Nghiên ứu tính toán mô phỏng nhiệt độ tới hạn động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp

Trang 3 phỏng nhiệt độ tới hạn động cơ không đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp”ălàăcơngătrìnhănghiênăcuădoătơiătựăxâyădựngăphơngăphápătínhătốnăvàăthitălpăthơngăsốămơăphỏn

ăĐngăcăkhôngăđ ng b  namăchơmăvƿnhăc u kh iăđ ng tr c ti p

Gi i thi u chung v    Đngăcăkhôngăđ ng b  namăchơmăvƿnhăc u kh i  đ ng tr c ti p

Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (LSPMSM) là một loại động cơ tiên tiến được phát triển bởi F.W Merrill vào những năm 1960 Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu, loại động cơ này gặp khó khăn trong việc hiện thực hóa và sản xuất do chất lượng nam châm còn rất thấp và động cơ làm việc không ổn định Gần đây, vật liệu chế tạo nam châm đất hiếm với chất lượng cao đã phát triển rất tốt, giúp giá thành giảm dần, tạo môi trường thuận lợi cho động cơ LSPMSM phát triển và trở thành sản phẩm thương mại có thể cạnh tranh với các động cơ không đồng bộ (IM) và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM).

LSPMSM là loại động cơ có thể coi là sự kết hợp giữa hai kiểu: động cơ không đồng bộ (IM) và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) Nó có những ưu điểm vượt trội của cả hai loại động cơ này như: tần số thấp, mật độ công suất cao, kích thước nhỏ gọn, hệ số công suất xấp xỉ bằng 1 và đặc biệt là có khả năng tự khởi động LSPMSM rất phù hợp với những ứng dụng yêu cầu tốc độ không đổi và công suất nhỏ.

Hình 1 1 Ý tưởng thi t kế ế động cơ LSPMSM

Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 10

Trong báo cáo nghiên cứu về hiệu suất cao của LSPMSM, W Fei, P.C.K Luk, J Ma, J.X Shen, và G Yang (2009) đã so sánh kết quả đạt được của động cơ LSPMSM với động cơ không đồng bộ ban đầu để chỉ ra hiệu suất và khả năng công suất có thể cải thiện đáng kể Nghiên cứu cho thấy rằng nam châm đạt được là NdFe3ηSH, có năng lượng lớn, nhiệt độ Currier cao Động cơ được nghiên cứu là loại có hiệu suất cao: Y90S-4.

Sauăkhiăchoăđngăcơăvnăhànhănăđnh,ăđoălng cácăgiáătrăhiuăsuấtăvàăhăsốă côngăsuấtăăcácătảiăkhácănhau,ăsoăsánhăgiáătrăcaăđngăcơăLSPMSMăvàăđngăcơăkhôngă đngăbănguyênămu,ăcóăbảngăsau:

Bảng 1 1 Bảng so sánh động cơ IM và động cơ LSPMSM

Tác giả đã tiến hành nghiên cứu LSPMSM để đánh giá công suất và hiệu suất của hệ thống, đồng thời so sánh kết quả thực tế với các thông số công suất cải thiện đáng kể Kết quả này cũng phù hợp với việc kiểm nghiệm ban đầu bằng lưới thủy tĩnh mô hình FEA Việc kiểm tra so sánh kết quả thực tế giúp xác nhận rằng hiệu suất và các thông số công suất được nâng cao đáng kể so với các biến đổi không đồng bậc nguyên mẫu và các biến đổi khác với chi phí thấp.

Trongă[3],ă[4]ăcácătácăgiảăAbdolamirăNekoubinăvàăIlhanăTarimerăđưăchăraărằngă cóănhiềuăkiểuăcấuătrúcărôtoăcóăthểăđợcăsădngăchoăcácăđngăcơăLSPMSMăvàăcấuătrúcă rôtoăđóngămtăvaiătròăquanătrngătrongăvicănângăcaoăhiêuăsuấtăđngăcơăloiănày.ăTácă giảăcũngăđánhăgiáărằngăquaătínhătoánămôăphỏngăthìăcấuătrúcăkhốiănamăchâmăchữăVănhă cấu hình 6 làăchoăhiuăsuấtăcaoănhất.

Hình 1 2 Các d ng c u trúc rôto khác nhau cạ ấ ủa động cơ LSPMSM

TácăgiảăTomasăModeerănghiênăcuăđngăcơăLSPMSMă[η]ănĕmă2007,ătheoătácă giảăđngăcơăloiănàyăcóăuăđiểmăhiuăsuấtăvàăkíchăthcănhỏăgnăhơnăkhiăsoăsánhăviă đngăcơăkhôngăđngăbătiêuăchunăđợcăsădngătrongăcácăngànhăcôngănghip.ăTuyă

Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 12 nhiên,ăđngăcơăloiănàyăcũngăcóămtăsốănhợcăđiểmănhăquáătrìnhăkhiăđngăkhóăkhĕn,ă cấuătrúcărotorăphcătpăvàăvicăcngăthêmăgiáăthànhăcácăkhốiănamăchâmăcũngălàmăchoă chiăphíăsảnăxuấtăđngăcơătĕngălênăđángăkểăsoăviăđngăcơăkhôngăđngăb

Cũngă trongă[θ],ătácă giảă đưă chă toă thă nghimăvàă khảoă sátă đểă thuă đợcă dngă sóngăscăđinăđngăcảmăngătrênămiăphaădâyăquấnăstato,ăkhảoăsátădngăsóngăđinăápă vàădòngăđinăkhiăcóătải

Trong khuôn khổ nghiên cứu này, tác giả đã tham khảo trình tự tính toán để xây dựng một bảng thông số tính toán cho động cơ LSPMSM 2,2 kW 4P Với những điều kiện khách quan thực tế, loại động cơ LSPMSM có cấu trúc như hình 1.3 được lựa chọn để phù hợp với động cơ đã chọn theo cách thực hiện Các kết quả tính toán điển hình đã được sử dụng trong nghiên cứu về ảnh hưởng cho động cơ LSPMSM là nhiệm vụ cần giải quyết của luận văn.

Hình 1 3 Cấu trúc động cơ LSPMSM được lựa chọn để nghiên c u ứ

1.2.2 TnăhaoăvƠăđ tĕngănhitătrongăđngăcăđng b namăchơmăvƿnhăcu kh iăđ ng tr c ti p

Trong quá trình làm việc với LSPMSM, việc đo lường hiệu suất là rất quan trọng Đây là một yếu tố cốt lõi để đánh giá chất lượng của hệ thống Khi so sánh với các hệ thống khác, LSPMSM thể hiện sự khác biệt rõ rệt về hiệu suất Đặc biệt, tốc độ quay của LSPMSM có sự khác biệt đáng kể so với các hệ thống khác, điều này ảnh hưởng lớn đến hiệu quả hoạt động.

Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 13 đã chỉ ra rằng trong quá trình phân bố lực tác động lên các bộ phận của hệ thống, không có dòng cảm ứng bên phía roto của động cơ LSPMSM Điều này cho thấy rằng không có tần hao công suất bên phía roto Khi đó, tần hao trong động cơ LSPMSM chủ yếu tập trung vào dây quấn stato, lõi thép stato, tần hao do quật gió và ma sát, cũng như tần hao phấn.

Trongă[7]ăcácătácăgiảătrìnhăbàyăgiảnăđăSankeyănhă vềăvicăphânătáchă cácătnăhaoăcôngăsuấtăthuăđợcătăphép đoălngătrênăđngăcơăIMă4kWă IE1ăvàăđngă- cơăLSPMSMă4kW.ă

Hình 1 Gi4 ản đồ phân tách tổn hao trên động cơ IM 4kW – IE1 và động cơ

LSPMSM 4kW ởchế độ ả ị t i đ nh mức hình 1.4 stray load losses -

Trong ,ătnăhaoă phăthêmăhayătnă haoă mócăvòngă(

SLLs ảnh hưởng đến các nhánh khác của sợi dây quấn động cơ điện Đối với các động cơ IM tiêu chuẩn, tần số phát sinh có thể được thực hiện bằng kỹ thuật đo lường giá trị nhạy trong ảnh hưởng đến lưới khó có thể áp dụng cho các động cơ LSPMSM Đối với các động cơ IM, tần số đo ma sát, gió và tần số sát suất sẽ giảm khi nhiệt độ tăng Đối với phần lồng các động cơ IM, tần số trên dây quấn stato và dây quấn roto chiếm phần lớn, khoảng trên 90% tần số công suất tác động của động cơ IM Mà tần số đo trên dây quấn stato tăng khi nhiệt độ tăng; kết quả là hiệu suất tăng có thể đạt động cơ IM sẽ thay đổi theo nhiệt độ.

Trong quá trình nghiên cứu về LSPMSM, tất cả các tác giả đều nhấn mạnh rằng các tác động trực tiếp đến đặc tính làm việc của các nam châm vĩnh cửu và giá trị truyền dòng điện trong năm phải được quấn stato Khi nhiệt độ tăng, tổn hao lõi thép sẽ giảm mạnh, điều này ảnh hưởng đến tổn hao điện năng Nếu sự giảm của hàm lượng

Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 14 tnăhaoăsắtăchimăuăthăthìăhiuăsuấtătng thểăcaăđngăcơăLSPMSMăsătĕngă(doătngă tnăhaoăgiảm)ăvàăngợcăli.ăHình 1.5 vàăbảngăsauăđâyătrongă[7]ălàăktăquảăphânătíchătnă haoătrongăđngăcơăLSPMSMă4kWăkhiăcóăsựătĕngănhităđ

Hình 1 5 Sự ả gi m c a t n hao c a các thành ph n tủ ổ ủ ầ ổn hao trên động cơ LSPMSM

Động cơ LSPMSM 4kW cho thấy sự tăng trưởng nhiệt độ đáng kể trên vỏ động cơ Bảng 1.2 trình bày kết quả so sánh giữa phân tích FEM và thực nghiệm, phản ánh sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất và tổn hao của động cơ.

CũngăcầnăluăỦărằng,ătrongămtăsốătrngăhợpămàăsựătĕngăcaănhităđădnăđnă sựătĕngăcaătnăhaoăđngătrênădâyăquấnăchimăuăthăthìăcóăthểăhiuăsuấtăcaăđngăcơă LSPMSMăsăbăgiảmăchăkhôngătĕng

Tnăhaoătrênălõiăthépăstatoăsăgiảmădoăsựăthayăđiăđặcătínhălàmăvicăca đng tăhóaăB Hăcaănamăchâmă- hình 1.6

Mặtăkhác,ăcácăhăsốătnă haoăcôngăsuấtătrongăcôngă thcăSteinmetz đểătínhătnă haoătrênălõiăthépăcũngăphăthucăvàoănhităđ.ăKtăquảăphânătíchăbằngăphơngăphápă

Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 15 phầnătăhữuăhnătrênămôăhìnhăđngăcơăLSPMSMă4kWăchăraăsựăsuyăgiảmăcaătnăhaoă lõiăthépăcaăđngăcơăLSPMSMăkhiănhităđătĕngăđợcăchoătrongăbảng 1.3 [7]:

Hình 1 6 Sự ả gi m c a t ủ ừ dư nam châm vĩnh cửu do s ự tăng nhiệt với một giá tr ị dòng điện stato xác định

Theo tiêu chuẩn IEC 60034-2-1, tổn hao công suất trong động cơ điện thường chiếm khoảng 0,7% công suất định mức, trong khi tổn hao trên rôto có thể không đáng kể trong điều kiện vận hành bình thường Tuy nhiên, tổn hao này có thể gia tăng do các thành phần trong hệ thống điện gây ra sự bất thường, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của động cơ Phân tích cho thấy tổn hao trên rôto có thể đạt đến 0,1% công suất định mức trong các điều kiện nhất định, điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc theo dõi và tối ưu hóa hiệu suất của động cơ điện.

Bảng 1 3 H s tính t n hao công su t và các kếệ ố ổ ấ t qu phân tích b ng FEM ả ằ thu được khi có sự tăng nhiệ ột đ

Trong cấu trúc của động cơ LSPMSM, sự xuất hiện của nam châm vĩnh cửu gắn trên rotor trong quá trình làm việc có thể phát sinh hiện tượng hao tổn do dòng điện xoáy trên các nam châm vĩnh cửu Về bản chất, khi đưa vào chế độ làm việc, động cơ LSPMSM sẽ hoạt động tự nhiên với động cơ PMSM kiểu IPM Các tác giả đã đưa ra các phương pháp tính toán hao tổn do dòng điện xoáy xuất hiện trên nam châm vĩnh cửu Mặc dù lượng hao tổn này không đáng kể khi động cơ IPM hay LSPMSM được cấp năng lượng hình sin và làm việc ở tốc độ động cơ bản, nhưng khi thay đổi tốc độ quay của động cơ PMSM bằng các biến tần PWM thì hao tổn do dòng điện xoáy lại tăng cao Tăng hao tổn dòng xoáy có thể làm cho nhiệt độ làm việc của các nam châm vĩnh cửu gia tăng và đạt đến ngưỡng nhiệt độ cực đại, gây ra hiện tượng khởi động đảo ngược, làm mất đi khả năng làm việc của các nam châm hoặc làm suy yếu từ tính trong nam châm do nhiệt độ cao.

Hình 1 7 Sự tăng giá trị ủ ổn hao do dòng xoáy trên nam châm vĩnh cử c a t u c a ủ động cơ PMSM (IPM) [12]

Đo lường và tính toán tổn hao trên lõi thép độ g cơ PMSM cho thấy rằng tổn hao do dòng điện xoáy trên nam châm vĩnh cửu có thể xuất hiện do các thành phần sóng hài gây ra, bao gồm sóng hài bậc cao (slot harmonics) và hài sóng mang (PWM harmonics).

Trongăđó,ăhàiăsóngămangămiăcóăkhảănĕngătoăraătnăhaoădòngăxoáyătrênănamăchâmă vƿnhăcuălnănhất.ăHình 1.7 choăthấyătầnăsốădòngăđină càngăcaoăchoătnăhaoătrênă Namăchâmăcàngăln

Hình 1.9 phân tách các thành phần trong tổn hao lõi thép của động cơ PMSM Để tính toán lượng tổn hao do dòng xoáy trên động cơ LSPMSM, cần cải thiện khả năng tính toán gần chính xác nhất Hiện nay, có hai phương pháp cơ bản để tính toán và xác định lượng tổn hao dòng xoáy trên nam châm vĩnh cửu của các động cơ PMSM: phương pháp giải tích và phương pháp số - FEM Đặt ngăn hạn tác động đến động cơ điển hình xác định dựa trên công thức.

T ambient là nhităđămôiătrng

TSteady state làănhităđăxácălpăămtăđiểmăkhảoăsátătrênăđngăcơăđin

Thôngăthng,ătrênăcácăđngăcơăđinăthìăphầnătădâyăquấnăcaăđngăcơăsăcóă nhităđăcaoănhất.ăTuiăthăcaămtăđngăcơăđinăsăđợcăxácăđnhădựaătrênănhităđă làmăvic caădâyăquấnăviăđặcătínhănhăhình 1.10

Hình 1 10 Sự ph thu c c a tu i th ụ ộ ủ ổ ọ động cơ vào nhiệ ột đ dây qu n c a nó ấ ủ

Để làm mát hệ thống điều hòa, cần tính toán để đưa ra các giải pháp hiệu quả nhất Có hai cách cơ bản: đầu tiên là giảm các tác nhân gây nhiệt trong hệ thống, như giảm các nguồn sinh nhiệt bên trong; thứ hai là tối ưu hóa hệ thống làm mát để tăng khả năng giải nhiệt cho các thiết bị Hiện nay, do mối liên hệ chặt chẽ giữa nhiệt độ và hiệu năng làm việc của thiết bị, các kỹ sư phải kết hợp cả hai cách để tăng cường hiệu suất của các hệ thống điều hòa.

Trongă[1η,1θ]ăcácătácăgiảătínhătoánămôăphỏngăvàăkiểmăchngăđătĕngănhitătrênă đngăcơăLSPMSMă1.9kWăậ 4PălàăthấpăhơnănhiềuăsoăviăcácăđngăcơăIMăcùngăloi.

Ngoàiăvicăảnhăhngăđnătuiăthăcaădâyăquấnăđngăcơ,ăkhácăviăđngăcơăIM,ă đă tĕngă nhită trênăđngă cơă LSPMSMăcònăcóă thểă ảnhăhngăđnă chấtălợngăvàă khảă nĕngătăhóaăcaănamăchâmăvƿnhăcuăgắnătrênărôto.ă

T nă haoă vƠăđ tĕngă nhitătrongă đngăcăđ ng b nam châ  măvƿnhă c u kh iăđ ng tr c tip

Hình 1 11 Sự thay đổi đặc tính B-H của nam châm vĩnh cửu

Để đảm bảo chất lượng của nam châm, cần kiểm soát năng lượng cực đại trong cùng một thể tích nam châm và ngăn ngừa hiện tượng đảo ngược Việc này đòi hỏi phải tính toán chính xác các thông số liên quan đến nam châm vĩnh cửu gắn trên rotor của động cơ LSPMSM, với yêu cầu rằng giá trị càng thấp càng tốt Đây là một thách thức trong quá trình tính toán thiết kế, đòi hỏi khảo sát kỹ lưỡng để đảm bảo chất lượng động cơ điện sau này.

M c tiêu nghiên c u

Bài toán năng lượng nhiệt cho hệ thống LSPMSM là rất cần thiết, đặc biệt khi nghiên cứu đối tượng là động cơ LSPMSM Nghiên cứu này tập trung vào việc giải quyết bài toán tính toán năng lượng nhiệt cho động cơ LSPMSM, nhằm đạt được các mục tiêu cụ thể đã đề ra.

 Đánhăgiáătngăquanăvềăcácăphơngăphápătínhătoánănhităchoăđngăcơăđină vàăđngăcơăLSPMSM

 Tính toán mô phỏngănhităchoăđngăcơăLSPMSMă2,2kW 4P ậ

 KiểmătraăvàăhiuăchnhămôăhìnhătínhătoánănhităchoăđngăcơăLSPMSMă trênăphầnămềmăMotor-CAD

 Soăsánh,ăkiểmăchngăviăktăquảăthựcănghim.

ăụănghƿaăc a nghiên c u

Đăng cơ LSPMSM là loại đăng cơ tính năng lượng, có hiệu suất cao và phù hợp với những ứng dụng trong thực tế Tuy nhiên, đây là một trong những loại đăng cơ còn mới lạ tại Việt Nam Các doanh nghiệp cần tìm hiểu cách thức đăng cơ điển hình trong ngành và cách thể làm cho công năng hoạt động hiệu quả hơn Hơn nữa, các tài liệu tham khảo trong ngành còn hạn chế hoặc vẫn đang giải quyết các bài toán thực tế điển hình Do đó, tác giả mong rằng những vấn đề khoa học, phương pháp luận và các kỹ thuật tính toán trong luận văn có thể góp phần hữu ích trong việc cập nhật các kiến thức hiện đại về phương pháp tính toán liên quan đến đăng cơ LSPMSM.

Ph m vi nghiên c u

Dựaătrênăcácămcătiêuăcầnănghiênăcu,ătácăgiảăxácăđnhăphmăviănghiênăcuăcaă lunăvĕnănhăsau:

 NghiênăcuăvềăphơngăphápătínhătoánănhităchoăđngăcơăLSPMSMă2,2 kW ậ 4P,ălàmămátăkiểuăkínăcóăqutălàmămátă(TEFC).

 NghiênăcuătínhătoánănhităchoăđngăcơăLSPMSMă2,2 kW-4Păăchăđă xác lp,ătảiăđnhămc.

B c   c lu năvĕn

Lunăvĕnă“Nghiên cứu tính toán mô phỏng nhiệt độ tới hạn động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp” đợcătrìnhăbàyătrongă4 chơng:

Chương 2μ Tổng quan về phương pháp tính toán nhiệt cho động cơ điện

Chương 3μ Mô hình tính toán nhiệt cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp

Chương 4μ Tính toán nhiệt cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu bằng phần mềm Motor-CAD

Chơngă2ăgiiăthiuăvàăphânătíchăuănhợcăđiểmăcaăcác phơngăphápătínhătoánă nhităchoăđngăcơăđin.ăTăđó,ăthấyăđợcăsựăhữuăíchăcaăphơngăphápămchănhită thôngăsốătpătrung

Chơngă3ăsătrìnhăbàyămtăcáchăchiătităvềăcáchăthcăthànhălpăvàătínhătoánăchoă mtămôăhìnhămchănhităthôngăsốătpătrungăápădngătrên đngăcơăLSPMSM.

Trongăchơngă4,ătácăgiảănghiênăcuăngădngăphầnămềmăMotor-CADăđểătínhăkiểmă traăktăquảătínhătoánănhităchoăđngăcơăLSPMSM.ăTăđó,ăđánhăgiáăliăcácăktăquảătrênă môăhìnhămchănhităđưăđềăcpăđnătrongăchơngă3

Chng 2- T NG QUAN V TÍNH TOÁN MÔ PH NG NHI T CHO     ĐNGăC ĐNG B  NAMăCHỂMăVƾNHăCU

2.1 Căs lý thuyt v mô hình nhităchoăđngăcăđin

Mô hình nhiệt là phương pháp mô tả các quá trình trao đổi nhiệt của hệ thống bằng các phương trình toán học Mô hình này giúp chúng ta trả lời câu hỏi nhiệt phát sinh ở đâu và bằng cách nào nhiệt sẽ được phân tán và giải tỏa khỏi đỉnh cơ điển Tùy vào loại đỉnh cơ điển khác nhau, mô hình nhiệt sẽ phản ánh vào đặc tính của vật liệu chất, cấu trúc hình học và các điều kiện ban đầu của bài toán truyền nhiệt.

Các tài liệu liên quan đến việc phân tích mạch điện thường có sự tương đồng giữa các mô hình hình ảnh và các đại lượng vật lý trong mạch điện Điều này cho thấy rằng các đại lượng vật lý trong mạch điện có thể thay thế cho nhau thông qua các đại lượng vật lý trong hình ảnh Hơn nữa, các định luật cơ bản của mạch điện như định luật Ohm và định luật Kirchhoff khi áp dụng cho các mô hình hình ảnh sẽ phản ánh đúng bản chất vật lý của các quá trình trao đổi năng lượng trong hệ thống.

Bảng 2 1 Quan h giệ ữa đại lượng điện và đại lượng nhi t ệ Điălngăđin Điălngănhit Đinăth V [V] Nhităđ  [ o K]

Mtăđădòngăđin J [A/m 2 ] Mtăđădòngănhit q [W/m 2 ] Đădnăđin Gel [S] Nhitădn Gth W/K]

ngăsuấtădnăđin σ el [S/m] ngăsuấtădnănhit λ [W/mK] Đinătr Rel [Ω] Nhitătr Rth [K/W] Đinătrăsuất ρ [Ω/m] ngăsuấtănhitătr ρ [mK/W] Đinădung C el [F] Nhitădung C th [J o /K]

Môăhìnhănhităđợcăxâyădựngăphảiăphảnăánhăđầyăđăcácăchăđătraoăđiănhită dinăraătrongăđngăcơăđin,ăbaoăgm:ădẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ

2.1.1 Lý thuy t truy n nhitătrongăđngăcăđin a Dẫn nhiệt

DngătngăquátăcaăphơngătrìnhădnănhitătrongăhătaăđăOxyzăđợcămôătảă nhăsau:

  trongăđó: cp =ănhitădungăriêng,ă[J/(Kg o C)]

Qă=ătốcăđăsinhănhit,ă[W/m 3 ] ρă=ăkhốiălợngăriêng,ă[kg/m 3 ]

ă=ănhităđ,ă[ o C] Đốiăviăcácăphânătíchă1D,ăđợcăápădngătrongăcácătínhătoánăcaălunăvĕnă này,ăphơngătrìnhămôătảăquáătrìnhădnănhităđợcăchoăbiăđnhălutăFourierănhăsau: q K x

 (2-2) trongăđó: q ậ mtăđădòngănhitătruyềnăquaămtăđơnăvădinătíchăvề mặtăvuôngăgócăviă phơngătruyềnănhit,ăW/m 2 x ậ bềădàyăcaălpădnănhit,ăm

Doăđó,ănhiệt trở giữaăhaiăđiểmăđợcăxácăđnhănhăsau:

R th ậ nhitătrădnănhit,ăm 2 o K/W

A ậ dinătíchăbềămặtăxảyăraădnănhit,ăm 2 k hậ ăsốădnănhit,ăW/m o K

Hăsốădnănhităcaăđaăsốăcácăvtăliuărắnăítăthayăđiătheoănhităđ.ăBảng 2.2 thểă hinăgiáătrăhăsốădnănhităcaămtăsốăvtăliuădùngătrongăchătoăđngăcơăđină[17]

Bảng 2 2 H s d n nhi t c a vậ ệệ ố ẫ ệ ủ t li u

Thép Carbon (1,5% C) Lõi stator và lõi rotor 36 Đng Dâyăcuốnăstator 386

NhựaăUPE Vỏăcáchăđinădâyă cuốnăstatorăvàămingălótă cáchăđin.

Khôngăkhíătiă3 00K Kheăhăkhôngăkhíă và không khí xung quanh

Trongăđngăcơăđin,ăquáătrìnhădnănhităxảyăraăăphầnălnăcácăchiătitădngăkhốiă (solid)ănh:ălõiăthépăstato,ălõiăthépărôto,ăvỏămáy,ănamăchâmăvƿnhăcu,ătrcăquay,ăăbi,ă mặtăbích,ăchânăđă… b Đối lưu

Truyềnănhităbằngăđốiăluăđợcămôătảăbiăphơngătrìnhăcơăbảnăsau: q h c   w f  -3) (2 trongăđó:

f - nhităđăcaăchấtăluăăxaăbềămặt,ă o K

Hăsốătruyềnănhităđốiăluăhcphăthucăvào:

 nhităđătrungăbìnhăvàăđặcătínhăvtălỦăcaăchấtăluă(thngălàăkhôngăkhí)

 phơngăthcăđốiăluă(tựănhiênăhayăcỡngăbc)

Nhữngăyuătốăphăthucănàyăcóăthểăđợcădinătảăbằngămtăhàmăcaăcácăsốăkhôngă thănguyênănhăsau:ăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăă

 ,Pr, ,Re  hc  f Nu Gr -4) (2

 k trongăđó: xălàăbềădàyălpăchấtălu,ăm kflàăhăsốădnănhităcaăchấtălu

  -5) (2 trongăđó: cf ậ nhitădungăriêngăcaăchấtălu,ăJ/Kg o C

 - đănhtăđngăhcăcaăchấtălu,ăkg/m.s

GrălàăsốăGrashof,ăđợcătínhătoánătătălăcaălựcăniăvàălựcăcảnănht:

 (2-6) trongăđó: v ậ đngănĕngănhtăcaăchấtălu,ăm 2 /s g ậ giaătốcătrngătrng,ă9,81m/s 2

Uf làăvnătốcăchuyểnăđngăcaăchấtălu,ăm/s

Việc đối xử với chất lỏng tự nhiên và chuyển đổi nó sang dạng chất lỏng đòi hỏi phải đảm bảo bức cơ chế tán và lực cản, trong khi đó, đối với chất lỏng có độ nhớt, chuyển đổi chất lỏng đòi hỏi duy trì những phương tiện gắn ngoài ảnh hưởng làm mát, bơm chất lỏng, hoặc các phần tử quay khác Tỷ số giữa số Gr và số Re là một tỷ số quan trọng cho phép phân biệt hai chế độ đối lưu.

NuăK gr >> 1 thìăđốiăluătựănhiêmăchimăuăthăvàăngợcăli,ănuăKgr 1740, hăsốăNusseltăđợcătínhătheoăcôngăthc:

N u = 0,409(Ta) m 0,241 137(Ta)ậ m -0,75 (3-41) Doăkhôngăcóădòngăkhíăchảyădcătrcănênăngiătaăxácăđnhăhăsốătruyềnănhităα δ giữaă rotoăvàăstatoă(gmădnănhităvàăđốiălu)ăthayăvìăxácăđnhăh sốătruyền nhităgiữaărotoăvàă không khí [42 ]:

Việc tính toán nhiệt độ trong khe hở không khí là rất quan trọng Để đơn giản hóa quá trình này, ta sử dụng các thông số nhiệt độ trung bình của không khí Hơn nữa, sự gia nhiệt do rôto và stato cũng ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong khe hở không khí Để tính toán, ta có thể sử dụng giá trị A = 0,025 W/mK và bỏ qua sự thay đổi kích thước của khe hở trong quá trình truyền nhiệt giữa rôto và stato.

Sau khi tínhăđợcăhăsốătruyềnănhităα δ ,ătaăxácăđnhăđợcănhitătrăcaăkheăhăkhôngă khíăgiữaărotoăvàăstato:

F Roto Đốiăviăđngăcơănamăchâmăvƿnhăcu,ăvicătínhătoánăchínhăxácănhităđăcaănamăchâmă làărấtăquanătrng.ăKhiănhităđătĕngăquáăgiiăhn,ănamăchâmăcóăthểăbămấtătătính

Do nhităchătruyềnătheoăhngăkínhănênămtăcáchăgầnăđúngătaăcoiăđngădnănhită quaăcácăkhốiănamăchâmătơngăđơngăviăphầnădnănhităcaămtăkhốiătrărngătrònăxoayă có bán kính trong Rmag =ă2θămm,ăniătipăcácănamăchâmăvàăbánăkínhăngoàiăbằngă(Rmag +

L mag /2 ), tcălàăbằngă28,θηmm.ăTaătipătcăchiaătrărngănàyăthànhăhaiănaătrătrênăvàănaă trădiăđểătínhăcácănhitătrădnănhităcaăphầnănamăchâm

Hình 3 12 Phân bố vùng d n nhi t trên rôto cẫ ệ ủa động cơ LSPMSM Nhăvy,ătrênărôtoăcaăđngăcơăLSPMSMăsăcóăcácăgiáătrănhitătrăcầnăxácăđnhănhă sau:

- NhitătrădnănhitătăbềămặtărôtoăvàoănamăchâmăRth10

- NhitătrădnănhităcaănaătrênănamăchâmăRth11a

- NhitătrădnănhităcaănaădiănamăchâmăR th11b

- NhitătrădnănhitătăgôngărôtoăraăăbiăRth12 a Tính toán Rth10

Tăbềămặtărôtoăvàoătrongănamăchâm,ănhităsăđiăquaăphầnărĕngărôtoăvàăphầnăthanhă dnăbằngănhômăđúcăcaălngăsóc GiăR th10a làănhitătrădnănhitătrênăphầnărĕngă rôto và R th10b làănhitătrădnănhitătrênăphần thanhădnălngăsóc.

R th10 làănhitătrătơngăđơngăcaămchăRth10a và R th10b mắcăsongăsong.

Tơngătựăstato,ănhitătrătrênărĕngărôtoăđợcătínhănhăsau:

Nhitătrădn nhităcaăphầnădâyăquấnălngăsócărôto:

Nhitătrăphầnălõiăthépărôtoătănamăchâmătiăphầnărĕngărưnhărôtoăđợcăxácăđnhătheoă côngăthcăsau:

2.3,14.0,11.0,96.74,7 r zr mag m mag teethR s Fe Fe

 -(3 52) b Tính R th11a ậ nhitătrădnănhităcaănaătrênănamăchâm

2 R mag teethR  R mag a   2  = 0,04399 K/W -54) (3 c Tính R th11b ậ nhitătrădnănhităcaănaădiănamăchâm

Nhitătrăphầnălõiăthépătănaădiănamăchâmătiătrcăquayăđợcătínhănhăsau:

2 2.3,14.0,11.0,96.74,7 shaft mag magb shaft s Fe Fe

2 R mag b  R magb shaft   -57) (3 d Tính Rth12 ậ nhitătrătăgôngărôtoătiăăbi

Gi  i th i  u v  ph ầ n m m tính toán nhi  tăchoăđngăcăđi n Motor- CAD

Motor CAD là phần mềm chuyên dụng để phân tích hiệu suất cho các loại máy điện quay, có khả năng áp dụng cho nhiều loại máy điện khác nhau với công suất và kiểu làm mát đa dạng Phần mềm này hỗ trợ các kỹ sư thiết kế tối ưu hóa thiết kế để nâng cao hiệu suất, giảm kích thước và chi phí sản xuất động cơ Motor CAD được sử dụng bởi nhiều công ty lớn trong lĩnh vực thiết kế động cơ như Bosch, Dupont, Siemens, ABB và nhiều công ty khác, giúp tối ưu hóa quá trình làm mát của các động cơ điện quay với các kiểu làm mát khác nhau như TENV (vỏ kín, thông gió tự nhiên), TEFC (vỏ kín, làm mát bằng quạt), TV (thông gió xuyên qua) và LC (làm mát bằng chất lỏng).

Motor CADălàăphầnămềmăđợcăvităbiăDaveăStatonăvàăcácăcngăsựătiăphòngă thíănghimăSPEEDăLaboratoryăGlasgowădựaătrênăphơngăphápăphânătíchămchănhit.ă Hình 4.1 môătảămtămchănhităđợcăthitălpătrong môiătrngălàmăvicăcaăMotor- CAD

Trên nền tảng này, các nút nhiệt tự động thiết lập những điểm quan trọng trên động cơ như gông stato, răng, đầu dây quấn, vỏ máy, và trục quay Các nút nhiệt này liên kết với các nhiệt độ trong quá trình vận hành, đối lưu và bức xạ Thông số đầu vào được sử dụng để đặt các nút nhiệt phù hợp Thành phần nhiệt dung được xác định khi xét đến quá trình quá trình đốt nhiên liệu trong các động cơ điện Tất cả các nhiệt độ trong quá trình vận hành, đối lưu và bức xạ sẽ được tự động tính toán bằng các công thức lũy thừa được đưa ra trong các công trình khoa học có liên quan Đối với các vấn đề để truyền nhiệt xác lập, Motor-CAD có thể tính toán các tham số và đưa ra giải gần nhất chỉ trong vài giây Đây chính là ưu điểm nổi bật của việc sử dụng Motor-CAD so với các phương pháp tính toán khác dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) hoặc dựa trên các tính toán động lực chất lỏng (CFD).

Hình 4 1 Mô hình mạch nhi t trên ph n mệ ầ ềm Motor-CAD

Motor CADăcònăcóăđiểmămnhănữaăđóălàăkhảănĕngăphânătíchăđănhyăviănhiềuă thamăsố.ăPhânătíchăđănhyărấtăhữuăíchăđểăđợcănhữngăhiểuăbităsâuăvềăquáătrìnhătruyềnă nhitătrongăcácăđngăcơăvàămc đăảnhăhngăcaăcácăthamăsốăthităk,ăvtăliuăđểătă đóăđaăraăcácăđiềuăchnhănhằmălàmămátătốtăhơn

Hình 4 Quy trình thi2 ết kế mộ ộng cơ điệt đ n

Nghiên cứu của Nĕmă2001 tập trung vào việc phát triển các phương pháp phân tích hình ảnh cho các đối tượng cơ học, nhằm cải thiện các điểm yếu của các phương pháp phân tích nhiệt truyền thống Bài viết dựa trên các thực nghiệm thực tế và dữ liệu có sẵn, sử dụng catalog và các hàm số kinh nghiệm Đồng thời, tác giả cũng đề ra quy trình thí nghiệm để đảm bảo tính chính xác trong việc phân tích.

Trong quy trình này, các nhà thiết kế sẽ đưa ra các phương án thiết kế có thể Sau đó, thiết kế sẽ sơ bộ (giải tích) bằng các phần mềm chuyên dụng về điện, nhiệt và cơ khí như SPEED, Motor-CAD Quá trình tính toán này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả và tính khả thi của thiết kế.

Motor CAD là phần mềm tiên tiến được sử dụng để mô phỏng và phân tích các dự án liên quan đến động cơ điện Nhiều nghiên cứu và bài báo từ GS Aldo Boglietti và Andrea Cavagnino tại Politecnico di Torino, Italy đã chỉ ra tính hiệu quả của phần mềm này trong việc tối ưu hóa thiết kế động cơ Motor CAD cung cấp giải pháp mạnh mẽ cho các chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực phân tích nhiệt, giúp cải thiện hiệu suất và làm mát cho các động cơ điện.

Trong luận văn này, tác giả sử dụng phần mềm Motor CAD để tính toán và kiểm tra các kết quả tính toán của mô hình máy nhiệt đưa ra đề xuất cho động cơ LSPMSM Nội dung tính toán được thực hiện cho động cơ LSPMSM có công suất 2,2 kW - 4P.

Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 90 đã nghiên cứu thông số thiết kế và xác định công suất động cơ trong chương trình 3 của luận văn Hiện nay, Motor CAD đang phát triển các mô hình tính toán nhiệt cho động cơ PMSM, trong đó có mô hình tính toán nhiệt cho LSPMSM Tác giả nhận thấy rằng khi động cơ LSPMSM được làm việc với xác lập định thì các đặc trưng về nhiệt (bao gồm các nhiệt độ và các tản nhiệt) trong động cơ LSPMSM khá khác biệt so với động cơ PMSM loại IPM Do đó, tác giả đề xuất sử dụng mô đun tính nhiệt PMSM trên Motor-CAD để tính nhiệt cho động cơ LSPMSM Khi đó, để đơn giản hơn trong nghiên cứu, tác giả cần xác định rằng tản nhiệt trên cấu trúc lòng sóc của LSPMSM tại tốc độ động bằng không và hệ số truyền nhiệt của phần vật liệu nhôm đúc làm lòng sóc tương đương với hệ số truyền nhiệt của lõi thép chồng rotor.

Nh p s u trên ph n m   li  ầ  m Motor -CAD

a Nhập các thông số hình học của động cơ LSPMSM 2,2kW – 4P

Cácăthôngăsốăhìnhăhcătheoăphơngădcătrcăvàăphơngăhngăkínhăcaăđng cơă LSPMSMă2,2ăkWălầnălợtăđợcăđaăvàoăphầnămềmănhăhình 4.3.

Hình 4 3 Nhập thông s hình hố ọc theo phương hướng kính của động cơ LSPMSM

Hình 4 4 Nhập thông s hình hố ọc theo phương dọc tr c ụ của động cơ LSPMSM 2,2kW 4P –

Hình 4 5 Kiểm tra hình d ng 3D c a kạ ủ ế ất c u làm mát s dử ụng cho động cơ

Mát TEFC là một loại thiết bị làm mát hiệu quả, sử dụng quạt gắn trên đỉnh để cải thiện luồng không khí Quạt này có tác dụng định hướng gió, giúp nắp chắn gió hoạt động tốt hơn Vỏ đệm cơ được thiết kế với 28 cánh, tối ưu hóa khả năng làm mát Để đảm bảo hiệu suất tối đa, việc thiết lập các thông số dây quấn là rất quan trọng.

Dây quấn stato là phần đầu dây quấn stato thường là điểm có điện áp tĩnh nhất trên động cơ điện Do đó, cần mô hình hóa chính xác các thông số kỹ thuật của dây quấn stato để thu được các kết quả tính toán điện chính xác hơn Tuy nhiên, quá trình truyền điện trong dây quấn stato là rất phức tạp, nên cần có các nghiên cứu chuyên sâu về các kiểu mô hình truyền điện trên dây quấn Hình 4.6 mô tả các thông số dây quấn của động cơ LSPMSM 2,2 kW được nạp trên phần mềm.

Hình 4 6 Mô hình dây qu n cấ ủa động cơ LSPMSM 2,2 kW -4P c Thiết lập thông số các tổn hao phân bố trên mạch nhiệt

Tăng hao công suất tại các điểm trong đường cơ sở LSPMSM giữ vai trò quan trọng là các nguồn nhiệt trên sợi dây dẫn Các điểm tăng hao công suất cần phải thiết lập trên phần mềm bao gồm: tăng hao lõi thép trên gông và răng stato, tăng hao lõi thép trên rotor, tăng hao đồng trên dây quấn stato, tăng hao do dòng điên xoáy trong nam châm vĩnh cửu, tăng hao do ma sát trên bề mặt rotor.

Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 93 qutăgióălàmă mát,ătnăhaoămócăvòng.ăGiáătrăcaăcácătnăhaoănàyă đưăđợcănhpăvào phầnămềmănhăhình 4.7

Hình 4 Giá tr7 ị các d ng tạ ổn hao trên sơ đồ mạch nhi t c a ệ ủ động cơ LSPMSM 2,2kW – 4P d Thiết lập các hệ số truyền nhiệt

Truyền ảnh nhiệt trong các ứng dụng cơ điện bao gồm ba quá trình chính: hấp thụ, đối lưu và bức xạ Mỗi quá trình này xác định đặc trưng của các hệ số truyền ảnh nhiệt Các hệ số truyền ảnh nhiệt thường rất khó xác định chính xác, phụ thuộc nhiều vào điều kiện công nghệ, chất lượng vật liệu và các yếu tố khác Các hệ số truyền ảnh nhiệt được xác định theo kinh nghiệm hoặc làm phân tích hình thức, theo các đường cong hoặc công thức thực nghiệm Trong luận văn này, các hệ số truyền ảnh nhiệt được xác định theo các dữ liệu tham khảo trong các bài báo Một số thí dụ về hệ số truyền ảnh nhiệt được trình bày trong các hình đồ thị dưới đây.

Hình 4 8 H s truyệ ố ền nhi t bệ ằng đối lưu tự nhiên

Hình 4 9 H s truyệ ố ền nhi t bệ ằng đối lưu cưỡng b c vớứ i qu t gió ph ạ ụ

Hình 4 10 H s d n nhiệ ố ẫ ệt của các vậ ệt li u ch tế ạo động cơ điện LSPMSM 2,2Kw.

K t qu tính toán nhi t trên ph n m m Motor-CAD 95    ầ

Motor CAD là công cụ mạnh mẽ giúp tính toán các giá trị nhiệt trên sơ đồ mạch nhánh, từ đó tối ưu hóa thiết kế Bằng cách phân tích nhiệt độ tại các nút cần quan tâm trong hệ thống LSPMSM, người dùng có thể điều chỉnh phân bố nhiệt để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu, đạt được 100% tải.

Hình 4 11 Sơ đồ phân b nhiố ệ ột đ theophương hướng kính của động cơ LSPMSM 2,2Kw

Hình 4 12 Sơ đồ phân b nhiố ệ ột đ theo phương dọc trục của động cơ LSPMSM 2,2kW

Hình 4 13 Kết qu mộ ố điểả t s m nhi t quan tr ng trên mệ ọ ạch nhi t cệ ủa động cơ

TăktăquảăphânăbốănhităđătrongăđngăcơăLSPMSMă2,2ăkWăđưăphânătíchăđợcă

ătrênăchoăthấyăđiểmă cóănhităđăcaoănhấtă(hotăspot)ă trongăđngăcơă đinănàyălàătrênă phầnăđầuădâyăcaădâyăquấnăstato,ăcóăgiáătrălàăη7.2 o C; so viănhităđămôiătrngăthită lpătrongăphầnămềmăT ambient = 24 o CăthìăđătĕngănhitătiăđiểmănóngănhấtăT = 34.2 o C

Ngoàiăra,ăcácăđiểmănhităkhácăcầnăxétăđnăbaoăgm:ănhităđătiănamăchâmăvƿnhă cuă(η0,7 o C);ănhităđătrênăbăbiă(41,4 o C);ănhităđătrênăvỏămáyă(4η.9 o C).

Phân tích k t qu

SoăsánhăcácăktăquảătínhătoánănhitătrênăphầnămềmăMotor CADăviăktăquảăđoă thựcănghimătrênăsảnăphmăchătoăthựcăcaăđngăcơăLSPMSMă2,2ăkW -4Păđợcăđoă kiểmătiăQuaTestănhăhình 4.14 và hình 4.15 diăđây:

Hình 4 14 Mô hình test bench trên động cơ LSPMSM 2,2 kW tại QuaTest

Hình 4 15 Kết qu ả đo kiểm động cơ LSPMSM 2,2 kW tại QuaTest

Nhiệt độ dây quấn của động cơ LSPMSM có giá trị thực tế là 22.2 °C, cho thấy giá trị này thấp hơn một chút so với kết quả tính toán bằng Motor CAD, với sai số là 9% Điều này cho thấy phần mềm Motor CAD phù hợp trong việc mô hình hóa và tính toán nhiệt độ cho các động cơ điện loại LSPMSM Lợi thế của việc tính toán nhanh và đơn giản giúp cho những kỹ sư, những nhà nghiên cứu trong lĩnh vực thiết kế động cơ điện có thể giải quyết các bài toán phân tích nhiệt khi tính toán thiết kế động cơ điện Tất nhiên, mô hình tính toán nhiệt cần được cải tiến để có thể xem xét đến những ảnh hưởng của cấu trúc lòng sóc lên kết quả tính toán nhiệt cho động cơ LSPMSM, đặc biệt là khi động cơ làm việc ở trạng thái ngoài đường biên hoặc trong quá trình khởi động các động cơ LSPMSM.

Mô hình ảnh hưởng của nhiệt độ trên nam châm là rất quan trọng trong thực tế, đặc biệt là trong các ứng dụng liên quan đến LSPMSM Để xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến nam châm, cần dựa trên độ chênh lệch nhiệt độ giữa nam châm và dây quấn của các cuộn dây cơ Trong mô hình ảnh hưởng trên phần mềm Motor CAD, độ chênh lệch nhiệt độ giữa nam châm và đầu dây quấn là θ.η-oC, và có thể đạt được giá trị nhiệt độ trên mô hình test bench bằng 52.2 6.5 = 45.7 ậ o C.

Cuốiă cùng,ă taă soă sánhă ktă quảă phână tíchă nhită giữaă phơngă pháp mchă nhită thôngăsốătpătrungăchơngă3 viăMotor CADăvàăthựcănghimădựaătrênăbảngăthốngăkêă- sau:

Bảng 4 1 So sánh các kết qu nhiả ệ ộ động cơ tính đượt đ c bằng các phương pháp.

Phơngăphápă tính giải tích Mô phỏng

Tăktăquảănhităđăđngăcơăthuăđợcăbằngăcácăphơngăphápătaănhnăthấyăktăquả tính toán bằngăphơngăphápăgiảiătíchăvàămô phỏngăMotor Cadăcaoăhơnăsoăviăđoăthựcă- nghimă5 o Că≈ă10%ălàăktăquảăchấpănhnăđợcăvàăcóăthểăsădngăđểătínhătoánăhiuă chnhăđngăcơ

Lunăvĕnăđ đ đợã t c c cá k quảt bao gm:

Tìm hiểu ưu điểm và tính năng của LSPMSM trong thực tế cho thấy sự cần thiết trong việc tính toán chính xác các thể ảnh hưởng đến phân bố trong đẳng cơ Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu năng của đẳng cơ, nhấn mạnh vai trò quan trọng của LSPMSM trong việc tối ưu hóa quy trình.

Nghiên cứu mô hình nhiệt tác động cơ LSPMSM là một lĩnh vực quan trọng, yêu cầu tìm hiểu và tham khảo nhiều tài liệu cùng các công trình nghiên cứu trên thế giới Mô hình nhiệt trong động cơ điện LSPMSM được đề xuất nhằm xây dựng một phương pháp mô phỏng hiệu quả Thông số tập trung cho động cơ LSPMSM giúp tối ưu hóa quá trình tính toán và kiểm tra bằng phần mềm MotorCAD, đồng thời đánh giá các kết quả thực nghiệm để đảm bảo tính chính xác và hiệu suất của mô hình.

- NghiênăcuăphơngăphápăxácăđnhătnăhaoătrênăNamăchâmăđểăcảăthinăđă chínhăxácătrênămôăhìnhămchănhit

Hng át i tph tr n ng lai

Mô hình mô phỏng nhiệt đới được đề xuất mới cho phép tính toán nhiệt độ động cơ một cách chính xác LSPMSM đã xác định lập đồ cần thiết để cải tiến mô hình này, nhằm tính toán nhiệt độ cho các quá trình khác nhau.

Cần phải nghiên cứu thêm nhiều phương pháp tính toán ngoài phương pháp giải tích Ví dụ, đánh giá phương pháp tính toán rất đáng để chú ý nhằm tính toán với năm cách khác cao hơn và cho kết quả chính xác hơn Từ đó, ta có thể so sánh các kết quả tính toán để cải thiện tính chính xác hơn trong quá trình thiết kế các hệ thống cơ.

Để cải thiện hiệu quả giảng dạy, cần chú trọng đến việc đánh giá đúng mức độ hiểu biết của học sinh Việc áp dụng các phương pháp giảng dạy hiện đại và linh hoạt sẽ giúp nâng cao chất lượng học tập Tuy nhiên, không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế trong quá trình này Cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa giáo viên và học sinh để đạt được kết quả tốt nhất.

Tôi xin chân thành cảmăơn!

[1] Ronghai Qu and Thomas A Lipo (2002) Analysis and Modeling of Airgap & Zigzag Leakage Fluxes in a Surface Mounted-PM Machine IEEE Conference Publications, 2002, pp

[2] W.Fei, P.C.K.Luk, J.Ma, J.X.Shen, G.Yang, A High -Performance Line - Start

Permanent Magnet Synchronous Motor Amended from a Small Industrial Three - Phase Induction Motor ,ăHàngăChâu,ăTrungăQuốc,ă2009

[3] Design a Line Start Synchronous Motor and Analysis Effect of the Rotor Structure on the Efficiency, Abdolamir Nekoubin, Isfahan, Iran, 2011

[4] Investigation of the Effects of Rotor Pole Geometry and Permanent Magnet to Line Start Permanent Magnet Synchronous Motor’s Efficiency,ăIlhanăTarimer,ăMuğlaăTurkey,ă2009

[5] Modeling and Testing of Line Start Permanent Magnet Motors, Tomas Modeer, Stockholm,

[θ]ăNguynăVũăThanh,ăNghiên cứu thiết kế tối ưu động cơ đồng bộ ba pha nam châm vĩnh cửu, LunăVĕnăTinăsƿ,ăĐiăhcăBáchăkhoaăHàăNi,ă201θ

[7] Colin Debruyne, Maria Polikarpova, Stĳn Derammelaere, Peter Sergeant, Juha

Pyrhửnen, J M Desmet, Lieven Vandevelde, Evaluation of the efficiency of Line Start

Permanent Magnet Machines as function of the operating temperature, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2013

In their 2004 study published in IEEE Transactions on Industrial Applications, K Yamazaki and Y Haruishi conducted an analysis of stray load loss in induction motors They compared measurement techniques based on IEEE Standard 112 with direct calculations using the finite element method Their findings contribute valuable insights into the efficiency and performance assessment of induction motors.

A comparative analysis of the IEEE 112-B and IEC 34-2 efficiency testing standards was conducted, focusing on stray load losses in low-voltage three-phase cage induction motors The study, published in the IEEE Transactions on Industry Applications, highlights the differences in efficiency measurement methodologies and their implications for motor performance assessment.

[10]ăH.ăAuinger,ă“Determination and designation of the efficiency of electrical machines ,”ăPowerăEng.ăJ.,ăvol.ă13,ăno.ă1,ăpp.ă1ηậ 23, Feb 1999

[11] Katsumi Yamazaki, Member, IEEE, and Atsushi Abe, Loss Investigation of Interior

Permanent-Magnet Motors Considering Carrier Harmonics and Magnet Eddy Currents, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL 45, NO 2,

Milind Paradkar and Joachim Bửcker presented a 2D analytical model at the 2015 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC) to estimate eddy current loss in the magnets of Interior Permanent Magnet (IPM) machines Their model takes into account the reaction field generated by the induced eddy currents, providing valuable insights for improving the efficiency of electric machines.

[13] Yaohua Hu, Shushu Zhu, and Chuang Liu, Magnet Eddy-Current Loss Analysis of Interior PM Machines for Electric Vehicle Application, IEEE TRANSACTIONS ON

Ming Cheng and Sa Zhu conducted a study on the calculation of permanent magnet (PM) eddy current loss in interior permanent magnet (IPM) machines supplied by pulse width modulation (PWM) voltage source inverters (VSI) Their research, published in the IEEE Transactions on Magnetics, combines two-dimensional finite element (FE) analysis with analytical methods, providing a comprehensive approach to understanding eddy current losses in these machines This work contributes valuable insights into optimizing the performance and efficiency of IPM machines in various applications.

[15] Szymon LIPINSKI, Krzystof GRUNT, Jan ZAWILAK, 2D steady-state thermal analysis of a line-start , permanent magnet synchronous motor ,ăPRZEGLăỚăADă

[16] Szymon LIPINSKI, Jan ZAWILAK, Three-Dimensional Thermal Model of a Line- Start Permanent Magnet Synchronous Motor Using Computational Fluid Dynamics,

[17] Ogbonnaya Inya Okoro, Dynamic and Thermal Modelling of Induction Machine with Non-linear effects,Kassel University, 2002

[18] Richter R, Elektrische Maschinen, Vol 1,2 ed Basel, Birkhauser Verlag, 1951

[19] Ozisik M.N, Heat Transfer A basic Approach, McGraw-Hill Book Company, New –

[20] P.ăMellor,ăD.ăRoberts,ăandăD.ăTurner,ă“ Lumped parameter thermal model for electrical machines of TEFC design ,”ăProc.ăInst.ăElect.ăEng.,ăpt.ăB,vol.ă138,ăno.ăη,ăSept.ă1991.

[21] A Boglietti, A Cavagnino, M Lazzari,ăandăM.ăPastorelli,ă“ A simplified thermal model for variable-speed self-cooled industrial induction motor ,”ăIEEEăTrans.ăInd.ăAppl.,ăvol.ă

[22 ]ăG.ăKylander,ă“ Thermal modelling of small cage induction motors Doctor Technol, ,”ă Chalmers Univ Technol., Gothenburg, Sweden, 1995

[23 ]ăOgbonnayaăI.ăOkoro,ă“ Steady and Transient States Thermal Analysis of a 7.5-kW Squirrel-Cage Induction Machine at Rated-Load Operation ”,ăIEEEăTransactionsăonăenergyă conversion, vol 20, no 4, december 2005

[24 ].ăA.ăKessler,ă“ Versuch einer genaueren Vorausberechnung des Zeitlichen

Erwarmungsverlaufes Elektrischer Maschinen mittels ¨ăWarmequellennetzen,”ă¨ăArch.ă

[25 ].ăDr.S.KarăChowdhury,ă“ A Simple Lumped Parameter Thermal Model for Electrical machine of TEFC Design”,ăPowerăElectronics,ăDrivesăandăEnergyăSystemsă(PEDES)ă&ă2010ă Power India, 2010 Joint International Conference

[26 ]ăA.ăBoglietti,ăA.ăCavagnino,ăandăD.ăStaton,ă“ TEFC induction thermal models: A parameters sensitivity analysis,”ăIEEEăTrans.ăInd.ăAppl.,ăvol.ă41,ăno.ă3,ăpp.ă7ηθậ763,

[27 ].ăA.ăBoglietti,ăA.ăCavagnino,ăandăD.ăStaton,ă“ Determination of critical parameters in electrical machine thermal models ,”ăinăConf.ăRec.ă IEEE IAS Annu Meeting, New Orleans,

[28 ].ăAldoăBoglietti,ăAndreaăCavagnino,ăMirceaăPopescu,andăDaveăStaton,ă“ Thermal Model and Analysis of Wound-Rotor Induction Machine”,ăIEEEătransactionsăonăindustryă applications, Vol 49, no 5, September/October 2013

[29] Boglietti, A., Cavagnino, A., Staton, D.A., Popescu, M., Cossar, C., McGilp, M.I, End space heat transfer coefficient determination for different Induction Motor enclosure types, Industry Applications Conference, 2008 Edmonton, October 2008

[30] Boglietti, A., Cavagnino, A., Pastorelli, M., Staton, D.A., Vagati, A Thermal

Analysis of Induction and Synchronous Reluctance Machines, IEMDC 2005, San Antonio, USA, May 2005

[31 ].ăTrầnăKhánhăHà,ăNguynăHngăThanh,ăThiết kế máy điện, NXBăKhoaăhcăvàăKỹă thut,ă200θ

[32 ].ăĐăThanhăTùng,ăBùiăMinhăĐnh,ăNghiên cứu xây dựng mô hình nhiệt cho động cơ không đồng bộ công suất nhỏ, TpăchíăCôngănghipăMỏ,ă201θ

[33 ].ăĐăThanhăTùng,ăNghiên cứu sử dụng phần mềm Motor Cad để kiểm nghiệm sơ đồ - mạch nhiệt của động cơ,ăTpăchíăCôngănghipăMỏ,ă201θ

[34] Colin Debruyne, Maria Polikarpova, Stĳn Derammelaere, Peter Sergeant, Juha Pyrhửnen, J M Desmet, Lieven Vandevelde, Evaluation of the efficiency of Line Start

[35] Szymon LIPINSKI, Krzystof GRUNT, Jan ZAWILAK, 2D steady-state thermal analysis of a line-start , permanent magnet synchronous motor,ăPRZEGLăỚăADă

[36] Szymon LIPINSKI, Jan ZAWILAK, Three-Dimensional Thermal Model of a Line- Start Permanent Magnet Synchronous Motor Using Computational Fluid Dynamics,

[37] Zhaobin Cao, Weili Li, Jinyang Li, Xiaochen Zhang, Dong Li and Meiwei Zhang, Research on the Temperature Field of High-Voltage High Power Line Start Permanent

Magnet Synchronous Machines with Different Rotor Cage Structure, Energies 2017

[38] Bùi ĐcăHùng,ăLêăAnhăTuấn, Nghiên cứu áp dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp cho các quạt gió mỏ, TpăchíăcôngănghipăMỏ,ă201θ

Ayman M EL-Refaie, Nathan C Harris, Thomas M Jahns, and Khwaja M Rahman conducted a thermal analysis of a multibarrier interior permanent magnet synchronous machine using a lumped parameter model, as detailed in their IEEE publication.

TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL 19, NO 2, JUNE 2004

[40] J Lindstrửm (1999) Thermal Model of a Permanent-Magnet Motor for a Hybrid Electric Vehicle Research Report, Dept of Electric Power Eng., Chalmers Univ Technol., Gửteborg, Sweden

[41 ]ăZ.ăJ.ăLiu,ăD.ăHowe,ăP.ăH.ăMellor,ăandăM.ăK.ăJenkins,ă“ Thermal analysis of permanent magnet machines ,”ăinăProc.ăθthăInt.ăConf.ăElect Mach Drives, 1993, pp 359 364 ậ

[42 ]ăG.ăR.ăSlemonăandăX.ăLiu,ă“ Modeling and design optimization of permanent magnet motors,”ăElect.ăMach.ăPowerăSyst.,ăvol.ă20,ăno.ă2,ăpp.77ậ92, Mar 1992

[43] Colin Debruyne, Maria Polikarpova, Stĳn Derammelaere, Peter Sergeant, Juha Pyrhửnen, J M Desmet, Lieven Vandevelde, Evaluation of the efficiency of Line Start

[44 Katsumi Yamazaki, Member, IEEE, and Atsushi Abe, Loss Investigation of Interior ] Permanent-Magnet Motors Considering Carrier Harmonics and Magnet Eddy Currents, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL 45, NO 2,

Milind Paradkar and Joachim Bửcker presented a 2D analytical model to estimate eddy current loss in the magnets of Interior Permanent Magnet (IPM) machines, taking into account the reaction field of the induced eddy currents This research was showcased at the 2015 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC).

[46] Yaohua Hu, Shushu Zhu, and Chuang Liu, Magnet Eddy-Current Loss Analysis of Interior PM Machines for Electric Vehicle Application, IEEE TRANSACTIONS ON

Ming Cheng and Sa Zhu conducted a study on the calculation of permanent magnet (PM) eddy current loss in interior permanent magnet (IPM) machines powered by pulse width modulation (PWM) voltage source inverters (VSIs) Their research, published in the IEEE Transactions on Magnetics, combines two-dimensional finite element (FE) analysis with analytical methods to enhance the accuracy of loss calculations This innovative approach addresses the complexities of eddy current losses, providing valuable insights for the design and optimization of IPM machines in various applications.

[48 ].ăDr.S.KarăChowdhury,ă“ A Simple Lumped Parameter Thermal Model for Electrical machine of TEFC Design”,ăPowerăElectronics,ăDrivesăandăEnergyăSystemsă(PEDES)ă&ă2010ă Power India, 2010 Joint International Conference

[49] J P Holman, Heat Transfer New York: McGraw-Hill, 1997

[50] W S Janna, Engineering Heat Transfer New York: Van №strandReinhold, 1988

[51 ].ăHeiles,ăF,ă“ Design andArrangement of Cooling Fins, Elecktrotecknik und

[52] Bikram Dutta, S.Kar Chowdhury, Steady state thermal model of TEFC induction machine, 2012 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy

Tiêu đề	Nghiên Cứu Tính Toán Mô Phỏng Nhiệt Độ Tới Hạn Động Cơ Đồng Bộ Nam Châm Vĩnh Cửu Khởi Động Trực Tiếp
Tác giả	Vũ Ngọc Minh
Người hướng dẫn	TS. Bùi Minh Đỉnh
Trường học	Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Thiết Bị Điện
Thể loại	luận văn
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	109
Dung lượng	13,45 MB