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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ NGỌC MINH NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN MƠ PHỎNG NHIỆT ĐỘ TỚI HẠN ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC THIẾT BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS BÙI MINH ĐỊNH Hà Nội - Năm 2018 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Vũ Ngọc Minh Đề tài luận văn: “Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động không đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp” Chuyên ngành: Thiết bị điện – điện tử Mã số SV: CB160522 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 27 tháng năm 2018 với nội dung sau: - Đã lược bỏ mục 3.1 tính tốn mạch từ động Đã lược bỏ tài liệu tham khảo [48-51] Đã thay đổi tiêu đề bố cục chương Đã thêm giả thiết môi trường đồng chất phần 3.1 trang 63 Đã lược bỏ số hình vẽ khơng liên quan đến đề tài chương Ngày tháng năm Giáo viên hƣớng dẫn Tác giả luận văn TS Bùi Minh Định Vũ Ngọc Minh CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS Nguyễn Thế Công LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan rằng, luận văn thạc sĩ khoa học “Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động khơng đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp” cơng trình nghiên cứu tơi tự xây dựng phương pháp tính tốn thiết lập thơng số mơ hướng dẫn thầy giáo TS Bùi Minh Định Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Những số liệu sử dụng luận văn trung thực rõ nguồn trích dẫn Kết nghiên cứu chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu từ trước đến Hà Nội, ngày 21 tháng năm 2018 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Vũ Ngọc Minh Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ Chƣơng 1- GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Động không đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp 1.2.1 Giới thiệu chung Động không đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp 1.2.2 Tổn hao độ tăng nhiệt động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp 12 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 20 1.4 Ý nghĩa nghiên cứu 21 1.5 Phạm vi nghiên cứu 21 1.6 Bố cục luận văn 21 Chƣơng 2- TỔNG QUAN VỀ TÍNH TỐN MƠ PHỎNG NHIỆT CHO ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU 23 2.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình nhiệt cho động điện 23 2.1.1 Lý thuyết truyền nhiệt động điện 24 2.1.2 Phƣơng pháp làm mát động điện 30 2.1.3 Phƣơng pháp tính tốn, mơ nhiệt cho động điện 35 2.2.1 Các nghiên cứu nƣớc 38 2.2.2 Các nghiên cứu nƣớc 50 2.3 Tổng quan phƣơng pháp tính tốn, mơ nhiệt cho động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp 51 2.3.1 Các phƣơng pháp nghiên cứu tính tốn mơ nƣớc ngồi 51 2.3.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu tính tốn mô nƣớc 55 2.3.3 Lựa chọn cải tiến mơ hình tính tốn nhiệt cho động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp 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 Chƣơng 3- MƠ HÌNH TÍNH TỐN NHIỆT CHO ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP 57 3.1 Xây dựng mơ hình mạch nhiệt 57 3.2 Tính tốn tổn hao động LSPMSM 2,2 kW -4P 60 3.3 Tính tốn giá trị nhiệt trở sơ đồ mạch nhiệt 64 3.4 Kết tính tốn nhiệt 83 Chƣơng - TÍNH TỐN NHIỆT CHO ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP BẰNG MOTOR-CAD 87 4.1 Giới thiệu phần mềm tính tốn nhiệt cho động điện Motor-CAD 87 4.2 Nhập số liệu phần mềm Motor-CAD 90 4.3 Kết tính tốn nhiệt phần mềm Motor-CAD 95 4.4 Phân tích kết 97 KẾT LUẬN 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 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 MỤC TỪ VIẾT TẮT LSPMSM: Line start Permanent Magnet Synchronous Motor PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor ĐCXCBP: Động xoay chiều pha FEA: Finite Element Analysis FEM: Finite Element Method CFD: Các tính tốn động học chất khí 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 MỤC BẢNG BIỂU 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 thông 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 MỤC 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 toán tổn hao lõi thép động PMSM [11] 17 Hình 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 Mơ hình mạch nhiệt thông 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 khơng 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 thông 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 dịng điện xốy nam châm động LSPMSM 2,2kW – 4P 63 Hình Kết thực nghiệm so sánh giá trị nhiệt trở RNat=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 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 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 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Ở đây, ta sử dụng kiểu làm mát TEFC – làm mát kiểu vỏ kín có quạt cưỡng gắn phía đầu trục động Quạt làm mát định hướng nắp chắn gió Vỏ động thiết kế với 28 cánh tản nhiệt b Thiết lập thông số dây quấn Dây quấn stato đặc biệt phần đầu dây quấn stato thường điểm có độ tăng nhiệt lớn động điện Do đó, cần mơ hình hóa xác thơng số kết cấu dây quấn stato để thu kết tính tốn nhiệt xác Tuy nhiên, q trình truyền nhiệt dây quấn stato phức tạp nên cần có nghiên cứu chun sâu kiểu mơ hình truyền nhiệt dây quấn Hình 4.6 mơ tả thông số dây quấn động LSPMSM 2,2 kW nhập phần mềm Hình Mơ hình dây quấn động LSPMSM 2,2 kW -4P c Thiết lập thông số tổn hao phân bố mạch nhiệt Tổn hao công suất tác dụng động LSPMSM giữ vai trò nguồn nhiệt (heat source) sơ đồ mạch nhiệt Các dạng tổn hao công suất tác dụng cần phải thiết lập phần mềm bao gồm: tổn hao lõi thép gông stato, tổn hao lõi thép rôto, tổn hao đồng dây quấn stato, tổn hao dòng điện xoáy nam châm vĩnh cửu, tổn hao ma sát ổ bi, tổn hao ma sát bề mặt rôto, tổn hao Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 92 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp quạt gió làm mát, tổn hao móc vịng Giá trị tổn hao nhập vào phần mềm hình 4.7 Hình Giá trị dạng tổn hao sơ đồ mạch nhiệt động LSPMSM 2,2kW – 4P d Thiết lập hệ số truyền nhiệt Truyền nhiệt động điện bao gồm ba trình: dẫn nhiệt, đối lưu xạ Mỗi q trình đặc trưng hệ số truyền nhiệt  Các hệ số truyền nhiệt thường khó xác định xác, phụ thuộc nhiều vào điều kiện cơng nghệ chế tạo, chất lượng vật liệu chế tạo Các hệ số truyền nhiệt thường lấy theo kinh nghiệm người làm phân tích nhiệt, theo đường cong công thức thực nghiệm Trong luận văn này, hệ số truyền nhiệt xác định theo liệu tham khảo báo [31, 53-55] Một số thiết lập hệ số truyền nhiệt trình bày hình Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 93 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Hình Hệ số truyền nhiệt đối lưu tự nhiên Hình Hệ số truyền nhiệt đối lưu cưỡng với quạt gió phụ Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 94 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Hình 10 Hệ số dẫn nhiệt vật liệu chế tạo động điện LSPMSM 2,2Kw 4.3 Kết tính tốn nhiệt phần mềm Motor-CAD Sau nhập đầy đủ thơng số, Motor-CAD tiến hình tính tốn giá trị nhiệt trở sơ đồ mạch nhiệt chi tiết đề xuất sử dụng Từ sơ đồ mạch nhiệt, giải nhiệt độ nút nhiệt cần quan tâm động LSPMSM, ta thu phân bố nhiệt độ động chế độ làm việc với tải định mức (100% tải) Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 95 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Hình 11 Sơ đồ phân bố nhiệt độ theo phương hướng kính động LSPMSM 2,2Kw Hình 12 Sơ đồ phân bố nhiệt độ theo phương dọc trục động LSPMSM 2,2kW Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 96 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Hình 13 Kết số điểm nhiệt quan trọng mạch nhiệt động LSPMSM 2,2kW Từ kết phân bố nhiệt độ động LSPMSM 2,2 kW phân tích cho thấy điểm có nhiệt độ cao (hot spot) động điện phần đầu dây dây quấn stato, có giá trị 57.2oC; so với nhiệt độ môi trường thiết lập phần mềm Tambient = 24oC độ tăng nhiệt điểm nóng T = 34.2oC Ngồi ra, điểm nhiệt khác cần xét đến bao gồm: nhiệt độ nam châm vĩnh cửu (50,7oC); nhiệt độ bổ bi (41,4oC); nhiệt độ vỏ máy (45.9oC) 4.4 Phân tích kết So sánh kết tính tốn nhiệt phần mềm Motor-CAD với kết đo thực nghiệm sản phẩm chế tạo thực động LSPMSM 2,2 kW -4P đo kiểm QuaTest hình 4.14 hình 4.15 đây: Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 97 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Hình 14 Mơ hình test bench động LSPMSM 2,2 kW QuaTest Hình 15 Kết đo kiểm động LSPMSM 2,2 kW QuaTest Nhận thấy rằng, chế độ mang tải định mức nhiệt độ dây quấn động LSPMSM đo thực tế có giá trị 52.2oC Như vậy, giá trị đo thực tế lớn chút so với kết tính tốn Motor-CAD sai lệch không đáng kể với mức 5oC; tương ứng với sai số tương đối 9,5% Từ đó, thấy việc sử dụng phần mềm Motor-CAD việc mơ hình hóa tính tốn nhiệt độ cho động điện loại LSPMSM phù hợp Lợi việc tính tốn nhanh đơn giản giúp cho kĩ sư, người nghiên cứu lĩnh vực thiết kế động điện có công cụ mãnh mẽ, trực quan để giải tốn phân tích nhiệt tính tốn thiết kế động điện Tất nhiên, mơ hình tính tốn nhiệt cần cải tiến để xét đến ảnh hưởng cấu trúc lồng sóc lên kết tính nhiệt cho động LSPMSM, đặc biệt động làm việc chế độ đồng trình khởi động động LSPMSM Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 98 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Một điểm đáng quan tâm việc đo nhiệt độ nam châm thực tế khó khăn nam châm thường đặt rơto quay động LSPMSM Nên thông thường, để xác định nhiệt độ nam châm ta thường dựa độ chênh nhiệt độ nam châm nhiệt độ dây quấn đo động Trong mơ hình nhiệt phần mềm Motor-CAD, độ chênh nhiệt độ nam châm đầu dây quấn 6.5 o C ta ước lượng nhiệt độ nam châm mơ hình test bench 52.2 – 6.5 = 45.7 oC Cuối cùng, ta so sánh kết phân tích nhiệt phương pháp mạch nhiệt thơng số tập trung chương với Motor-CAD thực nghiệm dựa bảng thống kê sau: Bảng So sánh kết nhiệt độ động tính phương pháp Bộ phận Phương pháp tính Phương pháp tính giải tích Đầu dây Nam châm Mơ Motor - Cad Thực nghiệm Quatest 56,36oC 57,2oC 52,2oC 49,86oC 50,7oC 45,7oC Từ kết nhiệt độ động thu phương pháp ta nhận thấy kết tính tốn phương pháp giải tích mơ Motor- Cad cao so với đo thực nghiệm 5oC ≈ 10% kết chấp nhận sử dụng để tính tốn hiệu chỉnh động Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 99 Nghiên cứu tính tốn mô nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp KẾT LUẬN Các đóng góp luận văn Luận văn đạt kết bao gồm: - Tìm hiểu ưu điểm ưu việt động LSPMSM tính ứng dụng thực tế; khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu động LSPMSM để thấy cần thiết việc tính tốn chi tiết cụ thể nhiệt độ phân bố động - Nghiên cứu tổng quan mơ hình nhiệt động LSPMSM (Tìm hiểu tham khảo nhiều tài liệu cơng trình nghiên cứu giới mơ hình nhiệt động cơ) Từ đề xuất xây dựng mơ hình mạch nhiệt thơng số tập trung cho động LSPMSM Mơ hình đề xuất luận văn tính tốn cụ thể kết kiểm chứng phần mềm Motor – Cad kết đo thực nghiệm - Nghiên cứu phương pháp xác định tổn hao Nam châm để thiện độ xác mơ hình mạch nhiệt Hƣớng phát triển tƣơng lai - Mơ hình mạch nhiệt đề xuất tính tốn nhiệt độ động LSPMSM chế độ xác lập cần tiếp tục nghiên cứu để cải tiến mơ hình mạch nhiệt nhằm tính tốn nhiệt cho chế độ q độ - Cần phải nghiên cứu thêm nhiều phương pháp tính tốn ngồi phương pháp giải tích Ví dụ phương pháp trường nhiệt ưa chuộng để tính toán với mức độ phức tạp cao cho kết xác Từ ta so sánh kết tính tốn để chỉnh xác q trình thiết kế chế tạo động Do thời gian thực luận văn có hạn kiến thức cịn ỏi kiến thức thực tế cịn kinh nghiệm nên luận án tránh khỏi thiếu chi tiết chưa mạch lạc, phương pháp nghiên cứu chưa phong phú cịn nhiều sai sót Rất mong nhận góp ý đánh giá từ phía hội đồng thầy để luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 100 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp TÀI LIỆU THAM KHẢO [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 2507 - 2513 [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, Hàng Châu, Trung Quốc, 2009 [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, Ilhan Tarimer, Muğla Turkey, 2009 [5] Modeling and Testing of Line Start Permanent Magnet Motors, Tomas Modeer, Stockholm, Sweden, 2007 [6] Nguyễn Vũ Thanh, Nghiên cứu thiết kế tối ưu động đồng ba pha nam châm vĩnh cửu, Luận Văn Tiến sĩ, Đại học Bách khoa Hà Nội, 2016 [7] Colin Debruyne, Maria Polikarpova, Stijn Derammelaere, Peter Sergeant, Juha Pyrhönen, 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 [8] K Yamazaki and Y Haruishi, “Stray load loss analysis of induction motor comparison of measurement due to IEEE standard 112 and direct calculation by finiteelement method,” IEEE Trans Ind Appl., vol 40, no 2, pp 543–549, Mar./Apr 2004 [9] A I de Almeida, F Ferreira, J F Busch, and P Angers, “Comparative analysis of IEEE 112-B and IEC 34-2 efficiency testing standards using stray load losses in low-voltage three-phase, cage induction motors,” IEEE Trans Ind Appl., vol 38, no 2, pp 608–614, Mar./Apr 2002 [10] H Auinger, “Determination and designation of the efficiency of electrical machines,” Power Eng J., vol 13, no 1, pp 15–23, Feb 1999 [11] Katsumi Yamazaki, Member, IEEE, and Atsushi Abe, Loss Investigation of Interior Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 101 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Permanent-Magnet Motors Considering Carrier Harmonics and Magnet Eddy Currents, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL 45, NO 2, MARCH/APRIL 2009 [12] Milind Paradkar, Student Member, IEEE and Joachim Böcker, Senior Member, IEEE, 2D analytical model for estimation of eddy current loss in the magnets of IPM machines considering the reaction field of the induced eddy currents, Electric Machines & Drives Conference (IEMDC), 2015 IEEE International [13] Yaohua Hu, Shushu Zhu, and Chuang Liu, Magnet Eddy-Current Loss Analysis of Interior PM Machines for Electric Vehicle Application, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL 53, NO 11, NOVEMBER 2017 [14] Ming Cheng, Fellow, IEEE, and Sa Zhu, Calculation of PM Eddy Current Loss in IPM Machine Under PWM VSI Supply With Combined 2-D FE and Analytical Method, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL 53, NO 1, JANUARY 2017 [15] Szymon LIPINSKI, Krzystof GRUNT, Jan ZAWILAK, 2D steady-state thermal analysis of a line-start , permanent magnet synchronous motor, PRZEGL ˛ AD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R 93 NR 3/2017 [16] Szymon LIPINSKI, Jan ZAWILAK, Three-Dimensional Thermal Model of a LineStart Permanent Magnet Synchronous Motor Using Computational Fluid Dynamics, PRZEGL ˛ AD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R 93 NR 2/2017 [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 York, 1985 [20] P Mellor, D Roberts, and D Turner, “Lumped parameter thermal model for electrical machines of TEFC design,” Proc Inst Elect Eng., pt B,vol 138, no 5, Sept 1991 [21] A Boglietti, A Cavagnino, M Lazzari, and M Pastorelli, “A simplified thermal model for variable-speed self-cooled industrial induction motor,” IEEE Trans Ind Appl., vol 39, no 4, pp 945–952, Jul./Aug 2003 Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 102 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp [22] G Kylander, “Thermal modelling of small cage induction motors,” Doctor Technol, Chalmers Univ Technol., Gothenburg, Sweden, 1995 [23] Ogbonnaya I Okoro, “Steady and Transient States Thermal Analysis of a 7.5-kW Squirrel-Cage Induction Machine at Rated-Load Operation”, IEEE Transactions on energy conversion, vol 20, no 4, december 2005 [24] A Kessler, “Versuch einer genaueren Vorausberechnung des Zeitlichen Erwarmungsverlaufes Elektrischer Maschinen mittels ă Warmequellennetzen, ă Arch Elektrotech., vol 45, no 1, pp 59–76, 1960 [25] Dr.S.Kar Chowdhury, “A Simple Lumped Parameter Thermal Model for Electrical machine of TEFC Design”, Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES) & 2010 Power India, 2010 Joint International Conference [26] A Boglietti, A Cavagnino, and D Staton, “TEFC induction thermal models: A parameters sensitivity analysis,” IEEE Trans Ind Appl., vol 41, no 3, pp 756–763, May/Jun 2005 [27] A Boglietti, A Cavagnino, and D Staton, “Determination of critical parameters in electrical machine thermal models,” in Conf Rec IEEE IAS Annu Meeting, New Orleans, LA, Sep 2007, pp 73–90 [28] Aldo Boglietti, Andrea Cavagnino, Mircea Popescu,and Dave Staton, “Thermal Model and Analysis of Wound-Rotor Induction Machine”, IEEE transactions on industry 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] Trần Khánh Hà, Nguyễn Hồng Thanh, Thiết kế máy điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 103 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp [32] Đỗ Thanh Tùng, Bùi Minh Định, Nghiên cứu xây dựng mơ hình nhiệt cho động khơng đồng cơng suất nhỏ, Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ, 2016 [33] Đỗ Thanh Tùng, Nghiên cứu sử dụng phần mềm Motor-Cad để kiểm nghiệm sơ đồ mạch nhiệt động cơ, Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ, 2016 [34] Colin Debruyne, Maria Polikarpova, Stijn Derammelaere, Peter Sergeant, Juha Pyrhönen, 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 [35] Szymon LIPINSKI, Krzystof GRUNT, Jan ZAWILAK, 2D steady-state thermal analysis of a line-start , permanent magnet synchronous motor, PRZEGL ˛ AD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R 93 NR 3/2017 [36] Szymon LIPINSKI, Jan ZAWILAK, Three-Dimensional Thermal Model of a LineStart Permanent Magnet Synchronous Motor Using Computational Fluid Dynamics, PRZEGL ˛ AD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R 93 NR 2/2017 [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 Đức Hùng, Lê Anh Tuấn, Nghiên cứu áp dụng động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp cho quạt gió mỏ, Tạp chí cơng nghiệp Mỏ, 2016 [39] Ayman M EL-Refaie, Student Member, IEEE, Nathan C Harris, Thomas M Jahns, Fellow, IEEE, and Khwaja M Rahman, Member, IEEE, Thermal Analysis of Multibarrier Interior PM Synchronous Machine Using Lumped Parameter Model, IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL 19, NO 2, JUNE 2004 [40] J Lindström (1999) Thermal Model of a Permanent-Magnet Motor for a Hybrid Electric Vehicle Research Report, Dept of Electric Power Eng., Chalmers Univ Technol., Göteborg, Sweden [41] Z J Liu, D Howe, P H Mellor, and M K Jenkins, “Thermal analysis of permanent magnet machines,” in Proc 6th Int Conf Elect Mach Drives, 1993, pp 359–364 Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 104 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp [42] G R Slemon and X Liu, “Modeling and design optimization of permanent magnet motors,” Elect Mach Power Syst., vol 20, no 2, pp.77–92, Mar 1992 [43] Colin Debruyne, Maria Polikarpova, Stijn Derammelaere, Peter Sergeant, Juha Pyrhönen, 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 [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, MARCH/APRIL 2009 [45] Milind Paradkar, Student Member, IEEE and Joachim Böcker, Senior Member, IEEE, 2D analytical model for estimation of eddy current loss in the magnets of IPM machines considering the reaction field of the induced eddy currents, Electric Machines & Drives Conference (IEMDC), 2015 IEEE International [46] Yaohua Hu, Shushu Zhu, and Chuang Liu, Magnet Eddy-Current Loss Analysis of Interior PM Machines for Electric Vehicle Application, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL 53, NO 11, NOVEMBER 2017 [47] Ming Cheng, Fellow, IEEE, and Sa Zhu, Calculation of PM Eddy Current Loss in IPM Machine Under PWM VSI Supply With Combined 2-D FE and Analytical Method, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL 53, NO 1, JANUARY 2017 [48] Dr.S.Kar Chowdhury, “A Simple Lumped Parameter Thermal Model for Electrical machine of TEFC Design”, Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES) & 2010 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 NostrandReinhold, 1988 [51] Heiles, F, “Design andArrangement of Cooling Fins, Elecktrotecknik und Maschinenbay”, Vol 69, No 14, July 1952 [52] Bikram Dutta, S.Kar Chowdhury, Steady state thermal model of TEFC induction machine, 2012 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 105 Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Systems, December 16-19, 2012, Bengaluru, India [53] Tiêu chuẩn quốc tế IEC60034-30 Rotating electrical machines - Part 30-1: Efficiency classes of line operated AC motors (IE code) [54] Jacek f Gieras, Mitchell Wing (Permanent magnet motor technology, Design and Applications, Second Edition, Revised and Expanded Marcel Dekker, Inc [55] TCVN 1987:1994 Động điện không đồng ba pha rơto ngắn mạch có cơng suất từ 0,55 đến 90 kW [56]https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%99_d%E1%BA%ABn_nhi%E1% BB%87t truy cập lần cuối ngày 03/06/2017 [57] NdFeB / Neodymium Data Sheet, e-Magnets UKTM [58] John Wiley & Sons Ltd, “Design of rotating electrical machines”, 2008, TheAtrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex, PO19 8SQ, United Kingdom [59] Staton, D.A., Pickering, S.J, Lampard, Recent Advancement in the Thermal Design of Electric Motors, SMMA 2001 Fall Technical Conference "Emerging Technologies for the Electric Motion Industry", 3-5 Oct 2001, Raleigh-Durham, North Carolina, USA [60] Dave Staton, Douglas Hawkins and Mircea Popescu, Thermal Behaviour of Electrical Motors – An Analytical Approach, Motor Design Ltd., Ellesmere, SY12 0EG, U.K [61] Boglietti, A., Cavagnino, A., Staton, Thermal Analysis of TEFC Induction Motors, Industry Applications Conference, 2003 38th IAS Annual Meeting Volume 2, 12-16 Oct 2003 Page(s):849 - 856 vol.2 [62] Boglietti, A., Cavagnino, A., Staton, Thermal Sensitivity Analysis of TEFC Induction Motors, IEE PEMD, Edinburgh, April 2004 [63] Boglietti, A., Cavagnino, A., Staton, D.A, TEFC Induction Motors Thermal Models: A Parameter Sensitivity Analysis, IEEE Transactions on Industry Applications, Volume 41, Issue 3, May-June 2005 Page(s): 756 – 763 [64] A Bejan, Heat Transfer Hoboken, NJ: Wiley, 1993 [65] F P Incropera and D P De Witt, Introduction to Heat Transfer Hoboken, NJ: Wiley, 1990 Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH 106 ... tiến mô hình tính tốn nhiệt cho động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp 55 Vũ Ngọc Minh – 16BKTĐTBĐ.KH Nghiên cứu tính tốn mơ nhiệt độ tới hạn động đồng nam châm vĩnh cửu khởi động. .. đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp 1.2.1 Giới thiệu chung Động không đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp 1.2.2 Tổn hao độ tăng nhiệt động đồng nam châm vĩnh cửu khởi. .. vực nghiên cứu thiết kế, chế tạo động điện toàn giới 1.2 Động không đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp 1.2.1 Giới thiệu chung Động không đồng nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp Động đồng