L ỜI CẢM ƠN
4.5 Kết quả thử nghiệm và so sánh với mô phỏng
Kết quảđo mômen, dòng điện tại một sốđiểm hoạt động
*) Kết quảđo mômen, dòng điện tại một sốđiểm làm việc ngắn hạn - Tại điểm tốc độn= 500 rpm trên đường đặc tính cực đại
Cốđịnh tốc độkhông đổi tại n = 500 rpm trong quá trình thử nghiệm, đặt điện áp
U = 340V, điều chỉnh tần số nguồn cấp thay đổi, tiến hành đo mômen động cơ và dòng điện dây quấn stator.
Kết quả thử nghiệm được thể hiện trong Bảng 4.3.
Bảng 4.3. Kết quả đo mômen và dòng điện dây quấn stator khi điều chỉnh tần số tại n = 500 rpm, U = 340V f (Hz) M (N.m) Is (A) 30 11,68 2,68 35,1 14,11 2,98 40 13,62 3,32 45,2 12,11 3,51 50 10,66 3,58
Hình 4.10 cho thấy đặc tính mômen, dòng điện thay đổi theo tần sốởn = 500 rpm, điện áp U = 340V. Do thiết kế ràng buộc giới hạn dòng điện stator là ≤ 3A nên mômen đạt giá trị cực đại là 14,11 N.m ứng với tần số f = 35,1 Hz (Is = 2,98 A).
Tiếp tục giữ nguyên tại tốc độn = 500 rpm, tăng điện áp đặt vào động cơ lên U = 360V. Điều chỉnh tần số nguồn cấp thay đổi, kết quả đo mômen và dòng điện dây quấn stator như trong Bảng 4.4.
Bảng 4.4. Kết quả đo mômen và dòng điện dây quấn stator khi điều chỉnh tần số tại n = 500 rpm, U = 360V f (Hz) M (N.m) Is (A) 32 14,59 2,99 34,9 15,82 3,17 39,9 15,8 3,59 45,2 13,7 3,71
Hình 4.11 biểu diễn đặc tính mômen, dòng điện thay đổi theo tần sốởn = 500 rpm,
U = 360V. Khi tăng tần sốthì cường độdòng điện trong cuộn dây stator tăng, mômen cực đại đạt được là 15,82 N.m, tại f = 34,9 Hz và sau đó giảm. Khi đó dòng điện trong dây quấn stator Is = 3,17 A. Mômen cực đại tối ưu tại điểm n = 500 rpm đạt được tại điện áp U = 360 V, tần số f = 32 Hz, M = 14,59 N.m (Is = 2,99 A), vì giới hạn dòng điện stator là ≤ 3A. Sai số mômen so với mô hình thiết kế tối ưu là 2,7%.
Hình ảnh kết quảđo tại n = 500 rpm, U = 360 V, f = 32 Hz, chếđộ làm việc ngắn hạn như Hình 4.12.
Hình 4.12. Kết quả thử nghiệm các thông số tại 500 rpm, U = 360 V, f = 32 Hz, chế độ làm việc ngắn hạn
- Tại điểm tốc độn= 700 rpm trên đường đặc tính cực đại.
Cốđịnh tốc độ không đổi tại n =700 rpm trong quá trình thử nghiệm, đặt điện áp
U = 350V, điều chỉnh tần số nguồn cấp thay đổi, tiến hành đo mômen động cơ và dòng điện dây quấn stator. Kết quả thử nghiệm được thể hiện trong Bảng 4.5.
Bảng 4.5. Kết quả đo mômen và dòng điện dây quấn stator khi điều chỉnh tần số tại n = 700 rpm, U = 350V f (Hz) M (N.m) Is (A) 37 3,41 1,75 39 6,1 1,82 40 6,98 1,88 42 8,44 2,1
45 9,49 2,39 47,1 9,82 2,58 51,1 9,63 2,91 55,1 9,19 3,03 57,1 8,84 3,08 59,9 8,33 3,16
Hình 4.13 cho thấy đặc tính mômen, dòng điện thay đổi theo tần sốởn = 700 rpm, điện áp U = 350V. Mômen đạt giá trị cực đại là 9,82 N.m với tần sốf = 47,1 Hz (Is = 2,58 A).
Hình 4.13. Đặc tính mômen theo tần số tại n = 700 rpm, U = 350 V
Tiếp tục giữ nguyên tại tốc độn= 700 rpm, tăng điện áp đặt vào động cơ lên U = 380V. Điều chỉnh tần số nguồn cấp thay đổi, kết quả đo mômen và dòng điện dây quấn stator như trong Bảng 4.6.
Bảng 4.6. Kết quả đo mômen và dòng điện dây quấn stator khi điều chỉnh tần số tại n = 700 rpm, U = 380V f (Hz) M (N.m) Is (A) 37,0 4,06 2,06 40 8,36 2,12 43 10,47 2,41 46 11,36 2,69 50 11,32 3,02 55 10,76 3,26 59,9 9,72 3,39
Khi tăng điện áp lên U = 380 V (Hình 4.14), nếu tăng tần số thì cường độ dòng điện trong cuộn dây stator tăng, mômen cực đại là 11,36 N.m, tại f = 46 Hz rồi giảm. Vì vậy giá trị mômen tối ưu đạt được tại U = 380 V, tần sốf = 46 Hz, khi đó mômen động cơ M = 11,36 N.m (Is = 2,69 A), vì giới hạn điện áp U ≤ 380 V. Sai số mômen so với mô hình thiết kế tối ưu là 5%.
Hình ảnh kết quảđo tại n = 700 rpm, U = 380 V, f = 46 Hz, chếđộ làm việc ngắn hạn như Hình 4.15.
Hình 4.15. Kết quả thử nghiệm các thông số tại 700 rpm, U = 380 V, f = 46 Hz, chế độ làm việc ngắn hạn
*) Kết quảđo mômen, dòng điện tại một sốđiểm làm việc liên tục - Tại n = 700 rpm, U = 300 V, f = 38,6 Hz
- Tại n = 1000 rpm, U = 380 V, f = 54,4 Hz
Hình 4.17. Kết quả thử nghiệm các thông số tại 1000 rpm, U = 380 V, f = 54,4 Hz, chế độ làm việc liên tục
Tổng hợp so sánh kết quả giữa thiết kế tối ưu và thử nghiệm, so sánh sai số của điện áp, tần sốđặt vào động cơ và dòng điện dây quấn stator được thể hiện như Bảng 4.7.
Bảng 4.7. Bảng so sánh kết quả đầu vào giữa thiết kế tối ưu và thử nghiệm
Thông số Mô phỏng Thử nghiệm Sai số (%) Tại 500 rpm – chếđộ cực đại Mômen (N.m) 15 14,59 2,7 Dòng điện (A) 2,98 2,99 0,3 Tần số (Hz) 32 32 0 Điện áp (V) 360 361,8 0,5 Tại 700 rpm – chếđộ cực đại, Mômen (N.m) 12 11,36 5 Dòng điện (A) 2,82 2,69 4,8 Tần số (Hz) 44,5 46 3,2
Điện áp (V) 380 379,9 0,1 Tại 700 rpm – chếđộ liên tục Mômen (N.m) 4,6 4,7 2,1 Dòng điện (A) 1,51 1,55 2,5 Tần số (Hz) 38,8 38,6 0,5 Điện áp (V) 300 299,5 0,2 Tại 1000 rpm – chếđộ liên tục Mômen (N.m) 4,5 4,4 2,2 Dòng điện (A) 1,51 1,49 1,3 Tần số (Hz) 54,6 54,4 0,4 Điện áp (V) 380 380 0
Tổng hợp kết quả thử nghiệm đo mômen tại một sốđiểm tốc độ khác nhau ( ) ở chếđộ làm việc liên tục và ngắn hạn (Phụ lục E) được so sánh với kết quả thiết kế tối ưu, thể hiện trong Hình 4.18. Sai số giữa kết quả thử nghiệm và thiết kế tối ưu tại các điểm tốc độkhác nhau dao động trong khoảng 5%. Kết quả thử nghiệm cho thấy mô hình động cơ thiết kế tối ưu là hoàn toàn phù hợp.
Kết quảđo nhiệt động cơ
Sử dụng 6 cảm biến nhiệt của hệ thống thử nghiệm để đo nhiệt độ tại dây quấn stator, nắp và vỏđộng cơ. Trong đó 1 cảm biến dùng để đo nhiệt độ môi trường, 2 cảm biến gắn phía trước và sau dây quấn stator, 2 cảm biến gắn với nắp trước và nắp sau, 1 cảm biến gắn với vỏđộng cơ.
+) Kết quảđo nhiệt độ của động cơ theo thời gian tại điểm làm việc ngắn hạn ở tốc độn= 500 rpm, điện áp U = 360 V, tần sốf = 32 Hz được thể hiện ở Hình 4.19. Nhiệt độmôi trường là 23,3 0C, cho động cơ thử nghiệm chạy khi nhiệt độ dây quấn stator đạt 115,9 0C thì dừng, kết quả ghi lại thời gian chạy ngắn hạn đạt 546s (9,1 phút).
Hình 4.19. Kết quả đo nhiệt độ động cơ tại 500 rpm, chế độ làm việc ngắn hạn
Kết quả mô phỏng nhiệt của động cơ (lấy nhiệt độ môi trường theo thực tế là 23,30C) tại điểm làm việc ngắn hạn ở tốc độn= 500 rpm, điện áp U = 360 V, tần số
f = 32 Hz, thể hiện như trên Hình 4.20, Hình 4.21.
Bảng so sánh kết quảđo nhiệt độ của động cơ giữa thực nghiệm và mô phỏng tại điểm làm việc ngắn hạn ở tốc độ n = 500 rpm trong khoảng thời gian ngắn hạn, thể hiện như Bảng 4.8. So sánh với kết quả mô phỏng (trong cùng khoảng thời gian chạy ngắn hạn là 546s) nhiệt độ ở dây quấn stator đạt 118,1 0C, sai lệch với đo thực nghiệm là 1,9%. Tương tự kết quả so sánh nhiệt giữa thực nghiệm và mô phỏng của một số bộ phận trong động cơ như vỏ, nắp, sai lệch đều nhỏhơn 5%.
Hình 4.20. Kết quả mô phỏng nhiệt độ mẫu thử tại 500 rpm, chế độ làm việc ngắn hạn
Hình 4.21. Nhiệt độ dây quấn tại 500 rpm, chế độ làm việc ngắn hạn
Bảng 4.8. Kết quả so sánh giữa mô phỏng nhiệt và thực nghiệm tại tốc độ n = 500 rpm, chế độ làm việc ngắn hạn
Kết quả nhiệt
Nhiệt độ ngắn hạn (0C)
Môi trường Dq stator Vỏđộng cơ Nắp động cơ
Thử nghiệm 23,2 115,9 78,4 55,0
Mô phỏng 23,2 118,4 79,5 57,7
Sai lệch (%) 0 1,9 1,3 4,6
+) Kết quảđo nhiệt độ bão hòa của động cơ tại điểm làm việc liên tục ở tốc độn = 700 rpm, điện áp U = 300 V, tần sốf = 38,6 Hz được thể hiện ở Hình 4.25.
Hình 4.22. Kết quả đo nhiệt độ bão hòa của động cơ tại 700 rpm, chế độ làm việc liên tục
Kết quảđo nhiệt tại 700 rpm, thời gian nhiệt bão hòa là 2,83h. Kết quả mô phỏng nhiệt được thể hiện như Hình 4.26, Hình 4.27.
Bảng so sánh kết quảđo nhiệt độ của động cơ giữa thực nghiệm và mô phỏng tại 700 rpm (Bảng 4.9). Nhiệt độmôi trường là 26,5 0C, nhiệt độ bão hòa ở dây quấn stator khi đo thực nghiệm là 89,5 0C, so với mô phỏng là 89,8 0C, sai lệch 0,3%. Tương tự kết quả so sánh nhiệt giữa thực nghiệm và mô phỏng của vỏ và nắp động cơ, sai lệch đều nhỏhơn 5%.
Hình 4.24. Nhiệt độ bão hòa dây quấn tại 700 rpm, chế độ làm việc liên tục Bảng 4.9. Kết quả so sánh giữa mô phỏng nhiệt và thực nghiệm tại tốc độ n = 700 rpm,
chế độ làm việc liên tục
Kết quả nhiệt Nhiệt độ bão hòa (0C)
Môi trường Dq stator Vỏđộng cơ Nắp động cơ
Thử nghiệm 26,5 89,5 66,2 58,2
Mô phỏng 26,5 89,8 67,6 59,7
Sai lệch (%) 0 0,3 2 2,5
+) Kết quảđo nhiệt độ bão hòa của động cơ tại điểm làm việc liên tục ở tốc độn = 1000 rpm, điện áp U = 380 V, tần sốf = 54 Hz được thể hiện ở Hình 4.25.
Hình 4.25. Kết quả đo nhiệt độ bão hòa của động cơ tại 1000 rpm, chế độ làm việc liên tục
Hình 4.26. Kết quả mô phỏng nhiệt độ mẫu thử tại 1000 rpm, chế độ làm việc liên tục
Hình 4.27. Nhiệt độ bão hòa dây quấn và vỏ tại 1000 rpm, chế độ làm việc liên tục
Bảng so sánh kết quảđo nhiệt độ của động cơ giữa thực nghiệm và mô phỏng tại 1000 rpm (Bảng 4.10). Nhiệt độmôi trường là 23,7 0C, nhiệt độ bão hòa ở dây quấn stator khi đo thực nghiệm là 91,9 0C, so sánh với mô phỏng là 89 0C, sai lệch 3,2%. Tương tự kết quả so sánh nhiệt giữa thực nghiệm và mô phỏng của vỏ và nắp động cơ, sai lệch đều nhỏhơn 5%.
Bảng 4.10. Kết quả so sánh giữa mô phỏng nhiệt và thực nghiệm tại tốc độ n = 1000 rpm
Kết quả nhiệt
Nhiệt độ bão hòa (0C) Môi
trường Dq stator Vỏđộng cơ Nắp động cơ
Thử nghiệm 23,7 91,9 81,9 61,0
Mô phỏng 23,7 89,0 77,0 59,3