MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HIỆU SUẤT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 2p=4, 37kW VỚI ANSYSMAXWELL

đồ án tố nghiệp đại học MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HIỆU SUẤT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 2p=4, 37kW VỚI ANSYSMAXWELL Động cơ điện không đồng bộ ba pha là máy điện quay biến đổi điện năng thành cơ năng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp cũng như trong đời sống hằng ngày của người dân. Sở dĩ nó được sử dụng rông rãi là vì cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn, giá thành lại rẻ… Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, của quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá, các sản phẩm công nghệ yêu cầu phải tinh xảo, chất lượng, đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng, để làm được điều đó người kỹ sư thiết kế phải không ngừng nghiên cứu, tìm hiểu, nắm bắt sự phát triển của xã hội để chế tạo ra những loại máy điện phù hợp với xu thế phát triển của thời đại. Có nhiều ứng dụng hỗ trợ kỹ sư trong công việc thiết kế cũng như khảo sát tính toán động cơ, ANSYS MAXWELL là một trong những ứng dụng được ưa chuộng. Trong học kỳ này, nhóm em được giao đề tài “Mô hình hoá và mô phỏng hiệu suất động cơ không đồng bộ 2p=4, 37 kW với AnsysMaxwell” do thầy giáo TS. Lê Anh Tuấn hướng dẫn. Vì là lần đầu tiên, chưa có đầy đủ kinh nghiệm nên không thế tránh được thiếu sót trong thiết kế, tính toán, vậy mong thầy cô giáo sau khi xem xét đồ án có gì thiếu sót cho nhóm chúng em xin đánh giá để chúng em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Lê Anh Tuấn đã hướng dẫn nhóm em hoàn thành tốt đồ án.

BẢN TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ PHẦN MỀM ANSYS/MAXWELL

TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM ANSYS/MAXWELL 2D

Ansys Maxwell là bộ giải trường EM cho máy điện, máy biến áp, sạc không dây, chốt nam châm vĩnh cửu, thiết bị truyền động và các thiết bị cơ điện tử khác Nó giải quyết được từ trường và điện trường thay đổi theo thời gian, miền tần số và tĩnh Maxwell cũng cung cấp các giao diện thiết kế chuyên dụng cho máy điện và bộ chuyển đổi điện

Maxwell sử dụng phương pháp chính xác phần tử hữu hạn (FEM) để giải quyết tĩnh, miền tần số, và các lĩnh vực điện và trường điện khác nhau. Một lợi ích quan trọng của ANSYS Maxwell là quá trình tính toán tự động của nó, chỉ cần xác định hình học, tính chất vật liệu và đầu ra mong muốn

Phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp số để giải các bài toán được mô tả bởi các phương trình vi phân riêng từng phần cùng với các điều kiện biên cụ thể Cơ sở của phương pháp này là làm rời rạc hóa các miền liên tục phức tạp của bài toán Các miền liên tục được chia thành nhiều miền con, các miền này được liên kết với nhau tại các điểm nút Trên miền con này, dạng biến phân tương đương với bài toán được giải xấp xỉ dựa trên các hàm xấp xỉ trên từng phần tử, thoả mãn điều kiện trên biên cùng với sự cân bằng và liên tục giữa các phần tử.

Về mặt toán học, phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để giải gần đúng bài toán phương trình vi phân từng phần và phương trình tích phân, ví dụ như phương trình truyền nhiệt Lời giải gần đúng được đưa ra dựa trên việc loại bỏ phương trình vi phân một cách hoàn toàn là những vấn đề về trạng thái ổn định, hoặc chuyển phương trình vi phân từng phần sang một phương trình vi phân thường tương đương mà sau đó được giải bằng cách sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn.

Với Maxwell, bạn có thể mô tả chính xác chuyển động phi tuyến, chuyển động nhất thời của các thành phần cơ điện và ảnh hưởng của chúng lên mạch truyền động và thiết kế hệ thống điều khiển Bằng cách tận dụng các bộ giải trường điện từ tiên tiến của Maxwell và liên kết liền mạch chúng với công nghệ mô phỏng hệ thống và mạch tích hợp, bạn có thể hiểu được hiệu suất của các hệ thống cơ điện từ rất lâu trước khi xây dựng một nguyên mẫu trong phần cứng

* Lịch sử phát triển phần mềm ANSYS [1]

Giai đoạn 1: Phiên bản thương mại đầu tiên của phần mềm Ansys được dán nhãn phiên bản 2.0 và phát hành vào năm 1971 Năm 1975, các tính năng phi tuyến tính và nhiệt điện đã được thêm vào Phần mềm này được sử dụng độc quyền trên các máy tính lớn, cho đến phiên bản 3.0 (bản phát hành thứ hai) được giới thiệu cho VAXstation vào năm 1979.

Giai đoạn 2: Năm 1980, Ansys chuyển đổi sang giao diện người dùng đồ họa trong phiên bản 4 vào cuối năm đó Phiên bản 4 của phần mềm Ansys dễ sử dụng hơn và bổ sung thêm các tính năng để mô phỏng điện từ Phần mềm động lực học chất lỏng Flotran của Compuflo được tích hợp vào Ansys theo phiên bản 5, được phát hành vào năm 1993 Cải tiến hiệu suất trong phiên bản 5.1 rút ngắn thời gian xử lý từ hai đến bốn lần, và được theo sau bởi một loạt các cải tiến hiệu suất để bắt kịp với những tiến bộ trong tính toán. Ansys cũng bắt đầu tích hợp phần mềm của mình với phần mềm CAD, như Autodesk.

Giai đoạn 3: Vào năm 1996, Ansys đã phát hành phần mềm phân tích cấu trúc DesignSpace, sản phẩm mô phỏng thử nghiệm rơi và thả LS-DYNA và bộ mô phỏng động lực học chất lỏng (CFD) của Ansys Phiên bản 6.0 của sản phẩm Ansys chính được phát hành vào tháng 12 năm 2001 Phiên bản 6.0 đã thực hiện được mô hình quy mô lớn thực tế lần đầu tiên Giao diện được làm lại một vài tháng sau đó trong 6.1 Phiên bản 8.0 đã giới thiệu bộ giải đa lĩnh 7 vực Ansys, cho phép người dùng mô phỏng xem có bao nhiêu vấn đề vật lý sẽ tương tác với nhau.

Giai đoạn 4: Phiên bản 8.0 đã được xuất bản vào năm 2005 và giới thiệu phần mềm tương tác cấu trúc chất lỏng của Ansys, mô phỏng sự tương tác giữa kết cấu và chất lỏng Ansys cũng phát hành các sản phẩm phần mềm thiết kế xác thực và DesignXplorer, cả hai đều đối phó với xác suất và tính ngẫu nhiên của các yếu tố vật lý Vào năm 2009, phiên bản 12 đã được phát hành với phiên bản thứ hai của Workbench

Giai đoạn 5: Phiên bản 15 của Ansys được phát hành vào năm 2014.

Nó được thêm vào chức năng mowischo vật liệu composites, liên kết bu lông và chia lưới tốt hơn.

Giai đoạn 6: Trong tháng 2 năm 2015, phiên bản 16 đã giới thiệu công ty vật lý AIM và Electronics Desktop Năm 2016, phiên bản 17 giới thiệu một giao diện người dung mới và cải tiến cho tính toán mô phỏng động lực học chất lỏng Vào tháng 1 năm 2017, Ansys đã phát hành phiên bản 18 Phiên bản 18 cho phép người dùng thu thập dữ liệu trong thế giới thực từ các sản phẩm và sau đó kết hợp dữ liệu đó vào các mô phỏng trong tương lai Trình tạo ứng dụng Ansys, cho phép các kỹ sư xây dựng, sử dụng và bán các công cụ kỹ thuật tùy chỉnh, cũng được giới thiệu với phiên bản 18 Đến hiện tại Ansys đã phát hành phiên bản Ansys Electronics Desktop 2022.

* Ứng dụng rộng rãi trong giới khoa học:

- Các nước trên thế giới đã sử dụng phần mềm Maxwell để thiết kế và phân tích các thiết bị điện 3-D, 2-D, bao gồm: động cơ điện, cơ cấu truyền điện, máy biến áp, cảm biến và cuộn dây

Maxwell có thể làm việc nhanh chóng, chính xác đó là việc ứng dụng phương pháp mô phỏng số - dựa trên nền tảng là phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) kết hợp với lý thuyết trường điện từ để nghiên cứu, ứng dụng trong lĩnh vực thiết kế máy điện nói chung Hầu hết ở các nước phát triển mạnh như Nga, 8 Trung Quốc, Nhật, Hàn … đều có các diễn đàn về ứng dụng mô phỏng số và FEM.

Trong lĩnh vực kỹ thuật điện FEM được áp dụng để giải các phương trình vi tích phân của hệ phương trình Maxwell viết cho trường điện từ Kết quả lời giải sẽ cho ta biết được phân bố trường điện từ trong các loại máy điện, từ đó tính toán được các tham số của máy điện.

FEM được đánh giá là có tính vạn năng, phù hợp cả mới những mô hình phức tạp về hình học, hoặc đặc tính vật liệu biến đổi thời thời gian.

Tuy nhiên, khi ứng dụng mô phỏng số trong thiết kế máy điện cũng vẫn còn gặp nhiều khó khăn, do các thông số đưa vào mô hình mô phỏng và thông số chế tạo thực tế có thể sai khác, FEM cũng không thể phản ánh được toàn bộ tác động của yếu tố công nghệ chế tạo nên giữa mô hình mô phỏng và mô hình thực tế sẽ có sai số.

* Tình hình nghiên cứu ở trong nước

- Ansys cùng với Mathlab là 2 công cụ chính trong lĩnh vực nghiên cứu mô phỏng điện từ trường

- Phần mềm Maxwell đòi hỏi kỹ năng sử dụng nên chưa được sử dụng phổ biến.

- Tại trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, phần mềm chưa được ứng dụng rộng rãi trong các môn học Nhiều sinh viên chưa biết tới phần mềm Maxwell

TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

Hình 1.1: Động cơ không đồng bộ 3 pha Động cơ không đồng bộ là một loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ Động cơ điện hoạt động với tốc độ quay củaRotor chậm hơn so với tốc độ quay của từ trường Stator.

Phần tĩnh (Stator): bao gồm vỏ máy, lõi sắt và dây quấn.

Vỏ máy: dùng để cố định lõi sắt và dây quấn chứ không dẫn từ Vỏ máy thường làm bằng gang Đối với máy công suất lớn (>1000 kW) dùng tấm thép hàn lại.

Lõi thép stato: dạng hình trụ được chế tạo từ lá thép kỹ thuật điện dày 0,35mm- 0,5mm Sau đó, các lá thép được dập rãnh bên trong và ghép lại thành các rãnh ép bên trong vỏ máy [1]

Hình 1.2: Lõi thép stator

Dây quấn ba pha: làm bằng dây dẫn điện được bọc cách điện được đặt trong các rãnh của lõi thép Dòng xoay chiều ba pha chạy trong ba pha dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay Dây quấn ba pha có thể nối sao hoặc tam giác

Phần quay (Rotor): Gồm lõi thép, dây quấn và trục máy

Lõi thép rotor: giống stator nhưng các lá thép có rãnh ngoài đặt dây quấn, ở giữa có lỗ để gắn trục.

Dây quấn: rotor của máy điện không đồng bộ thường có hai kiểu: rotor lồng sóc (rotor ngắn mạch) và rotor dây quấn.

Rotor lồng sóc: Trong mỗi rãnh của lõi thép rôto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hoặc bằng nhôm, hai đầu dài ra khỏi lõi thép Các thanh dẫn được nối tắt lại với nhau ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch cũng bằngđồng hoặc nhôm tạo thành một cái lồng (quen gọi là lồng sóc) Đặc điểm: kết cấu đơn giản, không thay đổi được R

Rotor dây quấn quấn dây tương tự như dây quấn ba pha stato và có cùng số cực từ Dây quấn kiểu này luôn đấu với nhau thành hình sao với ba đầu ra đấu vào ba vành trượt Dây quấn roto sẽ gắn vào trục quay của roto và được cách điện với trục.

Trong rãnh lõi thép rotor, đặt dây quấn ba pha Dây quấn rôto thường nối sao, ba đầu ra nối với ba vòng tiếp xúc bằng đồng (vành trượt), được nối với ba biến trở bên ngoài để điều chỉnh tốc độ và mở máy. Đặc điểm: cấu thành phức tạp, giá thành cao, có thể thay đổi được R. Ở phần quay còn có các bộ phận khác như trục máy, cánh quạt làm mát (với máy cỡ nhỏ).

1.2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ

Hình 1.3: Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ

Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato thì trong khe hở không khí xuất hiện từ trường quay với tốc độ là

(1.1) Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch nên trong dây quấn rotor có dòng điện chạy qua Dòng điện trong từ trường chịu tác động của lực điện từ F và sinh ra mô men quay làm cho rotor quay với tốc độ n.

Tốc độ quay của rotor (n) luôn luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay (n1) vì tốc độ bằng nhau thì trong dây quấn rôto không còn sức điện động và dòng điện cảm ứng, cho nên lực điện từ bằng 0.

Hệ số trượt của tốc độ:

Tốc độ của động cơ:

1.2.3 Các trị số định mức

P : công suất định mức ở đầu trục (kW)dm η :hiệu suất định mức dm

U :điện áp dây định mức (V)dm

I :dòng điện dây định mức (A)dm

Phương trình đặc tính cơ:

Biểu thức trên chính là phương trình đặc tính cơ Được biểu diễn quan hệ M = f(n)

Hình 1.4: Đặc tính động cơ không đồng bộ 1.2.4 Ưu nhược điểm của động cơ không đồng bộ ba pha

- Đấu nối trực tiếp với nguồn điện 3 pha, không tốn kém thêm các thiết bị biến đổi.

-Tiện lợi hơn, với cấu tạo đơn giản, giá thành hạ so với động cơ một chiều Trong công nghiệp hiện nay phần lớn đều sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha.

- Vận hành tin cậy, giảm chi phí vận hành, bảo trì sữa chữa.

- Hệ số công suất thấp gây tổn thất công suất phản kháng của lưới điện.

- Dễ phát nóng với stato khi điện áp lưới tăng và đối với roto khi điện áp lưới giảm.

- Không sử dụng được lúc non tải hoặc không tải.

- Làm giảm bớt độ tin cậy vì khe hở không khí nhỏ

- Đặc tính mở máy không tốt, dòng khởi động lớn.

 Ứng dụng của động cơ không đồng bộ Động cơ không đồng bộ được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, đời sống hằng ngày với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kW

Trong công nghiệp: động cơ không đồng bộ thường được dùng làm nguồn động lực cho các máy cán thép loại vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ Trong nông nghiệp: được dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm.…

Trong đời sống hằng ngày: động cơ không đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng như: quạt gió, động cơ trong tủ lạnh, máy quay đĩa

Ngày nay, các hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ không đồng bộ được ứng dụng rất rộng rãi trong các thiết bị hoặc dây chuyền sản xuất công nghiệp, trong giao thông vận tải, trong các thiết bị điện dân dụng. Các hệ truyền động điện có thể hoạt động với tốc độ không đổi hoặc với tốc độ thay đổi được Hiện nay khoảng 75 – 80% các hệ truyền động là loại hoạt động với tốc độ không đổi

Cùng với sự phát triển của nền sản xuất điện khí hóa và tự động hóa,phạm vi ứng dụng của động cơ không đồng bộ ngày càng rộng rãi.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Ở chương này, nhóm thực hiện đề tài đã tìm hiểu động cơ KĐB 3 pha, cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ Động cơ KĐB 3 pha cho thấy với kết cấu đơn giản, làm việc ổn định, tin cậy Trong quá trình vận hành không bảo dưỡng ít, vì vậy trong thực tế loại động cơ này được ứng dụng rất nhiều. Ở Việt Nam hiện nay có một số nhà máy đã sản xuất động cơ loại này với gam công suất từ nhỏ đến lớn đáp ứng nhu cầu sinh hoạt cũng như trong công nghiệp.

PHÂN TÍCH CÁC CÔNG CỤ THIẾT KẾ MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG PHẦN MỀM ANSYS/MAXWELL2D

ROTATING MACHINERY EXPERT (RMXPRT)

Sử dụng lý thuyết động cơ phân tích cổ điển và các phương pháp mạch từ tương đương, RMxprt có thể tính toán hiệu suất của máy, qua thiết kế thành phần, mạch và hệ thống và có thể đánh giá nhiệt độ, nội dung và các hiệu ứng cơ học quan trọng khác đưa ra quyết định định cỡ ban đầu và thực hiện hàng trăm phân tích "nếu như" trong vài giây Dòng thiết kế điện từ không đồng bộ này giúp bạn đạt được thành công thiết kế hệ thống tiên tiến cho các hệ thống truyền thông, các thiết bị điện tử tốc độ cao

Sử dụng RMxprt, bạn có thể mô phỏng và phân tích các loại máy sau:

- Động cơ cảm ứng ba pha

- Động cơ điện một pha.

- Máy điện đồng bộ ba pha

- Động cơ DC nam châm vĩnh cửu không chổi than.

- Điều chỉnh tốc độ động cơ

- Điều chỉnh tốc độ máy phát điện đồng bộ.

- Động cơ DC nam châm vĩnh cửu.

- Chuyển đổi động cơ từ trở

- Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động dòng.

- Máy đồng bộ ba pha không nổi bật

- Máy điện một chiều thông thường.

- Máy phát điện xoay chiều cực vuốt.

Hình 2.6: Các kiểu máy điện mô phỏng trong RMxprt 2.1.2 Các thư mục trong RMxprt Designn

Machine: Cho phép bạn chỉ định các thông số cho các khía cạnh khác nhau của máy Toàn bộ hoặc một phần hình học sẽ được vẽ trong tab Chính của cửa sổ Trình chỉnh sửa máy (dựa trên các giá trị bạn nhập).

Analysis: Hiển thị các thiết lập giải pháp cho thiết kế RMxprt Thiết lập giải pháp chỉ định cách RMxprt tính toán giải pháp

Optimetrics: Hiển thị bất kỳ thiết lập Optimetrics nào được thêm vào thiết kế RMxprt

Results: Hiển thị mọi báo cáo sau xử lý đã được tạo.

Hình 2.7: Các mục trong RMxprt Design

2.1.3 Các bước cơ bản làm việc với RMxprt

Khi bạn bắt đầu một mô hình mới trong RMxprt, trước tiên bạn chọn một trong các loại động cơ hoặc máy phát điện ở trên Sau đó, bạn nhập các thông số liên quan đến loại máy đó trong mỗi cửa sổ RMxprt Properties Các cửa sổ thuộc tính được truy cập bằng cách nhấp vào từng phần tử của máy (ví dụ: stato, rôto, trục) trong Machine trong cây dự án Các tùy chọn chung có sẵn trực tiếp ở cấp máy của cây dự án Các tùy chọn giải pháp và đầu ra(chẳng hạn như công suất đầu ra danh định) được đặt khi bạn thêm thiết lập giải pháp (bằng cách nhấp chuột phải vào Analysis trong cây dự án).

CÔNG CỤ MÔ PHỎNG 2D

Maxwell 2D là một công cụ nhỏ trong ANSYS Electronics – một phần mềm của ANSYS Inc dùng để phân tích các mạch điện, điện tử và các cấu trúc điện-từ khác Maxwell 2D được tích hợp để ứng dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn trong bài toán liên quan đến điện trường và từ trường cũng như quá trình quá độ điện từ trong hệ thống Để phân tích điện từ người ta phải đưa vào phần mềm các mô hình vật thể với các yếu tố như kích thước, vật liệu, kích thích, điều kiện xét … một các chính xác, và phần mềm sẽ chia nhỏ vật thể thành một hữu hạn phần tử nhỏ và tính toán các phương trình Maxwell trên mỗi phần nhỏ ấy và tổng hợp kết quả Về lí thuyết thì chia càng nhỏ độ chính xác càng cao, tuy nhiên thời gian tính toán sẽ lâu hơn.

- Tạo trực tiếp trong thanh công cụ tương tự RMxprt

- Tạo từ thiết lập RMxprt tạo lập trước đó:

- Nhấp vào lệnh RMxprt>Analysis Setup>Create Maxwell Design… trong RMxprt để tạo Maxwell2D design với thiết lập tự động được chọn

- Tạo từ thiết lập 3D Design trước đó.

Hình 2.8: Khởi tạo 2D Design từ thiết lập RMxprt 2.2.3 Các bước cơ bản khi làm việc với 2D Design

Bước 1: Vẽ một mô hình hình học

Bước 2: Sửa đổi các thông số thiết kế của mô hình

Bước 3: Gán các biến cho các tham số thiết kế của mô hình

Bước 4: Chỉ định cài đặt Solution cho thiết kế

Bước 5: Xác thực thiết lập của thiết kế

Bước 6: Chạy mô phỏng Maxwell 2D

Bước 7: Xuất đồ thị kết quả mô phỏng

Bước 8: Thiết lập một phân tích quét tham số với nhiều biến giải pháp khác nhau

Bước 9: Xuất đồ thị của các đường cong của các kết quả tham số

Hình 2.9: Kết quả mô phỏng 2D Design

CÔNG CỤ MÔ PHỎNG 3D

Ngoài các vấn đề trên phần mềm Maxwell hỗ trợ những giải pháp để xác định các yếu tố xuất hiện trong máy điện gây ra bởi các thành phần từ tính, từ trường:

- Điện trường 3D, có thể thuộc một trong ba loại: Trường 3D tĩnh điện trong điện môi gây ra bởi sự phân bố điện áp và điện tích do người dùng chỉ định Trường điện 3D trong vật dẫn, được đặc trưng bởi sự phân bố không gian của điện áp, điện trường và mật độ dòng điện một chiều Sự kết hợp của hai giải pháp đầu tiên với các giải pháp dẫn điện được sử dụng làm điều kiện biên cho một vấn đề tĩnh điện.

- Trường 3D tuyến tính và phi tuyến tính từ tĩnh: gây ra bởi sự phân bố do người dùng chỉ định của mật độ dòng điện một chiều, điện áp, nam châm vĩnh cửu hoặc từ trường đặt bên ngoài Các đại lượng được tính toán bổ sung mà bạn có thể chỉ định bao gồm mô-men xoắn, lực và điện cảm (tự và tương hỗ).

- Sóng hài (Dòng điện xoáy) (biến thiên hình sin theo thời gian): từ trường 3D trạng thái ổn định với dòng điện xoáy gây ra xung trong các vật dẫn lớn (rắn) gây ra bởi một trong những điều sau: bởi sự phân bố dòng điện xoay chiều do người dùng chỉ định (tất cả đều giống nhau tần số nhưng với các góc pha ban đầu có thể khác nhau), hoặc bởi từ trường tác dụng bên ngoài Giải pháp xoáy là một giải pháp toàn sóng bao gồm các hiệu ứng bức xạ sóng điện từ.

- Từ trường thoáng qua (miền thời gian): Từ trường 3D gây ra bởi nam châm vĩnh cửu và cuộn dây được cung cấp bởi nguồn điện áp vào hoặc dòng điện với sự thay đổi tùy ý như các hàm của thời gian các mạch điện sẽ được kết nối với các cuộn 20 dây Các hiệu ứng chuyển động quay hoặc tịnh tiến cũng có thể được đưa vào mô phỏng.

- Điện trường thoáng qua (miền thời gian): Điện trường 3D do điện áp thay đổi theo thời gian, sự phân bố điện tích hoặc dòng điện gây ra trong các vật liệu không đồng nhất Bộ mô phỏng điện trường thoáng qua tính toán các điện trường biến thiên theo thời gian Thế điện là đại lượng dung dịch.

=> Tính linh hoạt này cho phép người dùng có kinh nghiệm phát triển phong cách tạo mô hình phù hợp với sở thích của họ Khi mô hình được tạo, chuỗi giải pháp Maxwell tự động sẽ tiếp quản và kiểm soát hoàn toàn quy trình giải pháp mà không cần bất kỳ sự tương tác nào từ người dùng Khi giải pháp trở nên khả dụng, người dùng có thể thực hiện nhiều tác vụ xử lý hậu kỳ theo yêu cầu của ứng dụng thiết kế.

-Tạo trực tiếp trong thanh công cụ tương tự RMxprt.

-Tạo từ thiết lập RMxprt tạo lập trước đó.

Nhấp vào lệnh RMxprt>Analysis Setup>Create Maxwell Design… trong RMxprt để tạo Maxwell3D design với thiết lập tự động được chọn

- Tạo từ thiết lập 2D Design trước đó.

Hình 2.10: Khởi tạo 3D Design từ thiết lập RMxprt 2.3.3 Các bước cơ bản khi làm việc với 3D Design

Bước 1: Dựa trên ứng dụng của bạn, hãy chọn loại phân tích điện từ sẽ thực hiện.

Bước 2: Vẽ hình học của mô hình bằng cách sử dụng không gian vẽ được cung cấp bởi menu Modeler và Draw có sẵn thông qua giao diện máy tính để bàn Maxwell.

Bước 3: Gán các thuộc tính vật liệu cho tất cả các đối tượng rắn trong mô hình và xác định các thuộc tính vật liệu mới nếu vật liệu trong thư viện mặc định không cung cấp vật liệu cần thiết Luôn đảm bảo các thuộc tính vật liệu được gán cho một đối tượng tương ứng với các đặc tính thực của vật liệu trong thiết bị điện từ đang được mô phỏng.

Bước 4: Chỉ định các nguồn trường (excitations) và các điều kiện ranh giới cho giải pháp duy nhất của bạn.

Bước 5: Xác định các thông số tổng thể bổ sung mà bạn muốn tính toán (chẳng hạn như lực, mô-men xoắn, điện cảm / điện dung, ).

Bước 6: Xác định các hoạt động lưới cho các ứng dụng đặc biệt (chẳng hạn như seeding trong các khu vực / đối tượng quan tâm).

Bước 7: Chỉ định các tùy chọn giải pháp (solution).

Bước 8: Bắt đầu quá trình mô phỏng.

Bước 9: Khi có kết quả mô phỏng, xuất và nghiên cứu các kết quả có sẵn, chẳng hạn như xuất các đại lượng trường và tính toán các biểu thức.

Hình 2.11: Kết quả mô phỏng 3D Design

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Kết luận toàn bộ chương 2 là kết quả nghiên cứu về các công cụ thiết kế mô phỏng động cơ không đồng bộ trong phần mềm Ansys Maxwell Thông qua quá trình nghiên cứu này, bọn em đã nắm rõ được màn hình làm việc và các lệnh trên thanh công cụ, hiểu và biết về Rotating machinery expert cách sử dụng và cách thiết lập Từ đó mô phỏng các hình ảnh 2D, 3D của động cơ và các thông số cần thiết về dòng điện, momen, tốc độ… Để giảm thiểu chi phí và hoàn thiện trong quá trình thiết kế động cơ Tuy nhiên trình độ còn kém và nhiều thiếu sót, phần nghiên cứu trên chưa hoàn toàn hoàn chỉnh, vì vậy chúng em rất cần những sự đóng góp từ thầy cô giáo viên bộ môn Đây sẽ là những kiến thức để áp dụng vào cuộc sống và công việc kĩ sư điện sau này.

NỘI DUNG TÍNH TOÁN VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 2p=4, 37kW

THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ

- Loại động cơ: động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc.

- Công suất định mức: 37kW

- Tần số làm việc: f = 50Hz

- Hiệu suất của động cơ: η = 0,91 dm

- Kiểu máy: kín, tự làm mát bằng quạt gió.

- Chế độ làm việc liên tục.

TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ

Những kích thước chủ yếu của động cơ điện không đồng bộ là đường kính trong stato D và chiều dài lõi sắt l Mục đích của việc chọn kích thước này là để chế tạo ra máy kinh tế hợp lý nhất mà tính năng phù hợp với tiêu chuẩn nhà nước Tính kinh tế của máy không chỉ là vật liệu sử dụng để chế tạo ra máy mà còn xét đến quá trình chế tạo trong nhà máy, như tính thông dụng của các khuôn dập, vật đúc, các kích thước và chi tiết tiêu chuẩn hoá.

3.2.1 Tính toán các thông số chủ yếu

3.2.1.1 Xác định tốc độ động cơ

Trong đó: f là tần số lưới đưa vào p là số cặp cực

3.2.1.2 Đường kính ngoài stato Đường kính ngoài Dn có liên quan mật thiết với kết cấu động cơ, cấp cách điện và chiều cao tâm trục h đã được tiêu chuẩn hóa Vì vậy thường chọn Dn theo h

Tra bảng 10.3 trang 230- sách “Thiết kế máy điện” [3] với chiều cao tâm trục h = 200 mm là thì đường kính ngoài stato theo tiêu chuẩn là:

Xác định đường kính trong stato theo công thức:

D=k D D n Tra bảng 10.2 và 10.3 trang 230 – sách “Thiết kế máy điện” [3] ta được: k D  0,64 0,68 

- k D là hệ số tỉ lệ giữa đường kính ngoài và đường kính trong

Trong đó: k Elà hệ số công suất định mức lấy theo hình 10-2 trang 231- sách “Thiết kế máy điện” [3] η và cos lấy theo tiêu chuẩn ISO 9001:2008

3.2.1.5 Chiều dài tính toán lõi sắt stato

P’: Công suất tính toán α δSd1: Hệ số xung cực từ k d: Hệ số dây quấn k S: Hệ số sóng A: Tải đường (Tải điện tử) B: Mật độ từ thông khe hở không khí

D: Đường kính trong stato n 1: Tốc độ đồng bộ

Tra hình 10.3b trang 233- sách “Thiết kế máy điện” [3] ta được: A= 370 (A/cm)

Chiều dài lõi sắt stato bằng:

D: Đường kính trong stato p: Số đôi cực

3.2.1.7 Lập phương án so sánh

3.2.1.8 Dòng điện pha định mức

P dm: Công suất định mức (kW)

U dm: điện áp định mức (V) η: hiệu suất cosφ: hệ số công suất

3.2.2 Tính toán thông số stato

Z =m 2p q =3.4.4H (rãnh) 1 1 (3.8) Trong đó: m: số pha p: số đôi cực

3.2.2.3 Số cạnh tác dụng của một rãnh

Chọn số mạch nhánh song song: a = 4 1 r1 1 1 pdm0

Lấy Ur1 = 33 cạnh a 1: là số mạch nhánh song song

I pdm : Dòng điện pha định mức

3.2.2.4 Số vòng dây nối tiếp của một pha

Trong đó: q 1 : Số rãnh của 1 pha dưới 1 cực a 1 : Số mạch nhánh song song

3.2.2.5 Tiết diện và đường kính dây dẫn

Chọn mật độ dòng điện J: Việc chọn ra mật độ dòng điện ảnh hưởng đến hiệu suất và sự phát nóng của máy mà sự phát nóng này chủ yếu phụ thuộc vào tích số AJ Tích số này tỷ lệ với suất tải nhiệt của máy Do đó theo kinh nghiệm thiết kế chế tạo, người ta căn cứ vào cấp cách điện để xác định AJ.

Theo hình 10.4 trang 237- sách “Thiết kế máy điện” [3], tích số:

Sơ bộ tính tiết diện dây: pdm 2

Theo phụ lục VI bảng VI.1 trang 618- sách “Thiết kế máy điện” [3] chọn dây đồng tráng men PETV có đường kính: d/dcd = 1,4/1,485 (mm); s = 1,539 (mm 2 ) d: Đường kính dây không kể cách điện (mm) dcd: Đường kính dây kể cả cách điện (mm)

Dây quấn stato đặt vào rãnh của lõi thép stato và được cách điện với lõi thép Dây quấn có nhiệm vụ cảm ứng được sức điện động nhất định, đồng thời cũng tham gia vào việc chế tạo nên từ trường cần thiết cho sự biến đổi năng lượng điện có trong máy. Để khử triệt hoàn toàn sóng bậc 3 ta dùng hệ số

, khử sóng bậc 5 ta dùng hệ số

, khử sóng bậc 7 ta dùng hệ số

Tuy nhiên ta không khử triệt hoàn toàn một sóng bậc cao nào cả mà ta chọn bước bối dây để làm nhỏ các sóng bậc cao 3, 5, 7 cùng một lúc.

2p 4 (3.14) y1 là bước bối dây ymin ≤ y1≤ ymax min 1

Hệ số bước ngắn: t π 10 π k =sin β = sin =0,966

Hệ số bước rải: r α 15 sin q sin 4.

3.2.2.7 Từ thông khe hở không khí

(3.20) Trong đó: w1: số vòng dây nối tiếp một pha kd: hệ số dây quấn

3.2.2.8 Mật độ từ thông khe hở không khí

δSd1: hệ số cung cực từ τ: bước cực

L1: chiều dài lõi sắt stato

3.2.2.9 Sơ bộ định chiều rộng của răng

Bz1= 1,8 T lấy theo bảng 10.5b trang 241- sách “Thiết kế máy điện”[3] kc = 0,93: Hệ số ép chặt lõi thép

BδSd1: Từ thông khe hở không khí t1: Bước cực stato

L1: Chiều dài tính toán stato

3.2.2.10 Sơ bộ định chiều cao gông stato

(3.23) Ở đây lấy Bg1 = 1,55 T theo bảng 10.5a trang 240- sách “Thiết kế máy điện” [3]

Các đại lượng: ϕ: Từ thông khe hở không khí

L1: Chiều dài tính toán lõi thép stato

3.2.2.11 Kích thước rãnh và cách điện

Chiều cao miệng rãnh: h41=0,05 cm

Chiều rộng miệng rãnh: b41=0,3 cm

Tra bảng VIII-1 phụ lục VIII trang 629- sách “Thiết kế máy điện”:

+ Chiều dày cách điện rãnh là: c = 0,4 mm

+ Chiều dày cách điện nêm là: c’ = 0,5 mm

+ Dùng tấm cách điện để cách điện cho rãnh và nêm

Diện tích rãnh trừ nêm:

(3.28) + Chiều rộng miếng cactông nêm là:

+ Của tấm cách điện giữa hai lớp:

Diện tích cách điện rãnh:

(3.29) Diện tích có ích của rãnh:

Hệ số lấp đầy rãnh:

Theo kết cấu thì khe hở phụ thuộc vào kích thước đường kính ngoài rôto, khoảng cách giữa hai ổ bi và đường kính trục Nguyên nhân là đường kính D ảnh hưởng đến dung sai lắp ghép của vỏ, nắp, lõi sắt, từ đó quyết định độ lệch tâm cho phép và lực từ một phía của máy Đường kính trục và khoảng cách giữa hai ổ bi quyết định độ võng của trục.

Nếu chọn khe hở không khí nhỏ thì dòng điện không tải và cos cao, nhưng khe hở quá nhỏ làm cho việc chế tạo và lắp ráp thêm khó khăn, stato dể chạm với rôto làm tăng thêm tổn hao phụ và điện kháng tản tạp của máy cũng tăng.

Theo những máy đã chế tạo tra bảng 10.8 trang 253 sách “Thiết kế máy điện” [3] ta lấy: δSd1 = 0,7 mm = 0,07 cm

3.2.3 Tính toán thông số roto

Tra bảng 10.6 trang 246- sách “Thiết kế máy điện” [3] ta chọn số rãnh rôto:

D: đường kính trong stato δSd1: khe hở không khí

3.2.3.4 Sơ bộ định chiều rộng răng stato:

(3.40) Lấy Bz2 = 1,75 T theo bảng 10.5b trang 241- sách “Thiết kế máy điện” [3]

Bz2: Mật độ từ thông ở răng rôto kc: Hệ số ép chặt lõi sắt, kc = 0,93

BδSd1: Mật độ từ thông khe hở không khí t2: Bước răng rôto

L2: Chiều dài lõi sắt rôto

3.2.3.6 Dòng điện trong thanh dẫn roto:

(3.42) Trong đó: ki=0.92 lấy theo hình 10-5, trang 244 sách “Thiết kế máy điện”[3] kd: Hệ số dây quấn stato

3.2.3.7 Dòng điện trong vành ngắn mạch:

3.2.3.8 Tiết diện vành ngắn mạch:

3.2.3.9 Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm:

3.2.3.10 Kích thước rãnh roto và vành ngắn mạch:

Bg2 = 1,6(T): mật độù từ thụng ở gụng rụto, theo bảng 10.5a trang 240, sách “Thiết kế máy điện”[3]

: từ thông khe hở không khí

Chiều cao miệng rãnh: h 42  0,5 mm

Chiều rộng miệng rãnh: b 42  0,15 cm

3.2.3.12 Kích thước vành ngắn mạch

3.2.3.13 Bề rộng răng roto ở 1/3 chiều cao răng:

3.2.4.1 Hệ số khe hở không khí:

Chọn loại thép kỹ thuật diện cán nguội loại 2212

3.2.4.3 Sức từ động khe hở không khí:

3.2.4.4 Mật độ từ thông ở răng stato:

Bz1: Mật độ từ thông khe hở không khí t1: Bước rãnh stato bz1: Bề rộng răng stato

L1: Chiều dài lõi sắt stato

3.2.4.5 Cường độ từ trường trên răng stato:

Theo bảng V-6 phụ lục V trang 608, sách “Thiết kế máy điện”[3] ta có:

3.2.4.6 Sức từ động ở răng stato:

3.2.4.7 Mật độ từ thông răng roto:

BδSd1: Mật độ từ thông khe hở không khí t2: Bước rãnh rôto bz2: Bề rộng răng rôto

L2: Chiều dài lõi sắt rôto

3.2.4.8 Cường độ từ trường trên răng roto:

Theo bảng V.6 ở phụ lục V trang 608- sách “Thiết kế máy điện” [3] có:

3.2.4.9 Sức từ thông trên răng roto:

3.2.4.10 Hệ số bão hòa răng:

FδSd1: sức từ động khe hở không khí

Fz1: sức từ động trên răng stato

Fz2: sức từ động trên răng rôto

3.2.4.11 Mật độ từ thông trên gông stato:

(3.70) Trong đó: ɸ: từ thông khe hở không khí hg1: chiều cao gông stato kc: hệ số ép chặt.

3.2.4.12 Cường độ từ trường ở gông stato:

Theo bảng V.9 ở phụ lục V trang 611- sách “Thiết kế máy điện” [3] có:

3.2.4.13 Chiều dài mạch từ ở gông stato:

Dn: Đường kính ngoài stato p: số đôi cực

3.2.4.14 Sức từ động ở gông stato:

3.2.4.15 Mật độ từ thông trên gông roto:

: từ thông khe hở không khí hg2: chiều cao gông rôto kc: hệ số ép chặt.

3.2.4.16 Cường độ từ trường ở gông roto:

Theo bảng V.9 ỏ bảng phụ lục V trang 611- sách “Thiết kế máy điện” [3] có:

3.2.4.17 Chiều dài mạch từ ở gông roto:

Dt: Đường kính trục hg2: chiều cao gông roto

3.2.4.18 Sức từ động trên gông roto:

3.2.4.19 Tổng sức từ động của mạch từ:

FδSd1: sức từ động khe hở không khí

Fz1: sức từ động trên răng stato

Fz2: sức từ động trên răng rôto

Fg1: Sức từ động trên gông roto

Fg2: Sức từ động trên gông stat

3.2.4.20 Hệ số bão hòa toàn mạch:

F: Tổng sức từ động của mạch từ

FδSd1: sức từ động khe hở không khí

(3.78) Trong đó: w1: số vòng dây quấn 1 pha stato kd: hệ số dây quấn

3.2.4.22 Dòng điện từ hóa phần trăm:

3.2.5 Tổn hao thép và tổn hao cơ

Tổn hao sinh ra trong quá trình làm việc của máy điện về bản chất gắn liền với quá trình điện từ trong máy và chuyển động cơ của rôto Tổn hao trong máy càng nhiều thì hiệu suất của máy càng thấp Mặt khác tổn hao thoát ra dưới dạng nhiệt làm nóng máy, trong một chừng mực nhất định làm giảm tuổi thọ và độ tin cậy của cách điện trong máy.

Tổn hao trong máy động cơ điện có thể phân thành những loại sau:a) Tổn hao trong sắt ở stato và rôto do từ trễ và dòng điện xoáy khi từ thông chính biến thiên Ngoài ra trong tổn hao sắt còn tính đến các tổn hao phụ gọi là tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch do sự thay đổi từ trễ và sự thay đổi lần lượt vị trí tương đối của rãnh stato và rôto b) Tổn hao trong đồng do hiệu ứng Jun gây nên trong dây quấn và ở nơi tiếp xúc giữa chổi than và vành góp hoặc vành trượt c) Tổn hao phụ khi có tải do sự đập mạch của từ thông tản ở động cơ điện xoay chiều hoặc do sự biến dạng của từ trường phản ứng phần ứng và từ trường của phần tử đổi chiều ở động cơ điện một chiều d) Tổn hao cơ: do ma sát ở vòng bi, ma sát giữa chổi than với vành góp hay vành trượt và ma sát giữa không khí với các bộ phận quay Tổn hao trên quạt gió cũng kể vào tổn hao cơ Ở những động cơ điện làm việc với điện áp và tốc độ quay không đổi, khi chuyển từ chế độ làm việc không tải đến chế độ tải định mức, tổn hao thép và tổn hao cơ thay đổi rất ít, vì vậy tổn hao này gọi là tổn hao không tải

Các tổn hao trong đồng và tổn hao phụ khi có tải gọi là tổn hao khi có tải vì chúng biến đổi theo tải.

Z1: số răng stato bz1: chiều rộng răng stato

3.2.5.2 Trọng lượng gông từ stato:

Trong đó: l1: chiều dài lõi sắt

Lg1: chiều dài mạch từ ở gông stato hg1 chiều cao gông stato kc: hệ số ép chặt p: số đôi cực từ

3.2.5.3 Tổn hao sắt trong lõi sắt stato

Tổn hao chính trong thép vì từ trễ và dòng điện xoáy xuất hiện đồng thời Nguyên nhân là do dòng điện từ hoá chạy trong thép khi từ trường biến đổi.

Tổn hao phụ trong thép sinh ra bởi dòng điện xoáy và hiện tượng từ trễ trong máy trong thép ở phần răng và trên bề mặt stato và rôto tạo nên bởi các sóng điều hoà bậc cao và sóng điều hoà răng của từ trường stato và rôto. Trong răng:

PFeZ: suất tổn hao thép trong răng, trang 618, sách “Thiết kế máy điện” [3] kgc: hệ số gia công trang 140- sách “Thiết kế máy điện” [3]

Gz1: trọng lượng răng phần ứng

Bz1: mật độ từ thông ở răng stato Trong gông:

PFeZ: suất tổn hao thép trong răng, trang 618, sách “Thiết kế máy điện” [3] kgc: hệ số gia công trang 140- sách “Thiết kế máy điện” [3]

Gg1: trọng lượng gông phần ứng

Bg1: mật độ từ thông ở gông stato Trong cả lõi sắt stato

3.2.5.4 Tổn hao bề mặt trên răng roto

Khi máy điện quay, đối diện với răng roto của máy không đồng bộ lần lượt xuất hiện sự dao động của mật độ từ thông, biên độ dao động của từ thông càng lớn thì khe hở không khí càng nhỏ và miệng rãnh càng to Tần số dao động phụ thuộc vào số răng và tốc độ quay.

Vì tần số dao động cao nên các dòng điện xoáy cảm ứng trong thép điếu tập trung lên lớp mỏng trên bề mặt lõi thép, vì vậy tổn hao gây nên bởi các dòng điện xoáy này được gọi là tổn hao bề mặt. Ở máy điện không đồng bộ, tổn hao bề mặt lớn vì khe hở không khí nhỏ Tổn hao chủ yếu đập trung trên bề mặt roto còn trên bề mặt stato ít hơn do miệng rãnh roto bé.

B  k B     (3.87) β0: tra theo hình 6-1, trang 141, sách “Thiết kế máy điện” [3]

3.2.5.5 Tổn hao đập mạch trên răng roto

THIẾT KẾ SƠ LƯỢC TRÊN ANSYS MAXWEL

Bước 1: Tạo file dữ liệu mới

- Mở ứng dụng Ansys Maxwell

- Màn hình ứng dụng hiện lên đã mở sẵn file mới cho chúng ta, trên thanh công nhấp chuột vào chọn “Three - phase Induction Motor”, một thư mục có tên “RMxprt Design 1” xuất hiện.

Bước 2: Nhập dữ liệu cơ bản của động cơ

- Kích chuột “RMxprt Design 1”, nhấp chuột trái vào “Machine”

- Xuất hiện hộp thoại “Machine”, thay đổi các thông số bằng thông số đã tính toán ở chương 3.

Hình 3.12: Các thông số trong thoại “Machine”

- Number of Poles: Số cực của động cơ (2p)

- Frictional Loos: Tổn hao ma sát (Pcơ)

- Windage Loss: Tổn hao quạt gió (P thép)

- Reference Speed: Tốc độ từ trường quay n1 (vòng/phút)

Bước 3: Nhập dữ liệu của stator

- Tại thư mục “RMxprt design” ta chọn “Stator” để thiết lập những thông số của stator

- Nhấn đúp chuột vào “Stator” sẽ xuất hiện bảng như hình 4.2

Hình 3.13: Các thông số có hộp thoại “Stator”

- Outer diameter: đường kính ngoài (Dn)

- Inner diameter: đường kính trong (D)

- Length: chiều dài lõi sắt stator

- Number of slots: số rãnh (Z1)

- Slot type: kiểu dáng của rãnh stator

B3.2: Tạo kích thước rãnh Stator trên Ansys

- Nhấn vào dấu “+” mục “Stator” sau đó ta chọn “Slot” để thiết lập những thông số của rãnh stator

- Nhấn đúp chuột vào “Slot” sẽ xuất hiện hộp thoại hình 4.3

Hình 3.14: Các thông số trong hộp thoại “Slot”

Ta có thể dựa vào hình 4.4 dưới và hình 3.1 để dễ hình dung các thông số của rãnh stator.

B3.3: Đi dây cho stator - Nhấn vào dấu “+” mục “Stator” sau đó ta chọn ta chọn “Winding” để thiết lập những thông số của dây quấn stator

- Nhấn đúp chuột vào “Winding” sẽ xuất hiện hộp thoại hình 4.4

Hình 3.15: Các thông số trong hộp thoại “Winding”

- Winding Layers: Số lớp dây

- Parallel Branches: Số mạch nhánh song song

- Conductors per Slot: Số cạnh tác dụng của 1 rãnh

- Number of Strands: Số sợi

- Wire Size: Đường kính dây

Bước 4: Nhập dữ liệu roto

- Tại thư mục “RMxprt design” ta chọn “Rotor” để thiết lập những thông số của Rotor

- Nhấn đúp chuột vào “Rotor” sẽ xuất hiện hộp thoại hình 4.5

Hình 3.16: Các thông số trong hộp thoại “Rotor”

- Number of Slots: Số rãnh Rotor (Z2)

- Outer Diameter: Đường kính ngoài của Rotor (D1)

- Inner Diameter: Đường kính trong của Rotor (Dt)

- Length: Chiều dài lõi sắt Rotor l2

- Skew Width: Độ nghiêng của rãnh

- Cast Rotor: Rotor dạng đúc

Bước 4.2: Tạo kích thước rãnh Rtor

- Nhấn vào dấu “+” mục “Rotor" ta chọn ta chọn “Slot” để thiết lập những thông số của rãnh Rotor

- Nhấn đúp chuột vào “Slot” sẽ xuất hiện hộp thoại hình 4.6:

Hình 3.17: Các thông số trong hộp thoại “Slot”

Ta có thể dựa vào hình 4.8 dưới và hình 3.2 để dễ hình dung các thông số của rãnh roto.

Bước 4.3: Tạo vòng ngắn mạch

- Nhấn vào dấu “+” mục “Rotor” sau đó ta chọn “Winding” để tạo vòng ngắn mạch trong Rotor

- Nhấn đúp chuột vào “Winding” sẽ xuất hiện hộp thoại hình 4.7:

Hình 3.18: Các thông số trong hộp thoại “Winding”

- Bar Conductor Type: Vật liệu thanh dẫn

- End Ring Width: Bề rộng vòng ngắn mạch

- End Ring Height: Bề dày vòng ngắn mạch

- End Ring Conductor Type: Vật liệu vành ngắn mạch

Bước 5: Nhập các thông số trong “analysis” trước khi chạy

- Nhấn vào dấu “+” thư mục “Machine” sau đó nhấn chuột phải vào biểu “analysis” chọn “add slution setup” sau đó nhập thông số 2 tab của bảng hình 4.8

Hình 3.19: Các thông số trong hộp thoại “Setup”

Bước 6: Kiểm tra tất cả trước khi chạy

- Kiểm tra các thông số của động cơ Ta nhấn chuột phải vào chọn

“validation Check” Nếu xuất hiện thông báo hình 4.9 thì các thông số đã thành công Nếu không ta phải kiểm tra lại.

Hình 3.20: Bảng “Validation Check”

Bước 7: Chạy mô phỏng, tính toán động cơ với thông số vừa nhập

- Trên thanh công cụ chọn vào biểu tượng, đợi phần mềm xử lý và thông báo kết quả Lưu ý: nếu hiện thông báo như hình 4.10 thì có nghĩa 1 thông số nào đó nhập vào đang bị sai và cần sửa lại.

Hình 3.21: Thông báo lỗi phần mềm

- Trên thanh công cụ chọn biểu tượng để so sánh sơ bộ kết quả tính của phần mềm với kết quả tính toán ban đầu, nếu có sự trùng khớp lớn thì làm sang bước 8.

Bước 8: Tạo thư mục “Maxwell2DDesign”

- Nhấn vào phải vào mục “Setup 1” tạo ở bước 5, chọn “CreateMaxwell Design” và chọn như hình 4.11

Hình 3.22: Bảng tạo bản thiết kế trong cùng 1 file

- Nhấn “OK”, phần mềm sẽ mất một lúc để thêm mục mới

Bước 9: Nhập các thông số trong “analysis” mục “Maxwell 2DDesign”

- Nhấn vào dấu “+” thư mục “Maxwell2DDesign” sau đó nhấn vào dấu

“+” mục “analysis” kích chọn “Setup 1” và sửa đổi thông số cho thích hợp.

Hình 3.23: Chỉnh sửa các thông số trong mục “Setup 1” của mục 2D

Bước 10: Kiểm tra lỗi và chạy mô phỏng như bước 6, 7

Bước 11: Tạo thư mục “Maxwell3DDesign” (nếu cần) như bước 8, 9Sau khi hoàn thành mô phỏng, ta có thể khai thác các dữ liệu tính toán của phần mềm để đưa ra nhận xét.