Nghiên cứu ảnh hưởng răng, rãnh, khe hở không khí, và các thông số khác tới khả năng quá tải của động cơ không đồng bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ ĐỨC TRỌNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG RĂNG, RÃNH, KHE HỞ KHÔNG KHÍ TỚI KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA ĐCKĐB LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN HÀ NỘI - Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ ĐỨC TRỌNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG RĂNG, RÃNH, KHE HỞ KHÔNG KHÍ TỚI KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA ĐCKĐB CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM HÙNG PHI HÀ NỘI – Năm 2014 Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK LỜI CAM ĐOAN Sau thời gian nghiên cứu học tập Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, hướng dẫn bảo tận tình thầy giáo TS Phạm Hùng Phi - Bộ môn Thiết bị điện- điện tử, Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi hoàn thành luận văn Tôi xin cam đoan toàn nội dung luận văn mà thực thời gian vừa qua trung thực, không chép ai, có nguồn trích dẫn tài liệu rõ ràng chưa công bố công trình nghiên cứu khác Hà Nội, tháng 03 năm 2014 Học viên Vũ Đức Trọng Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang i Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trước tiên xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Phạm Hùng Phi - Bộ môn Thiết bị điện - điện tử, Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Với kiến thức, kinh nghiệm quý báu mình, thầy giúp đỡ bảo cho để hoàn thành tốt luận văn theo thời hạn mà nhà trường môn giao cho Qua cho phép bày tỏ lòng biết ơn đến Viện Đào tạo Sau đại học, đến thầy, cô giáo tham gia giảng dạy khóa học Tôi xin chân thành cảm ơn nhận xét, đóng góp ý kiến thiết thực thầy, cô giáo môn Thiết bị điệnđiện tử, Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy, cô giáo, nhà khoa học chấm phản biện, thầy, cô giáo hội đồng bảo vệ tất đồng nghiệp cho nhận xét quý báu để luận văn hoàn thiện Cuối xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè đơn vị chủ quản luôn động viên, giúp đỡ suốt trình học tập làm luận văn Hà Nội, tháng 03 năm 2014 Học viên Vũ Đức Trọng Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang ii Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ viii LỜI MỞ ĐẦU xi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1 LỊCH SỬ RA ĐỜI, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.2 CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.2.1 Phần tĩnh hay stator 1.2.2 Phần động hay rotor .4 1.3 MÔ HÌNH TƯƠNG ĐƯƠNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.3.1 Nguyên lý làm việc động không đồng 1.3.2 Mô hình động không đồng .6 1.4 ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.4.1 Phương trình đặc tính máy điện không đồng 1.4.2 Ảnh hưởng thông số đến đặc tính động không đồng bộ…………… 13 KẾT LUẬN CHƯƠNG 14 CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ TỚI KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 15 2.1 CÁC ẢNH HƯỞNG TỚI KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 15 2.1.1 Mối quan hệ biến đổi lượng điện động không đồng bộ…… 15 2.1.2 Khả tải động không đồng .16 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang iii Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK 2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ TỚI ĐIỆN KHÁNG TẢN VÀ ĐIỆN TRỞ ROTOR TRONG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 17 2.2.1 Sự thay đổi thông số tượng hiệu bề ứng mặt 17 2.2.2 Ảnh hưởng bão hòa đến giá trị điện kháng tản 19 2.3 BIỆN PHÁP THAY ĐỔI KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 22 2.3.1 Điều chỉnh thông số liên quan đến hiệu ứng bề mặt 22 2.3.2 Điều chỉnh thông số liên quan tới bão hòa 26 KẾT LUẬN CHƯƠNG 29 CHƯƠNG 3: KIỂM NGHIỆM SỰ PHỤ THUỘC CỦA MÔ MEN CỰC ĐẠI VÀO CÁC THÔNG SỐ 30 3.1 THÔNG SỐ YÊU CẦU ĐỘNG CƠ ĐƯỢC LỰA CHỌN THIẾT KẾ 30 3.2 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỪ CỦA ĐỘNG CƠ .30 3.2.1 Các thông số mạch từ 30 3.2.2 Cuộn dây stator .32 3.2.3 Thiết kế răng- rãnh stator .36 3.2.4 Thiết kế răng- rãnh rotor 38 3.2.5 Tính toàn vành ngắn mạch 41 3.2.6 Kiểm định thông số thiết kế phần mềm RMxprt .41 3.3 PHÂN TÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA ĐỘNG CƠ VÀ CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ 52 3.3.1 Lựa chọn thông số điều chỉnh 52 3.3.2 Phân tích mối quan hệ momen kích thước miệng rãnh rotor RMxprt Maxwell 2D 52 3.3.3 Phân tích mối quan hệ momen kích thước miệng rãnh stator RMxprt Maxwell 56 3.3.4 Phân tích mối quan hệ momen độ dài khe hở không RMxprt Maxwell .61 Kết luận chương 63 KẾT LUẬN .64 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang iv Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK PHỤ LỤC 65 A B PHẦN MỀM ANSOFT MAXWELL VÀ ỨNG DỤNG .65 Giới thiệu chung Ansoft Maxwell 65 Các thông số ban đầu nhập vào phần mềm RMxprt 66 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .68 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang v Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT Ký hiệu a Ý nghĩa Độ rộng vòng ngắn mạch b Chiều cao vòng ngắn mạch bs0(b4) Bề rộng miệng rãnh stator bs0r(b4r) Bề rộng miệng rãnh rotor bs1 Đường kính nhỏ rãnh stator bs1r Đường kính nhỏ rãnh rotor bs2r Đường kính lớn rãnh rotor bs2 Đường kính lớn rãnh stator btr Độ rộng rotor bts Bề rộng stator cosφdm1 Hệ số công suất định mức f1 Tần số định mức động δ hcs Chiều dài khe hở không khí Chiều cao gông stator hs0(h4) Chiều cao miệng rãnh hs0r(h4r) Chiều cao miệng rãnh rotor hs2 Chiều cao rãnh stator hs2 Chiều cao phần thẳng rãnh stator hs2r Chiều cao phần thẳng rãnh rotor Kdq1 Hệ số dây quấn stator Kf Hệ số hình dáng sóng KFe Hệ số ép chặt lõi sắt stator Kfill Hệ số điền đầy rãnh Kq Hệ số quấn rải tần số KR Hăng số đặc trưng cho hiệu ứng mặt KX Hệ số đặc trưng cho giảm điện kháng rãnh rotor Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang vi Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK Ky Hệ số bước ngắn tần số m Số pha động Mc Mô men cản động Mdt Mô men điện từ Mj Mô men tải Mkd Mô men khởi động Mth Mô men cực đại R1 Điện trở pha stator R2 ’ Điện trở rotor quy đổi phía stator lúc động s khởi động Hệ số trượt sth Hệ số trượt tới hạn W1 Số vòng dây pha động X1 Điện kháng tản stator X2’ Điện kháng tản rotor quy đổi stator Xm Điện kháng từ hóa β Hệ số bước ngắn   y /  ηdm Hiệu suất định mức động λ λd1 Tỉ số chiều dài tác dụng stator độ dài cung cực từ λd2 λr1bh Hệ số từ dẫn tản không xét đến bão hòa từ hiệu ứng bề mặt rotor Hệ số từ dẫn tản rãnh bão hòa stator λr2ζbh λt1bh Hệ số từ dẫn tản rãnh bão hòa từ hiệu ứng bề mặt rotor λt2ζbh ρ Hệ số từ dẫn tản không xét đến bão hòa stator Hệ số từ dẫn tản bão hòa stator Hệ số từ dẫn tản bão hòa từ hiệu ứng bề mặt rotor Điện trở suất τ Độ dài cung cực từ τr Khoảng cách rãnh rotor τs Bước rãnh stator Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang vii Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ phân loại động điện Hình 1.2: Tổng giá trị sản phẩm động điện thị trường Bắc Mỹ năm 2007 Hình 1.3: Cấu tạo đặc trưng động không đồng Hình 1.4: Kết cấu động không đồng kiểu rotor lồng sóc Hình 1.5: Lõi thép stator rotor động không đồng rotor lồng sóc Hình 1.6: Phần động động không độ Hình 1.7: Mạch điện tương đương động không đồng .7 Hình 1.8: Giản đồ lượng động không đồng Hình 1.9 Sơ đồ thay máy điện không đồng hình Γ Hình 1.10: Đặc tính máy điện không đồng .11 Hình 1.11: Đặc tính động điện không đồng 13 Hình 2.1: Ảnh hưởng tượng hiệu ứng bề mặt rãnh 18 Hình 2.2: Đường cong φ, ψ = f(ζ) .18 Hình 2.3: Mật độ phân bố đường sức từ máy điện không đồng 20 Hình 2.4: Kích thước rãnh rotor dùng để xác định chiều sâu quy đổi 24 Hình 2.5: Kích thước rãnh rotor dùng để xác định điện kháng tản rotor 26 Hình 2.6: Đồ thị hàm kβ = f(β) 27 Hình 2.7: Ảnh hưởng thông số đầu loại stator 28 Hình 3.1: Sơ đồ dây quấn stator 33 Hình 3.2: Quan hệ hệ số bão hòa với hệ số cung cực từ hệ số sóng 34 Hình 3.3: Kích thước rãnh stator 36 Hình 3.4: Kích thước rãnh rotor 38 Hình 3.5: Mặt cắt ngang vòng ngắn mạch 41 Hình 3.6: Cấu trúc thép dây quấn thiết kế .42 Hình 3.7: Dòng điện stator theo tốc độ .48 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang viii Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK Dac tinh mo men BAO CAO 175.00 ANSOFT Curve Info OutputTorque Setup1 : Performance bs0r='1.5mm' hs0r='0.5mm' 150.00 OutputTorque_1 Setup1 : Performance bs0r='0.5mm' hs0r='0.2mm' OutputTorque_2 Setup1 : Performance bs0r='2.5mm' hs0r='2.5mm' 125.00 Y1 [nNewtonMeter] 100.00 75.00 50.00 25.00 0.00 -25.00 0.00 250.00 500.00 750.00 RSpeed [rpm] 1000.00 1250.00 1500.00 Hình 3.24: Mô men theo tốc độ với thay đổi miệng rãnh rotor Dong dien BAO CAO 120.00 ANSOFT Curve Info InputCurrent Setup1 : Performance bs0r='0.5mm' hs0r='0.2mm' InputCurrent_1 Setup1 : Performance bs0r='1.5mm' hs0r='0.5mm' 100.00 InputCurrent_2 Setup1 : Performance bs0r='2.5mm' hs0r='2.5mm' Y1 [A] 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.00 250.00 500.00 750.00 RSpeed [rpm] 1000.00 1250.00 1500.00 Hình 3.25: Dòng điện stator theo tốc độ thay đổi theo miệng rãnh rotor Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 54 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK Hieu suat BAO CAO ANSOFT 90.00 Curve Info 80.00 Efficiency Setup1 : Performance bs0r='0.5mm' hs0r='0.2mm' 70.00 Efficiency_1 Setup1 : Performance bs0r='1.5mm' hs0r='0.5mm' Efficiency_2 Setup1 : Performance bs0r='2.5mm' hs0r='2.5mm' Y1 [fraction] 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 250.00 500.00 750.00 RSpeed [rpm] 1000.00 1250.00 1500.00 Hình 3.26: Hiệu suất động theo thay đổi miệng rãnh rotor Tuy nhiên, từ hình 3.27 3.28 thấy rằng, giá trị mô men cực đại có giá trị thấp thông số miệng rãnh lựa chọn phần thiết kế, tức b4r = 1.5(mm), h4r = 0.5(mm) Từ thấy kết tính toán lựa chọn hợp lý với phân tích lý thuyết nêu Mo men qua tai theo mieng ranh BAO CAO 159.10 ANSOFT Curve Info BreakDow nTorqueParameter Setup1 : Performance bs0r='1.5mm' BreakDownTorqueParameter [NewtonMeter] 159.00 158.90 158.80 158.70 158.60 158.50 158.40 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 hs0r [mm] Hình 3.27: Mô men cực đại theo độ rộng miệng rãnh rotor Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 55 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK Mo men qua tai theo mieng ranh BAO CAO 75.00 ANSOFT Curve Info BreakDow nPhaseCurrentParameter Setup1 : Performance hs0r='0.5mm' BreakDownPhaseCurrentParameter [A] 74.00 73.00 72.00 71.00 70.00 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 bs0r [mm] 1.75 2.00 2.25 2.50 Hình 3.28: Mô men cực đại theo độ cao miệng rãnh rotor Nhận xét: từ phân tích chương kích thước miệng rãnh rotor có ảnh hưởng rõ ràng đến khả tải mô men đồng thời ảnh hưởng đến thông số khác động Từ hình 3.23, thấy giá trị thông số miệng rãnh rotor ảnh hưởng tới giá trị mô men cực đại đồng thời kéo theo chiều tăng dòng điện cực đại hình 3.24 Do ảnh hưởng điểm phi tuyến vật liệu từ gây tăng lên mô men hình 3.25 theo chiều tăng kích thước miệng rãnh với thông số định mức động thiết kế thay đổi không đáng kể vận tốc định mức hình 3.26 3.3.3 Phân tích mối quan hệ momen kích thước miệng rãnh stator RMxprt Maxwell - Dải biến đổi miệng rãnh rotor: b4r = 1.5 - 3(mm) - Dải biến đổi kết độ cao miệng rãnh rotor: hr4 = 0.2 - 2(mm) - Chạy mô RMxprt Maxwell, ta thu kết qua đây: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 56 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK Hình 3.29: Giá trị mô men cực đại theo kích thước miệng rãnh stator Hình 3.30: Giá trị dòng điện cực đại theo kích thước miệng rãnh stator Hình 3.31: Giá trị mô men khởi động theo kích thước miệng rãnh stator Hình 3.32: Giá trị tốc độ định mức theo kích thước miệng rãnh stator Xét đặc tính với thông số miệng rãnh stator thay đổi ba trường hợp sau: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 57 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK - b4 = 1.5(mm), h4 = 0.5(mm) có giá trị Mmax = 153.566(N.m) - b4 = 2.5(mm), h4 = 1(mm) có giá trị Mmax = 158.810(N.m) - b4 = 3(mm), h4 = 2(mm) có giá trị Mmax = 159.441(N.m) Điều thấy rõ ràng so sánh trường hợp qua đồ thị hình 3.33 phản ánh rõ mối quan hệ thông số miệng rãnh với thông số đặc tính động thiết kế dòng điện stator hình 3.34 bị tăng theo chiều tăng thông số miệng rãnh với hiệu suất gần không đổi hình 3.35, nhiên thông gần không đổi giá trị kích thước miệng rãnh sator lớn tượng bão hòa cực từ Dac tinh mo men BAO_CAO 160.00 ANSOFT Curve Info OutputTorque Setup1 : Performance bs0='1.5mm' hs0='0.5mm' 140.00 OutputTorque_1 Setup1 : Performance bs0='2.5mm' hs0='1mm' 120.00 OutputTorque_2 Setup1 : Performance bs0='3mm' hs0='2mm' Y1 [nNewtonMeter] 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 -20.00 0.00 250.00 500.00 750.00 RSpeed [rpm] 1000.00 1250.00 1500.00 Hình 3.33:Mô men theo tốc độ với thay đổi miệng rãnh stator Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 58 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK Dong dien BAO_CAO 120.00 ANSOFT Curve Info InputCurrent Setup1 : Performance bs0='1.5mm' hs0='0.5mm' InputCurrent_1 Setup1 : Performance bs0='2.5mm' hs0='1mm' 100.00 InputCurrent_2 Setup1 : Performance bs0='3mm' hs0='2mm' Y1 [A] 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.00 250.00 500.00 750.00 RSpeed [rpm] 1000.00 1250.00 1500.00 Hình 3.34: Dòng điện stator theo tốc độ với thay đổi theo miệng rãnh stator Hieu suat BAO_CAO ANSOFT 90.00 Curve Info Efficiency Setup1 : Performance bs0='1.5mm' hs0='0.5mm' 80.00 Efficiency_1 Setup1 : Performance bs0='2.5mm' hs0='1mm' 70.00 Efficiency_2 Setup1 : Performance bs0='3mm' hs0='2mm' Y1 [fraction] 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 250.00 500.00 750.00 RSpeed [rpm] 1000.00 1250.00 1500.00 Hình 3.35: Hiệu suất động theo thay đổi miệng rãnh stator Từ hình 3.36 3.37 thấy rằng, giá trị mô men cực đại có giá trị tăng dần với độ rộng miệng rãnh stator giảm dần với độ cao miệng rãnh stator Khi để Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 59 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK kết hợp lý cần dung hòa hai yếu tố tức lựa chọn giá trị trung bình hai thông số tính toán ví dụ với b4r = 2.5(mm), h4r = 1(mm) Mo men qua tai theo mieng ranh BAO_CAO 164.00 ANSOFT Curve Info BreakDow nTorqueParameter Setup1 : Performance hs0='0.5mm' BreakDownTorqueParameter [NewtonMeter] 162.00 160.00 158.00 156.00 154.00 152.00 1.50 1.75 2.00 2.25 don_vi [mm] 2.50 2.75 3.00 Hình 3.36: Mô men cực đại theo độ rộng miệng rãnh stator Mo men qua tai theo mieng ranh1 BAO_CAO 162.00 ANSOFT Curve Info BreakDow nTorqueParameter Setup1 : Performance bs0='2.5mm' BreakDownTorqueParameter [NewtonMeter] 161.00 160.00 159.00 158.00 157.00 156.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 hs0 [mm] Hình 3.37: Mô men cực đại theo độ cao miệng rãnh stator Nhận xét: từ phân tích chương kích thước miệng rãnh stator có ảnh hưởng đến khả tải mô men đồng thời ảnh hưởng đến thông số khác động Từ hình 3.29, thấy giá trị thông số miệng rãnh stator ảnh hưởng tới giá trị mô men cực đại đồng thời kéo theo chiều tăng dòng điện cực đại hình 3.30và gây tăng lên dòng điện khởi động rotor hình 3.31 theo chiều tăng kích thước miệng rãnh với thông Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 60 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK số định mức động thiết kế thay đổi không đáng kể vận tốc định mức hình 3.32 3.3.4 Phân tích mối quan hệ momen độ dài khe hở không RMxprt Maxwell Dải biến đổi khe hở không khí khoảng 0.1 - 0.8(mm) dựa vào thay đổi giá trị đường kính rotor: Dr = 138.4 - 139.8(mm) Xét đặc tính với thông số độ dài khe hở không khí thay đổi ba trường hợp sau: - δ = 0.8(mm), Dr = 138.4(mm) có giá trị Mmax = 145.576(N.m) - δ = 0.3(mm), Dr = 139.4(mm) có giá trị Mmax = 161.513(N.m) - δ = 0.1(mm), Dr = 139.8(mm) có giá trị Mmax = 188.087(N.m) Dac tinh mo men BAO CAO ANSOFT 200.00 175.00 150.00 Y1 [nNewtonMeter] 125.00 100.00 75.00 Curve Info 50.00 OutputTorque Setup1 : Performance Dr='138.4mm' 25.00 OutputTorque_1 Setup1 : Performance Dr='139.4mm' OutputTorque_2 Setup1 : Performance Dr='139.8mm' 0.00 -25.00 0.00 250.00 500.00 750.00 RSpeed [rpm] 1000.00 1250.00 1500.00 Hình 3.38: Mô men theo tốc độ với thay đổi độ dài khe hở không khí Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 61 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK Dong dien BAO CAO 140.00 ANSOFT Curve Info InputCurrent Setup1 : Performance Dr='138.4mm' 120.00 InputCurrent_1 Setup1 : Performance Dr='139.4mm' InputCurrent_2 Setup1 : Performance Dr='139.8mm' 100.00 Y1 [A] 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.00 250.00 500.00 750.00 RSpeed [rpm] 1000.00 1250.00 1500.00 Hình 3.39: Dòng điện stator theo tốc độ với thay đổi độ dài khe hở không khí Hieu suat BAO CAO ANSOFT 90.00 Curve Info Efficiency Setup1 : Performance Dr='138.4mm' 80.00 Efficiency_1 Setup1 : Performance Dr='139.4mm' 60.00 Efficiency_2 Setup1 : Performance Dr='139.8mm' Y1 [fraction] 70.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 250.00 500.00 750.00 RSpeed [rpm] 1000.00 1250.00 1500.00 Hình 3.40: Hiệu suất động theo thay đổi độ dài khe hở không khí Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 62 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK Mo men qua tai BAO CAO 190.00 ANSOFT Curve Inf o BreakDow nTorqueParameter Setup1 : Performance 185.00 BreakDownTorqueParameter [NewtonMeter] 180.00 175.00 170.00 165.00 160.00 155.00 150.00 145.00 138.40 138.60 138.80 139.00 139.20 139.40 139.60 139.80 Dr [mm] Hình 3.41: Mô men cực đại theo đường kính rotor Nhận xét: Từ đồ thị đặc tính mô men, dòng điện dây quấn stator, hiệu suất độ dài khe hở không khí có ảnh hưởng rõ ràng đến khả tải động đồng thời ảnh hưởng đến thông số khác động Từ hình 3.38, thấy giá trị thông số độ dài khe hở không khí ảnh hưởng đường đặc tính động từ kéo theo chiều tăng dòng điện cực đại hình 3.39 với hiệu suất gần không đổi hình 3.40 Thấy giá trị mô men cực đại tăng không tuyến tính theo giá trị độ dài khe hở không khí hình 3.41 hạn chế từ tản miệng rãnh Kết luận chương Trong chương tác giả kiểm nghiệm ảnh hưởng thông số thiết khả tải động không đồng dựa hai phần mềm mô RMxprt Maxwell 2D hãng Ansys Các tính toán công thức rõ ràng kết kiểm nghiệm thể dạng bảng số liệu Đồng thời tác giả kiểm nghiệm lý thuyết đưa chương ảnh hưởng thông số miệng rãnh rotor, stator độ dài khe hở không khí tới khả tải động không đồng Kết thu phù hợp lý thuyết nêu Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 63 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong nội dung luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng răng, rãnh, khe hở không khí tới khả tải ĐCKĐB” có nội dung sau: - Chương 1: “Tổng quan động không đồng bộ”- Giới thiệu sơ trình hình thành ứng dụng động không đồng Xác định đặc tính làm việc với thông số ảnh hưởng đến đặc tính làm việc - Chương 2: “Ảnh hưởng thiết kế tới khả tải động cơ”- Nghiên cứu mối quan hệ lượng điện Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến tải, qua nêu phương hướng nâng cao khả tải động không đồng - Chương 3: “Kiểm nghiệm phục thuộc mô men cực đại vào thông số thiết kế”- Kiểm nghiệm thiết kế động không đồng ba pha rotor lồng sóc với phân tích ảnh hưởng thông số miệng rãnh stator, rotor độ dài khe hở không khí tới khả tải động hai phần mềm RMxprt Maxwell 2D KIẾN NGHỊ Từ phân tích luận văn tác giả có đề xuất để phát triển thêm đề tài sau: - Làm rõ ảnh hưởng thông số dây quấn, thông số kết cấu lựa chọn điện số dẫn rãnh, số mạch nhánh song song, hệ số quấn dây số lượng rãnh rotor hay stator tới ảnh hưởng mô men tải động không đồng - Xác định khả bão hòa từ vật liệu làm mạch từ tới giá trị từ tản rãnh rotor sator từ xác định điểm làm việc tốt vật liệu khả chịu bão hòa từ động làm việc tải Đó hai hướng mà tác giả cố gắng giải thời gian tới hỗ trợ phần mềm công cụ số Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 64 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK PHỤ LỤC A PHẦN MỀM ANSOFT MAXWELL VÀ ỨNG DỤNG Giới thiệu chung Ansoft Maxwell Maxwell 3D/2D phần mềm độc lập tương tác sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEM) để giải toán điện trường, từ trường tĩnh, dòng điện xoáy tượng độ mạch điện Phần mềm giúp cho người thiết kế thấy cách trực quan điện từ trường máy điện, từ đưa số giải pháp để giải toán điện từ trường thiết kế Hình A1: Ứng dụng phần mềm RMxprt& Maxwell 2D/3D RMxprt phần mềm công cụ chuỗi phần mềm Maxwell, chuyên dùng hỗ trợ cho việc thiết kế máy điện quay tảng giải tích, giúp giảm khối lượng công việc cho kỹ sư thiết kế, người dùng cần nhập thông tin kết cấu động cơ, thông tin vật liệu sử dụng, phần mềm tự động tính toán thông số lại Trong phần mềm hỗ trợ thiết kế cho 12 loại động phổ dụng(gần đầy đủ loại động phổ biến thị trường) Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 65 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK Việc phối hợp hai phần mềm Ansoft theo trình tự bản: - Nhập thông số động vào phần mềm RMxprt - Phân tích kết xuất phần mềm RMxprt - Xuất kết từ phần mềm RMxprt sang phần mềm Maxwell 2D/3D - Phân tích kết Maxwell 2D/3D xuất - Phân tích đánh giá kết cung cấp phần mềm Các thông số ban đầu nhập vào phần mềm RMxprt Công suất định mức động 7.5 kW 1458 Vòng/phút Tổn hao phụ 75 W Tổn hao gió 90 W Đường kính stator 225 mm Thông số Đường kính stator 140 mm Chiều dài lõi stator 110 mm Số rãnh stator 36 Thông số Tốc độ tham chiếu động stator Kích thước rãnh stator Cuộn dây stator hs0 mm hs2 12.6 mm bs0 2.5 mm b1s 6.7 mm b2s 8.9 mm Số mạch nhánh song song Số dẫn tác dụng rãnh stator 26 Bước dây quấn Số sợi chập Cách điện dây dẫn stator 0.052 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 66 mm Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK Đường kính dây dẫn stator 1.2 Số rãnh rotor 30 Thông số Đường kính rotor mm 139.3 mm Đường kính rotor (đường kính trục) 42 mm Chiều dài lõi rotor 110 mm hs0r 0.5 mm hs2r 21.7 mm bs0r 1.5 mm b1sr 6.4 mm b2sr 1.8 mm Kích thước aer 26 mm vòng ngắn mạch ber 13 mm Roto Kích thước rãnh rotor Đặc tính B-H vật liệu sử dụng cho thiết kế hình A.2 2.00 B (tesla) 1.50 1.00 0.50 0.00 0.00E+000 5.00E+004 H (A_per_meter) 1.00E+005 Hình A.3: Đặc tính B-H vật liệu dùng thiết kế động luận văn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 67 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Học viên: Vũ Đức Trọng B Lớp: 11BKTĐTBĐ-DK DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Khánh Hà - Nguyễn Hồng Thanh, Thiết Kế Máy Điện, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 [2] Ion Bolde - Syed A.Nasar, The Induction Machines Designes, CRC Press LLC, 2010 [3] Bùi Đức Hùng – Triệu Việt Linh, Máy điện 1& 2, nhà xuất Giáo dục, 2008 [4] Vũ Gia Hanh chủ biên-Trần Khánh Hà- Phan Tử Thụ- Nguyễn Văn Sáu, máy điện 1&2, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 [5] Hướng dẫn sử dụng phần mềm Ansoft Maxwell 14 công ty Ansys [6] Phạm Thị Ngọc Yến, Ngô Hữu Tình, Lê Tấn Hùng, Nguyễn Thị Lan Hương, Cơ Sở Matlab Ứng Dụng, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2010 [7] Bùi Quốc Khánh- Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2005 [8] Muhammad Mubeen, Brushles DC Motor Primer, mmubeen149@aol.com, 2008 [9] MG Standard motor Phase 0.25-22 kW, GrunDfoS Management A/S-www Grund-fos com Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 68 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật ... 14 CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ TỚI KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 15 2.1 CÁC ẢNH HƯỞNG TỚI KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 15 2.1.1... CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ TỚI KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Qua phân tích chương tác giả đưa công thức ảnh hưởng thông số thiết kế tới mô men động Trong chương tác giả nói rõ ảnh. .. HƯỞNG TỚI KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 2.1.1 Mối quan hệ biến đổi lượng điện động không đồng Trong chương ta nêu đặc tính làm việc động không đồng phân tích mô hình động không đồng