Tìm hiểu và mô phỏng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (Đồ án tốt nghiệp)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (12.45 MB, 79 trang )

B GIÁO D

O

I H C DÂN L P H I PHÒNG

ISO 9001:2008

TÌM HI U VÀ MÔ PH

NG B
U

ÁN T T NGHI

I H C H CHÍNH QUY
N CÔNG NGHI P

H I PHÒNG - 2016

B GIÁO D

O

I H C DÂN L P H I PHÒNG

ISO 9001:2008

TÌM HI U VÀ MÔ PH

NG B
U

ÁN T T NGHI

I H C H CHÍNH QUY
N CÔNG NGHI P

Sinh viên:

Quách Duy Khánh
ng d n: GS.TSKH. Thân Ng c Hoàn

H I PHÒNG - 2016

C ng hoà xã h i ch
c l p T Do

t Nam
H nh Phúc

----------------o0o----------------B GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG

NHI M V

Sinh viên:

Quách Duy Khánh

L p:

DCL901
tài: Tìm hi u và mô ph

TÀI T T NGHI P

Mã sv: 1513102001
nT
ng b

ng công nghi p
u

NHI M V

TÀI

1. N i dung và các yêu c u c n gi i quy t trong nhi m v

tài t t nghi p (

v lý lu n, th c ti n, các s li u c n tính toán và các b n v ).
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
2. Các s li u c n thi

thi t k , tính toán

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
m th c t p t t nghi p: .........................................................................
.............................................................................................................................

NG D

CÁC CÁN B

TÀI T T NGHI P

ng d n th nh t:
H và tên :

Thân Ng c Hoàn

H c hàm, h c v :

- Ti
:

N

c

i h c dân l p H i Phòng

ng d n :

Toàn b

án

ng d n th nh t:
H và tên :
H c hàm, h c v :
:
N

ng d n :

tài t t nghi

c giao ngày ......... tháng...........

Yêu c u ph

c ngày................tháng...........

n nhi m v

mv

Sinh viên

Cán b

Quách Duy Khánh

ng d

GS.TSKH Thân Ng c Hoàn

H

HI

NG

N H U NGH

PH N NH N XÉT TÓM T T C A CÁN B
1.Tinh th

c

NG D N
tài t t nghi p.

..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
á ch

ng c

i n i dung yêu c

nhi m v
ch

ra trong

t lý lu n th c ti n, tính toán giá tr s d ng,

ng các b n v ..)

tài t t nghi p v các m t thu th p và phân tích s
lý lu n ch

thuy t minh và b n v , giá tr lý lu n và th c ti

ng
tài.

..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
m c a cán b ch m ph n bi n
m ghi b ng s và ch )
6
i ch m ph n bi n
(Ký và ghi rõ h tên)

M CL C

L IM

U .................................................................................................. 1
NG B

1.1. KHÁI NI M VÀ C U T O C

NG B ............... 2

1.2. NGUYÊN LÝ LÀM VI C C
1.3. PH N

NG PH N

NG B .................. 5

NG C

NG B ........ 9
NG B ........................................ 12

NG B
2.1. M

U (PMSM)

U.............................................................................................. 23

2.2. C U T O C A PMSM ...................................................................... 24
2.3. NGUYÊN LÝ HO

NG C A PMSM........................................ 27

2.4. MÔ T TOÁN H C C A PMSM ..................................................... 28
2.5. CÁC V

U KHI N PMSM................................................. 42
PMSM (DTC)
...................................................................................... 46
................................................. 47
..................................................................... 49

3.4. L A CH

N P ....................................................... 50
NG T

3.6. THI T L P B

N T ............ 52
U CH NH T

THÔNG, MÔ MEN ........ 55

3.7. THI T L P B NG CHUY N M CH .............................................. 57
3.8. C U TRÚC H TH NG DTC ........................................................... 58

3.9.
3.10. BÙ

NG C

N TR STATOR TRONG DTC................ 59
N TR ......................................................... 60

3.11. MÔ PH NG VÀ SO SÁNH K T QU ........................................... 64
U KHI N................................... 67
K T LU N .................................................................................................... 69
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................ 70

L IM

U

Ngày nay trong quá trình công nghi p hóa hi
c s

d ng nhi u và ph

nghi

c,

bi n trong các ngành công

ng b

cs d

d n thay th

t tr
cao, t

ít ph thu

u su t , cos

n áp.
th

u khi n khác, ch t

n ph thu c r t nhi u vào các b
th ng ph i t o ra kh

ng c a các h truy n

u khi n. Yêu c

it

i h

, m n v i ph

u khi n

r ng.
Nhi

u khi

ng d ng tr

ng b

c nghiên c u và

c truy

u khi

ng

u khi n theo t
u khi n tr c ti p mô men (DTC)

- thích nghi.

tìm hi u thêm ki n th c v

ng b

Tìm hi u và mô ph

n

tài
u do

ng b

th y giáo GS.TSKH Thân Ng c Hoàn

Máy

c gi

ng d n. N i dung bao g m các

ng b .
ng b

u.

u khi n tr c ti p mô men
c u.

1

ng b nam châm

1.

NG B
1.1. KHÁI NI M VÀ C U T O C

NG B

1.1.1. Khái ni m
ng b
ng quay.
khi t

ch

n quay có t
xác l

rotor b ng t

c at

ng b có t

i. H u h

i

ng b làm vi

s 50Hz ho c 60Hz.

ng b

ng b công su t l

n

làm vi

ng b

i thi n h s công su t c

c

ng b

n.

1.1.2. C u t o
C ut oc

ng b g m 2 ph n rotor (ph n c m) và stato

(ph n ng).
1.1.2.1. Stato (ph n ng)
Stato c

ng b g m các lá thép k thu
t l i v i nhau. Phia trong có x các r

c d p theo
t dây

qu n.
Dây qu
dây gi

ng ho

n 3 pha có 3 cu n

t l ch nhau trong không gian góc 1200

g i là dây qu n ph n ng.

2

n. Dây qu n stato

ng b

Hình 1.1:
1.1.2.2. Rotor (ph n c m)
a) Lõi thép rotor

c làm b ng thép rèn ho

V i rotor c c n lõi thép có d ng hình tr (hình 1.2a), trên m t ph n

m t có x các r

t dây qu n kích t

. Ph n m t rotor

không có rãnh t o thành c c t c a rotor. Rotor c c n dùng cho máy có p=1,
t

h n ch l c ly tâm, rotor c c
ng kính nh chi u dài l n (chi u dài b ng kho ng 6 l
Rotor c c l i lõi thép có d

(hình 1.2b) và

l n (p > 1), t c d th

ng có

ng kính).
ng có s

c

y khác v i rotor c c n,

rotor c c l

ng kính l n và chi u dài rotor nh . Dây qu n rotor

c qu n quanh c c.
Ngoài ra còn có lo i rotor dùng v t li
dây qu
mà ta s tìm hi

u thay cho
ng b

.

3

u

a)

b)

Hình 1.2: Hình dáng b ngoài c a rotor c c n (a) và
rotor c c l i (b)
a)

b)

Hình 1.3: M t c t ngang c a rotor c c n (a) và rotor c c l i (b)
t và ch i than
i v i lo
c a rotor

ng b có cu n kích t
t thêm b

t

roto thì trên

t và ch

kích t 1 chi u vào dây qu n kích t

kh
4

n.

u tr c

1.2. NGUYÊN LÝ LÀM VI C C

NG B

1.2.1. Nguyên lý làm vi c c

ng b

Trên hình 1.4 bi u di n mô hình
Cu n dây ph n
kích t

t

[1]

ng b 3 pha 2 c c.

stato còn cu n dây kích t

t

rotor. Cu n dây

c n i v i ngu n kích t 1 chi u thông qua h th

t

ch i than.

ng b 3 pha 2 c c

Hình 1.4:
nh
1200

t 3 cu n dây l ch nhau

c n i sao (ho c tam giá

n m t chi u (dòng Ikt không

i ) vào dây qu n kích t s t o nên t

i. Bây gi ta g n vào

5

tr c rotor

quay v i t

thông chính

c1t

ng quay tròn có t

khép kín qua rotor, c c t và lõi thép stato.

T thông c a t

ng quay c t các thanh d n ph n ng, làm xu t hi n

trong 3 cu
EA = Emsin t;
EB = Emsin( t -

)

EC = Emsin( t +

)

n s bi n thiên c
t n s bi n thiên f c

= 2 f. N u s c p c c là p thì

n s là:

f=

(1.1)

Nh n th y t n s biên thiên c
c a rotor và s

n ph thu c vào t

quay

c.

N

t i 3 pha c

n b ng 3 t

i x ng, s có dòng

i x ng.
Theo nguyên lý t o t
t hi n t

ng b lúc này

ng quay mà t

nh b ng bi u th c:

ntt =

(1.2)
c ntt

quay c a rotor và t

quay c a t

y,

ng b , t

ng t i b ng nhau.

1.2.2. Nguyên lý làm vi c c

ng b

n ba pha iA, iB, iC vào ba pha dây qu
pha

stator sinh ra t

ng quay v i t

n=

chi u vào dây qu n rotor, rotor bi n thành m
ki n này
c a mô men bi

ng b xu t hi n mô men bi
nh:

6

n ba
nm t
n.

u

i. Chu k bi

i

-t

t c th i c a rotor, d

quay, còn d

c chi u quay. Khi n = 0 thì fm = f1 = 50hz.

M t mô men bi

iv it ns

không chuy
men kh

n chi u

y thì do rotor có quán tính l n s

ng. Có th nói g n l
ng (Mtb = 0). Do

ng b không có mô

i tìm cách kh

ng b .

ng d b
b

t
b

ng (gi

th c hi n

m t c c các thanh d n ng n m ch làm

rotor l ng sóc).

Hình 1.5:
n i dây kh
ng b b
7

b

N u b qua cu n kích t khi n i cu n dây 3 pha ph n
có dòng 3 pha ch y vào và t o ra t

ng quay làm rotor

d b , mô men kh

b

Trong th i gian kh

ng dây qu n kích t

s kho ng (10÷12) l

ct

nh

n
nh m c.

cn iv im

n tr c a dây qu

trong dây qu n. Khi

is

n tr có tr

h n ch

n áp c m ng

nh (g n b ng t

t

ng

quay) thì nôi cu n kích t vào ngu n kích t 1 chi u, rotor tr thành 1 nam
n, t

ng 1 chi u c a rotor và t

và t o ra mô men

ng quay s

n. Chu k TM c a mô men

t nh có giá tr l n, nên mô men
c vào quay v i t

giúp rotor

ng b (b ng v i t

gi m dòng kh

t

c

ng quay).

i ta s d

b . Ví d

cu

ng lên nhau

ng d b có s d ng

gi m dòng kh

ng.
ng b
b ho c 1

chi

quay rotor

c
ng b

i

ch

ng b .

cho dây qu

i

p kh i tr

m là c n dùng m

n kém và c ng k nh, ít

c s d ng.
ns
N u ta c p cho stator m t ngu
n t n s ngu

n có kh

n cung c p t

u ch nh t n s .

nt ns

ch kích t

ng b

ng th i

i t n s ngu n cung c p,

t

tt
i và tách ngu n cung c p có t n s ra kh

8

ng b thì ta n
.

ng

V i s phát tri n c a các b bi n t n hi
c ph bi n.
1.3. PH N

NG PH N

NG C

NG B

Khi máy phát có t i trong máy xu t hi n hai t
t và t

ng ph n ng, n m

ng là t

[3]
ng kích

tr ng thái ngh v i nhau nên chúng s tác

v i nhau.
S

ng t

ng ph n ng lên t

ng kích t (t

ng chính)

g i là ph n ng ph n ng.
Ph n ng ph n ng có th làm y

c làm bi n d ng t

ng chính. Ta xét cho t ng lo i t i.
1.3.1. T i thu n tr (

Hình 1.6: Ph n
G is c

ng do t

ng b

ng rotor t o ra trong m t cu n dây stator là

n trong cu
l ch pha gi a e và i là

i thu n tr thì e, i cùng pha (góc
= 0). Dòng i t o ra t thông

m pha 900 so v i
c a . Trên hình v bi u di n th

ng c a

cùng pha v i i. Trong
vuông góc v

m: iA=Im và iB = iC= - Im/2.

1.3.2. T i thu n c m ( = )
9

ng

n c m dòng i ch m pha góc 900 so v i e, v y i và

Khi t
pha 1800 so v i
làm gi m

, hay

c chi u v i

và g i là ph n ng d c tr c kh t . T

iA=Im và iB=iC=Im

ng h

=>

ng b

- )
0

cùng

uv i

ng d c tr c tr t . T
ng h

m:

1.7

Khi t i thu n dung
pha v i

ng này

ng ng v i th

Hình 1.7: Ph n ng d c kh t
1.3.3. T i thu n dung (

ch m

ng ng v i th
1.8

10

cùng
, nên g i là ph n

m: iA=Im và iB=iC=Im/2 trong

Hình 1.8: Ph n ng d c tr t
1.3.4. T i h n h p (0 <

)

ch pha góc
nhau góc (900

ng b

(-900 <

1.9 v

900
,

a

và

l ch

ng h p t i có tính

n c m.

,

Hình 1.9:
ng c a
phân tích

ng h p t i có
ta qui v

ng h

thành hai thành ph n:

Thành ph n d c tr c:
=
11

n
trên b ng cách

Thành ph n ngang tr c:
=
ng v i hai thành ph n t

n ph n

g m hai thành ph n
Id = Isin
In = Icos
n stator:
=

d

q

Thành ph

d vuông

pha v i

và có tác d ng t o ra

Thành ph

q vuông

pha v i

và có tác d ng t o ra

Ph n ng ph n ng lúc này g m c ph n ng ngang tr c và d c tr c
(d c tr c là kh t n u t i có tính c m; là tr t n u t i có tính dung).
1.4.

NG B
ng b

nghi m hay xây d

i ta d
c

ng b làm vi c v i t

c tính l

c t thí

th

n

i nh m g

cl yv it

t ns

i. Vì th

i.

so sánh các máy di n có c u t o, công su
không d

i ta

ng v

i.
n, công su

ph

h th

c bi u di n b ng

n), nh n giá tr 1.

ng b

c coi

1. Công su

nh m c P

= m.U .I

nh m c khi máy không t i U
nh ph c pha I
4. Mô men
5. T
6. T ng tr

n (so sánh).

nh m c M
nh m c c a rotor
nh m c
12

= Eo

n

n này ta bi u di
c

ng b

i (thêm d

P* =
U* =
I* =
M* =

13

ng khác

14

c tính không t i
c tính không t i là quan h E = U0 = f(it) khi I = 0 và f = fdm.
D

c tính không t i bi u th theo h

i E* = E/E và

.

khi không t i

it*= it/i

là dòng kích t

U0 = U .
Ta th y, d

c tính không t i c

ng b c c n và

c c l i khác nhau không nhi u.
M ch t c

ch t c a máy phát

c. Khi E = E

= 1, v

v i máy phát i n tuabin n

d

= k = 1,2, còn

i

c k d = 1,06.
E
b
a
1

0
0

c tính ng n m ch và t s ng n m ch K
c tính ng n m ch là quan0123i h In = f(it) khi U = 0, f = f .
N ub

n tr dây qu n ph n ng (r = 0), m ch dây qu n ph n
0

ng là thu n c m ( = 90 ). Khi
Iq = I.cos = 0, Id = I.sin = I.
th véct khi ng n m ch nh

hình 1.12a.

15

Hình 1.12:

th vector (a) và m
n thay th (b) c a máy
ng b khi ng n m ch.

-

I

I

i

U
U
U
IB
A
I
I

B
A
i

16

Tìm hiểu và mô phỏng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (Đồ án tốt nghiệp)

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về