềm Ansys Maxwell, sau liệu sử dụng mơ hình hóa động SRM mơi trường Matlab/Simulink Theo [1] phương pháp phần tử hữu hạn việc rời rạc hóa miền tốn thành số hữu hạn miền liên kết với điểm nút Sau xấp xỉ nghiệm phương trình vi phân theo điều kiện biên toán Sử dụng cơng cụ phân tích phần tử hữu hạn FEA phần mềm Ansys Maxwell để phân tích động SRM Theo [3] q trình phân tích chia thành phần: phần xác định liệu hình học tính chất vật liệu động Thực tính tốn dịng điện dựa vào điều kiện biên hình học bao bên động chia lưới phần tử hữu hạn xác định Phần ước tính mật độ từ thông việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải phương trình Maxwell phương trình Poisson Laplace trường hợp từ trường tĩnh từ trường biên thiên Phần kết phân tích phân bố từ trường khu vực động phân bố mật độ từ thơng khe hở khơng khí đạt Nghiên cứu động loại 6-4, công suất định mức 30 kW Chi tiết cho bảng PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Bước 1: Phân tích phần tử hữu hạn cho động SRM phần mềm Ansys Maxwell 524 Bảng Thông số động Thông số Điện áp nguồn DC Tốc độ định mức Khe hở khơng khí Dịng điện lớn Vật liệu sắt từ Góc cực stator Góc cực rotor Giá trị 300 VDC 1200 vòng/phút mm 255 A Thép Silic M19 300 320 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Phương trình Poisson Laplace theo từ vector A với điều kiện biên Dirichlet xH = J (1) B = µH (2) B= xA (3) Thay (2), (3) vào (1) ta được: Hình Từ thơng động SRM Bảng cho biết biết tính tốn theo hai tham số dịng điện góc rơto Bảng Các bước tính theo tham số Dịng điện pha – 255 A Góc rotor -900 Bước tính: 15A Bước tính: 50 Hình Độ tự cảm động SRM Sử dụng phần mềm Ansys Maxwell với thiết kế hình học chia lưới hình Hình Momen tĩnh động SRM Bước 3: Chuyển liệu từ phần mềm Ansys Maxwell vào Matlab/ Simulink Chuyển liệu từ FEA momen từ thông Ansys vào bảng look-up table hai chiều Simulink dòng điện momen hình 5, hình Hình Bảng Look-up table cho momen Hình Thiết kế hình học chia lưới động SRM Sự thay đổi từ thông so với dịng điện góc rotor hình 525 Hình Look-up table cho dịng điện Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 KẾT QUẢ Mơ hình tốn học động SRM Theo [2] ta có Hình 10 Mơ hình động Matlab/ Simulink KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU j = p - 2п(j-1)/m Trong đó: j: momen quán tính T c: momen Bm: hệ số ma sát nhớt T: momen điện từ : Vị trí góc rơto 0 : Vị trí góc rơto đầu tiền j: Pha thứ j p, m: Số đội cực, số pha Kết mơ hình hóa động SRM: KẾT LUẬN Hình 11 Biến thiên momen tổng theo thời gian Hinh 12 Biến thiên cường độ dòng điện tổng theo thời gian Hình Sơ đồ từ thơng động SRM KẾT LUẬN Trong báo tác giả sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích mơ hình hóa động từ kháng Phương pháp tiết kiệm thời gian tính toán giảm lược thao tác xây dựng mơ hình Các đặc tính thu cho kết xác cao Hình Mơ hình pha động SRM TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Mơ hình thay đổi góc động [1] Nguyễn Hoài Sơn 2001 Phương pháp phần tử hữu hạn với Matlab NXB Đại học Quốc gia TP.HCM [2] T.J.E Miller, Feb 2002, Optimal Design of Switched Reluctance Motor, IEEE Trans action on indus trial electronics [3] Joao Pedro A Bastos, Nelson Sadowski 2003 Electromagnetic Modeling by Finite Element Methods Marcel Dekker 526 ... 15A Bước tính: 50 Hình Độ tự cảm động SRM Sử dụng phần mềm Ansys Maxwell với thiết kế hình học chia lưới hình Hình Momen tĩnh động SRM Bước 3: Chuyển liệu từ phần mềm Ansys Maxwell vào Matlab/... liệu từ FEA momen từ thông Ansys vào bảng look-up table hai chiều Simulink dịng điện momen hình 5, hình Hình Bảng Look-up table cho momen Hình Thiết kế hình học chia lưới động SRM Sự thay đổi từ. .. pháp phần tử hữu hạn để phân tích mơ hình hóa động từ kháng Phương pháp tiết kiệm thời gian tính tốn giảm lược thao tác xây dựng mô hình Các đặc tính thu cho kết xác cao Hình Mơ hình pha động