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

BăGIÁOăDCăVĨăĐĨOăTO TRNGăĐIăHCăBÁCHăKHOAăHĨăNI - VǛăNGCăMINH NGHIểNăCUăTệNHăTOÁNăMỌăPHNGăNHITăĐăTIăHNăĐNGă CăĐNGăBăNAMăCHỂMăVƾNHăCUăKHIăĐNGăTRCăTIP LUNăVĔNăTHCăSƾăKHOAăHC THITăBăĐINăậ ĐINăT NGIăHNGăDNăKHOAăHC TSăBÙIăMINHăĐNH Hà Nội - Năm 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204939401000000 CNGăHọAăXẩăHIăCHăNGHƾAăVITăNAM Đcălpăậ Tădoăậ Hnhăphúc BNăXÁCăNHNăCHNHăSAăLUNăVĔNăTHCăSƾ HăvƠătênătácăgiălunăvĕn:ăVǜăNgcăMinh ĐătƠiălunăvĕn:ă“Nghiên cuătínhătốnămơăphỏngănhităđătiăhnăđngă cơăkhơngăđngăbănamăchâmăvƿnhăcuăkhiăđngătrựcătip” Chun ngành: Thităbăđinăậ đinăt MƣăsăSV:ăCB160522 Tácă giả,ă Ngiă hngă dnă khoaă hcă vàă Hiă đngă chấmă lună vĕnă xácănhnătácăgiảăđưăsaăchữa,ăbăsungălunăvĕnătheoăbiênăbảnăhpăHiăđngă ngàyă27ăthángă4ănĕmă2018ăviăcácăniădungăsau: - Đưălợcăbỏămcă3.1ătínhătốnămchătăđngăcơ Đưălợcăbỏătàiăliuăthamăkhảoă[48-51] Đưăthayăđiătiêuăđềăvàăbốăccăchơngă3 Đưăthêmăgiảăthitămơiătrngăđngăchấtăphầnă3.1 trang 63 Đưălợcăbỏămtăsốăhìnhăvăkhơngăliênăquanăđnăđềătàiătrongăchơngă1 Ngàyăăăăăthángăăăăănĕmăă Giáoăviênăhngădn Tácăgiălunăvĕn TS.ăBùiăMinhăĐnh VǜăNgcăMinh CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS.ăNguynăThăCông LIăCAMăĐOAN Tôiă camă đoană rằng,ă lună vĕnă thcă sƿ khoaă hcă “Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động không đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp”ălàăcơngătrìnhănghiênăcuădoătơiătựăxâyădựngăphơngăphápătínhătốnăvàă thitălpă thơngăsốămơăphỏngădiăsựăhngădnăcaăthầyăgiáoă TSăBùiăMinhăĐnh.ăCácăsốăliuă vàăktăquảăhồnătồnăđúngăviăthựcăt Nhữngă số liuă đợcă s dngă trongă lună vĕnă làă trungă thựcă đợcă ch rõă ngună tríchădn.ăKtăquả nghiênăcuănàyăchaăđợcăcơngăbố trongăbấtăkỳ cơng trình nghiên cuănàoăt trcăđnănay.ă HàăNi,ăngàyă21ăthángă4ănĕmă2018 TÁCăGIăLUNăVĔN VǜăNgcăMinh Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp MC LC DANH MC T VIT TT DANH MC B NG BIU DANH MC HÌNH VẼ Chngă1- GII THIU 1.1.ăĐặt vấnăđ 1.2.ăĐngăcăkhôngăđng b namăchơmăvƿnhăcu khiăđng tr c tip 1.2.1 Gii thiu chung v Đngăcăkhôngă đng b namăchơmăvƿnhăc u khi đng trc tip 1.2.2 Tnă haoă vƠă đ tĕngă nhită trongă đngă că đng b nam châmă vƿnhă cu khiăđng trc tip 12 1.3 Mc tiêu nghiên c u 20 1.4.ăụănghƿaăca nghiên cu 21 1.5 Phm vi nghiên c u 21 1.6 B cc lunăvĕn 21 Chngă2- TNG QUAN V TÍNH TỐN MÔ PHNG NHI T CHO ĐNGăCăĐNG B  NAMăCHỂMăVƾNHăCU 23 2.1.ăCăs lý thuy t v mơ hình nhităchoăđngăcăđin 23 2.1.1 Lý thuyt truy n nhit trongăđngăcăđin 24 2.1.2ăPhngăphápălƠmămátăđngăcăđin 30 2.1.3ăPhngăphápătínhătốn,ămơăphng nhităchoăđngăcăđi n 35 2.2.1 Các nghiên c u  nc 38 2.2.2 Các nghiên c u  trongănc 50 2.3 T ng quan v phngăphápătínhătốn,ămơăphng nhităchoăđngăcăđng b namăchơmăvƿnhăcu khiăđng trc tip 51 2.3.1ăCácăphngăphápănghiênăcu tính tốn mơ phng  n c ngồi 51 2.3.2ăCácăphngăphápănghiênăcu tính tốn mơ phng  tron gănc 55 2.3.3 La chn ci tin mơ hình tính tốn nhi tăchoăđngăcăđng b nam chơmăvƿnhăcu kh iăđng trc tip 55 Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Chng 3- MƠ HÌNH TÍNH TỐN NHI TăCHOăĐNGăCăĐNG B NAMăCHỂMăVƾNHăCU KHIăĐNG TRC TIP 57 3.1 Xây dng mơ hình mch nhit 57 3.2 Tính tốn t n hao caăđngăcăLSPMSMă2,2ăkWă-4P 60 3.3 Tính tốn giá tr nhit tr trênăsăđ mch nhit 64 3.4 Kt qu tính tốn nhit 83 Chngă4ă- TÍNH TỐN NHITăCHOăĐ NGăCăĐNG B NAM CHÂM VƾNHăCU KHIăĐ NG TRC TIP B NG MOTOR-CAD 87 4.1 Gii thiu v phần mm tính tốn nhităchoăđngăcăđin Motor-CAD 87 4.2 Nhp s liu phần mm Motor-CAD 90 4.3 Kt qu tính tốn nhit phần m m Motor-CAD 95 4.4 Phân tích kt qu 97 KT LUN 100 TÀI LIU THAM KHO 101 Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp DANH MC T VIT TT LSPMSM: Line start Permanent Magnet Synchronous Motor PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor ĐCXCBP:ăăăăăăăăăăăăăăă Đngăcơăxoayăchiềuă3ăpha FEA: Finite Element Analysis FEM: Finite Element Method CFD:ăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCácătínhătốnăđngăhcăchấtăkhí Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp DANH MC B NG BIU Bảng 1 Bảng so sánh động IM động LSPMSM .10 Bảng Kết so sánh phân tích FEM thực nghiệm phản ánh thay đổi tổn hao hiệu suất động LSPMSM 4kW [7] .14 Bảng Hệ số tính tổn hao cơng suất kết phân tích FEM thu có tăng nhiệt độ 16 Bảng Quan hệ đại lượng điện đại lượng nhiệt 23 Bảng 2 Hệ số dẫn nhiệt vật liệu 25 Bảng Hệ số phát xạ số vật liệu nhiệt độ 300 oK 28 Bảng So sánh kết đo kết tính tốn nhiệt độ động PMSM (oC) 54 Bảng Tổn hao động LSPMSM hoạt động có tải .54 Bảng Thông số kỹ thuật động LSPMSM 2,2 kW – 4P .60 Bảng Bảng thơng số hình học động LSPMSM 2,2 kW – 4P .60 Bảng 3 Bảng thống kê tổn hao động LSPMSM 2,2 kW – 4P 64 Bảng Giá trị nhiệt trở phân bố động 2,2 kW- 4P 84 Bảng So sánh kết nhiệt độ động tính phương pháp 99 Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp DANH MC HÌNH VẼ Hình 1 Ý tưởng thiết kế động LSPMSM Hình Các dạng cấu trúc rôto khác động LSPMSM .11 Hình Cấu trúc động LSPMSM lựa chọn để nghiên cứu .12 Hình Giản đồ phân tách tổn hao động IM 4kW – IE1 động LSPMSM 4kW chế độ tải định mức 13 Hình Sự giảm tổn hao thành phần tổn hao động LSPMSM 4kW theo độ tăng nhiệt độ vỏ động .14 Hình Sự giảm từ dư nam châm vĩnh cửu tăng nhiệt với giá trị dòng điện stato xác định 15 Hình Sự tăng giá trị tổn hao dịng xốy nam châm vĩnh cửu động PMSM (IPM) [12] 17 Hình Đo lường tính tốn tổn hao lõi thép động PMSM [11] 17 Hình λ Phân tách thành phần tổn hao lõi thép 18 Hình 10 Sự phụ thuộc tuổi thọ động vào nhiệt độ dây quấn 19 Hình 11 Sự thay đổi đặc tính B-H nam châm vĩnh cửu 20 Hình Vị trí nguồn nhiệt động điện 29 Hình 2 Quá trình truyền nhiệt động điện .29 Hình Mơ hình mạch nhiệt động điện 30 Hình Làm mát kiểu ODP 33 Hình Làm mát kiểu TEFC 33 Hình Kiểu làm mát TENV 34 Hình Kiểu làm mát SPV 34 Hình Làm mát kiểu TEPV 35 Hình λ Mơ hình mạch nhiệt thơng số tập trung 36 Hình 10 Mơ hình FEA phân tích truyền nhiệt 37 Hình 11 Mơ hình CFD phân tích nhiệt chuyển 38 Hình 12 Cấu trúc hình học động không đồng .39 Hình 13 Cấu trúc điển hình dạng trụ rỗng 39 Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Hình 14 Cấu hình hai nút nhiệt với dịng chảy hướng trục hướng kính độc lập phần tử có dạng trụ rỗng .40 Hình 15 Cấu hình nút nhiệt kết hợp cho phần tử có tính đối xứng 40 Hình 16 Cấu hình nút nhiệt cho lõi thép stato .41 Hình 17 Mơ hình nhiệt thơng số rải đề xuất Mellor Turner 41 Hình 18 Mơ hình nhiệt cho động khơng đồng rơto lồng sóc đề xuất Gunnar Kylander 43 Hình 19 Mơ hình nhiệt thơng số rải đơn giản Kylander đề xuất 44 Hình 20 Mơ hình mạch nhiệt Okoro đề xuất 45 Hình 21 Mơ hình mạch điện thơng số rải Chowdhury đề xuất 46 Hình 22 Mơ hình mạch nhiệt thơng số rải đề xuất Aldo Bolietti 48 Hình 23 Mơ hình mạch nhiệt cho động không đồng rôto dây quấn Bolietti đề xuất 49 Hình 24 Mơ hình mạch nhiệt cho động điện kiểu kín IP44 51 Hình 25 Kết so sánh nhiệt động động không đồng động LSPMSM 4kW 52 Hình 26 Phân bố nhiệt độ theo phương hướng kính 53 Hình 27 Phân bố nhiệt độ phía trước động LSPMSM 2,2 kW b 53 Hình 28 Phân bố nhiệt độ động LSPMSM 315 kW 54 Hình Sơ đồ mạch nhiệt thông số tập trung cho động LSPMSM 59 Hình Tổn hao đồng, tổn hao sắt tổn hao động LSPMSM 2,2 kW – 4P .62 Hình 3 Mơ hình FEM để xác định mật độ dịng điện xốy nam châm động LSPMSM 2,2kW – 4P 63 Hình Kết ước lượng tổn hao dòng điện xoáy nam châm động LSPMSM 2,2kW – 4P 63 Hình Kết thực nghiệm so sánh giá trị nhiệt trở R Nat= Conv .66 Hình Hệ thống cánh mở theo phương dọc trục 66 Hình Sự thay đổi vận tốc dịng khí kênh dẫn gió 68 Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Hình Phân bố thơng thường thay đổi tốc độ dịng khí cánh tản nhiệt xác định theo vị trí cánh tản nhiệt 68 Hình λ Nhiệt trở điểm vòng dây rãnh stato phần cuối dây ngồi khơng khí 73 Hình 10 Sơ đồ nhiệt vòng dây 74 Hình 11 Mơ hình nhiệt dây .75 Hình 12 Phân bố vùng dẫn nhiệt rôto động LSPMSM .80 Hình 13 Mạch điện tương đương Psim 86 Hình Mơ hình mạch nhiệt phần mềm Motor-CAD 88 Hình Quy trình thiết kế động điện 88 Hình Nhập thơng số hình học theo phương hướng kính động LSPMSM 2,2kW -4P 90 Hình 4 Nhập thơng số hình học theo phương dọc trục .91 Hình Kiểm tra hình dạng 3D kết cấu làm mát sử dụng cho động LSPMSM 2,2kW – 4P .91 Hình Mơ hình dây quấn động LSPMSM 2,2 kW -4P 92 Hình Giá trị dạng tổn hao sơ đồ mạch nhiệt 93 Hình Hệ số truyền nhiệt đối lưu tự nhiên 94 Hình λ Hệ số truyền nhiệt đối lưu cưỡng với quạt gió phụ 94 Hình 10 Hệ số dẫn nhiệt vật liệu chế tạo động điện LSPMSM 2,2Kw 95 Hình 11 Sơ đồ phân bố nhiệt độ theo phương hướng kính 96 Hình 12 Sơ đồ phân bố nhiệt độ theo phương dọc trục .96 Hình 13 Kết số điểm nhiệt quan trọng mạch nhiệt động LSPMSM 2,2kW 97 Hình 14 Mơ hình test bench động LSPMSM 2,2 kW QuaTest .98 Hình 15 Kết đo kiểm động LSPMSM 2,2 kW QuaTest 98 Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH