Thiết kế cơ học của động cơ điện cảm ứng 3 pha

05 Tháng năm, 2022

Thiết kế cơ học của động cơ điện cảm ứng 3 pha

Thiết kế cơ học của động cơ điện cảm ứng 3 pha.

Không thể phủ nhận rằng điều kiện khí hậu trên thế giới đang giảm chất lượng đáng kể, nơi không khí xung quanh nhà của chúng ta, bao gồm cả Jakarta, không còn khả thi nữa, nơi có rất nhiều Vật chất dạng hạt nguy hiểm 2.5 trong không khí mà chúng ta hít thở hàng ngày. Không chỉ điều kiện không khí, nhu cầu cao đối với xăng dầu chế biến như xăng và dầu diesel khiến Indonesia phải nhập khẩu với 2018 thùng / ngày trong năm 393,000. Tất nhiên, ngân sách chi ra để đáp ứng nhu cầu nhiên liệu là không nhỏ, và sẽ không giảm trong vài năm tới, trong bối cảnh dự trữ xăng dầu của Indonesia cũng đã giảm. Dựa trên những vấn đề này, Universitas Indonesia cam kết xây dựng một phương tiện giao thông thân thiện với môi trường, được gọi là Xe buýt điện. Xe buýt điện này có động cơ chính ở dạng động cơ cảm ứng 3 pha. Tác giả của bài báo này đang thực hiện nghiên cứu để xây dựng một thiết kế động cơ điện được sử dụng trên Xe buýt, để động cơ có thể tạo ra hiệu suất phù hợp với các thông số kỹ thuật của thiết kế.

Bộ truyền động động cơ cảm ứng nhiều pha (MIM) với điều chế pha cực (PPM) phù hợp cho các ứng dụng Xe điện (EV) vì các lý do, như vận hành nguồn điện liên tục với hiệu suất cao trong phạm vi tốc độ-mô-men xoắn mở rộng và độ tin cậy cao. Bằng cách sử dụng điều chế Cực-Pha, trong bài báo này, bộ truyền động động cơ cảm ứng lồng sóc (IM) 45 pha được đề xuất với tỷ lệ tốc độ 1: 3: 5: 9: 15 cho các ứng dụng EV. Ổ đĩa IM 45 pha được đề xuất với 90 rãnh stato có thể hoạt động ở năm kết hợp pha cực khác nhau, tức là 45 pha 2 cực, 15 pha 6 cực, 9 pha 10 cực, 5 pha 18 - cực và 3 pha 30 cực. Năm sự kết hợp trên làm cho ổ MIM này phù hợp với các ứng dụng EV, giúp loại bỏ hệ thống bánh răng cơ khí trong EV thông thường. Điều này có thể hữu ích cho việc tiết kiệm kích thước và trọng lượng của xe. Hệ dẫn động MIM này cung cấp mô-men xoắn cao để bắt đầu tăng tốc và các tuyến đường dốc ở tốc độ thấp và cung cấp công suất cao cho hành trình tốc độ trung bình và cao, tương tự như động cơ IC năm bánh răng điển hình.

Nhà sản xuất-ZLY560-7-1-I

Tìm hiểu thêm

Vấn đề vận hành động cơ cảm ứng ba pha được kết nối với hệ thống cung cấp một pha sử dụng hai bộ chuyển đổi được thảo luận. Sự chú ý đặc biệt tập trung vào mô-men xoắn khởi động và các yêu cầu mất cân bằng tối thiểu đối với các xếp hạng công suất động cơ khác nhau. Một cách tiếp cận mới được đề xuất ở đây, liên quan đến việc tính toán kích thước khởi động và chạy của bộ chuyển đổi, để cho phép động cơ khởi động trong điều kiện đầy tải với hệ số mất cân bằng tối thiểu. Các kích thước này cũng được mô hình hóa như các chức năng của công suất động cơ, với phạm vi áp dụng rộng rãi. Một phương pháp xác định thời điểm chuyển mạch của các kích thước bộ chuyển đổi đầu tiên cũng được giới thiệu và mô hình hóa. Nhiều ứng dụng của đề xuất đã được thực hiện trên các động cơ cảm ứng khác nhau để điều tra tính hợp lệ của nó. Kết quả chứng minh hệ số mất cân bằng tối thiểu hợp lý là 5.8% trong điều kiện chạy bình thường. Họ cũng chứng minh rằng mômen khởi động đủ ít nhất phải bằng con số đầy tải.

Phương pháp liên quan đến việc sử dụng chuyển mạch khối và vận hành động cơ điện sao cho góc chuyển mạch nhỏ hơn 180 độ và lớn hơn 120 độ. Một số tự nhiên của các trạng thái liên tiếp có khoảng thời gian bằng nhau được xác định trong mỗi trạng thái trong số đó hai hoặc ba pha (P1-P3) có điện áp pha khác không. Thời gian trạng thái được tính từ tốc độ động cơ và số lượng cực. Công bố độc lập AN cũng được bao gồm đối với các sản phẩm sau: động cơ điện 3 pha không chổi than.

Một động cơ điện nhiều pha bao gồm vỏ, stato gắn với vỏ, rôto được lắp quay so với stato và hệ thống cảm biến vị trí được cấu hình và bố trí để xuất ra tín hiệu đại diện cho vị trí của rôto so với stato. Hệ thống cảm biến vị trí bao gồm một bộ phận quay được gắn so với rôto và nhiều cảm biến kỹ thuật số được gắn liên quan đến bộ phận quay. Ít nhất hai trong số nhiều cảm biến kỹ thuật số được cấu hình và bố trí để tạo ra tín hiệu đầu ra vuông góc. Nhiều cảm biến kỹ thuật số được cấu hình và bố trí để cảm nhận các phần rời rạc của bộ phận quay để phát hiện vị trí của rôto so với stato.

Phương pháp được đề xuất dựa trên việc trích xuất các cường độ và pha của nội dung băng con tần số cao (HFSB) có trong các thành phần trục d-q của dòng điện stato (id và iq) trong động cơ cảm ứng. Các cường độ và pha mong muốn được trích xuất bằng cách xử lý id và iq bằng cách sử dụng các khung phaselet được thực hiện bởi một ngân hàng bộ lọc đã điều chế. Ngân hàng bộ lọc này được thiết kế bằng cách sử dụng sáu bộ lọc thông cao kỹ thuật số, các hệ số của chúng được xác định bởi các hàm cơ sở bộ xương sinh học. Nội dung HFSB được trích xuất cung cấp thông tin chữ ký có thể phát hiện lỗi chính xác và nhanh chóng. Phương pháp phát hiện lỗi điện dựa trên phaselet đã được thực hiện thành một quy trình để thực hiện kỹ thuật số. Hiệu suất của phương pháp đề xuất được đánh giá ngoại tuyến đối với dòng điện stato thu thập từ hai bộ truyền động động cơ cảm ứng khác nhau trong các điều kiện hoạt động khác nhau. Kết quả kiểm tra ngoại tuyến cho thấy khả năng phát hiện lỗi điện chính xác, đáng tin cậy và nhanh chóng, với độ nhạy nhỏ.

Nhà sản xuất-ZLYJ200-12-5-I

Tìm hiểu thêm

Mô tả quá áp gây ra do ngắt nhiều tải động cơ trên đường dây phân phối điện có tụ điều chỉnh hệ số công suất trong đường dây tải điện mở pha. Hiện tượng quá áp được nghiên cứu bằng thử nghiệm hiện trường, phân tích trạng thái ổn định và phân tích quá độ. Kết quả thí nghiệm cho thấy điện áp đường dây trên đường dây phân phối 6.6 kV với đường dây 22 kV một pha lộ thiên là 1.7 trên một đơn vị. Quá điện áp là do hai loại cộng hưởng gây ra. Một là sự cộng hưởng mạch tuyến tính giữa các tụ điện điều chỉnh hệ số công suất và trở kháng phía thứ cấp của động cơ. Sự khác biệt giữa các thành phần tích cực và tiêu cực của trở kháng tạo ra cộng hưởng. Loại còn lại là sự cộng hưởng mạch phi tuyến giữa các tụ điện điều chỉnh hệ số công suất và điện kháng bão hòa của máy biến áp.

Mô-đun này bao gồm một mạch chỉnh lưu không điều khiển, mạch biến đổi buck và mạch biến tần ba pha làm động cơ cảm ứng ba pha truyền động. Mô-đun là một nguồn lưới nối với mạch chỉnh lưu ba pha được điều chỉnh bởi đầu ra variac ba pha của nó từ 200 Vdc. Sau đó, mạch chỉnh lưu đầu ra DC được kết nối với mạch biến đổi buck, do đó DC đầu ra sử dụng làm đầu vào biến tần ba pha dẫn đến điện áp đến 100 Vac. Điện áp đầu ra của biến tần để chạy động cơ cảm ứng ba pha. Kỹ thuật chuyển mạch được sử dụng để kích hoạt MOSFET của biến tần là chế độ chuyển mạch điện áp PWM (Pulse Width Modulated) với 180 dẫn. Việc tạo ra tín hiệu PWM được điều khiển thông qua vi điều khiển ATmega 8535.

Bài báo này mô hình hóa hai loại động cơ BLDC 3 pha, một loại có kiểu kết nối Y và loại còn lại có loại độc lập, và nó cho thấy mô phỏng của chúng, so sánh các đặc điểm của nó. Theo kết quả của mô phỏng, điện áp pha của động cơ BLDC 3 pha độc lập cao hơn so với động cơ BLDC ba pha kết nối Y. Khi điện trở và độ tự cảm của stato ổn định, điện áp pha cao gây ra sự gia tăng dòng điện pha cực đại và sự gia tăng của nó nối tiếp làm tăng mômen xoắn cực đại. Người ta cũng thấy rằng xung hiện tại của động cơ BLDC pha độc lập đã được giảm xuống bằng cách điều khiển dòng pha của động cơ BLDC độc lập.

Trong điều kiện tốc độ thấp, một phương pháp theo dõi thời gian thực và ước tính vị trí rôto dựa trên công nghệ PLL được đề xuất, được sử dụng để giải quyết vấn đề về độ chính xác phát hiện hệ thống điều khiển của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) cho xe điện. Các nguyên tắc điều khiển của dao động tín hiệu tần số cao được phân tích và mô hình toán học của PMSM ba pha trong hệ quy chiếu quay đồng bộ ước tính rôto được thiết lập. Các nguyên tắc cơ bản của vòng khóa pha (PLL) được phân tích. Dựa trên vòng khóa pha, một phương pháp ước tính vị trí rôto được thiết kế và phân tích. Cuối cùng, mô hình mô phỏng của hệ thống điều khiển không cảm biến được thiết lập và thực nghiệm mô phỏng được thực hiện. Kết quả thí nghiệm mô phỏng cho thấy điều khiển không cảm biến dựa trên PLL có thể thu được vị trí rôto chính xác và khả năng điều khiển tuyệt vời. Do đó, phương pháp ước tính vị trí rôto dựa trên PLL là một phương pháp lý tưởng để điều khiển động cơ truyền động xe điện không cần cảm biến.

Sáng chế đề cập đến động cơ điện để làm việc với bộ chuyển đổi công suất với cuộn dây stato nhiều pha, có thể lựa chọn được chia thành các hệ thống cuộn dây từng giai đoạn tương tự nhau và được kết nối với tổng số nhánh cầu bộ chuyển đổi công suất được kết nối song song trên phía dc. Có thể chọn cuộn dây stato với tương đối ít tiếp điểm đóng cắt vì hệ thống cuộn dây từng phần được tách biệt về mặt điện và được bố trí trong mảng hình sao hoặc đa giác cố định, theo đó, để thay đổi cuộn dây, ít nhất một điểm kết nối của mỗi hệ thống từng phần có thể được kết nối với một điểm kết nối đối diện theo đường kính, từ quan điểm vị trí pha, của một hệ thống bộ phận khác thông qua một thành phần chuyển mạch riêng biệt.

Hệ thống động cơ điện bao gồm vỏ động cơ và lõi stato được bố trí bên trong vỏ động cơ. Lõi stato bao gồm một bộ trao đổi nhiệt bằng sắt phía sau để truyền chất lỏng qua đó. Một đầu vào chất lỏng được bố trí ở phần đầu tiên của bộ trao đổi nhiệt bằng sắt phía sau ít nhất là một phần thông chất lỏng với nguồn chất làm mát chất lỏng và được cấu hình để chấp nhận hỗn hợp làm mát. Một đầu ra chất lỏng được bố trí ở phần thứ hai của bộ trao đổi nhiệt phía sau sắt để thoát chất làm mát khí từ bộ trao đổi nhiệt sắt phía sau sao cho chất làm mát lỏng có thể chuyển đổi thành chất làm mát khí trong bộ trao đổi nhiệt sắt phía sau bằng cách nhận năng lượng từ lõi stato cho phép khí làm mát thoát ra qua cửa ra và do đó loại bỏ nhiệt từ lõi stato.

Mạch khởi động cho động cơ điện một pha bao gồm cả động cơ khởi động hai pha và tụ điện bao gồm một công tắc trạng thái rắn có điều khiển cổng được nối nối tiếp với cuộn dây khởi động của động cơ. Các xung tham chiếu được chỉnh lưu từ máy biến áp xung được tạo ra để bật bóng bán dẫn đầu tiên để cung cấp dòng điện cho công tắc trạng thái rắn. Ban đầu, khi động cơ được cấp điện ở tốc độ XNUMX vòng / phút, các xung nhận được ở công tắc sau khi dòng điện của cuộn dây khởi động đi qua mức dòng điện bằng không để đóng cổng công tắc để dẫn mỗi nửa chu kỳ và cấp điện cho cuộn dây khởi động tuy nhiên khi động cơ tăng tốc, Các xung nhận được sớm hơn và sớm hơn so với dòng điện qua XNUMX của cuộn dây khởi động cho đến khi ở tốc độ đã chọn, các xung nhận được tại công tắc trước khi dòng điện cuộn bắt đầu vượt qua XNUMX với kết quả là công tắc không còn dẫn điện nữa. Khi điều này xảy ra, điện áp trên công tắc sẽ tăng cao.

Phương pháp điều khiển động cơ điện một pha hoặc nhiều pha được điều khiển bằng bộ biến đổi điện áp / tần số đánh giá sự chuyển pha giữa EMF và BEMF bằng cách đo độ lệch giữa điểm giao nhau bằng không của dòng điện pha và điện áp được tạo ra bởi cảm ứng nội tại và điều chỉnh lại tần số của bộ biến đổi cho phù hợp. Phép đo cảm ứng nội tại được thực hiện trong quá trình giao nhau bằng không của các dòng điện của pha liên kết, trong đó trong quá trình đo, pha được tách ra khỏi mạng cung cấp.

Mạch điều khiển động cơ điện, đặc biệt đối với động cơ chia pha, trong đó điện trở có hệ số nhiệt độ dương được xen vào mạch cuộn dây khởi động để loại bỏ đáng kể cuộn dây khởi động khỏi mạch sau khi động cơ đã khởi động trong khi mắc nối tiếp một công tắc nhạy nhiệt độ. với động cơ để tạo điện cho động cơ khi nó quá tải. Phần tử điện trở có hệ số nhiệt độ dương có phần tử nhạy cảm với nhiệt độ được kết hợp với phần tử đó ngăn không cho công tắc nhạy nhiệt kích hoạt sang vị trí đóng từ vị trí mở bất cứ khi nào phần tử điện trở ở trên nhiệt độ xác định trước.

Một động cơ hai pha nhỏ có cuộn trường thứ nhất và cuộn thứ hai, mỗi cuộn hợp tác với một rôto hình trụ mỏng, dài. Rôto chỉ được cung cấp một cặp cực rôto không thuận và có tỷ lệ chiều dài trên đường kính, thuận lợi là ít nhất khoảng 2.5. Cụm cực stato có mối quan hệ từ thông với rôto và bao gồm bộ cực stato nổi thứ nhất và thứ hai hợp tác tương ứng với cuộn dây trường thứ nhất và thứ hai. Chỉ có hai cực stato nổi bật trong mỗi bộ và các cực stato được đặt cách nhau một góc khoảng XNUMX độ điện. Theo một số phương án, một trong các cực stato trong bộ thứ nhất và một trong các cực stato trong bộ thứ hai mở rộng theo các hướng ngược nhau song song với trục rôto từ một bộ phận hình ống duy nhất tạo thành một phần của cụm cực.

Phương pháp điều khiển động cơ điện một chiều ba pha không chổi than. Điện áp tạo ra do quay rôto có thể được lấy mẫu ở giá trị giao nhau bằng không dự kiến đầu tiên để tạo ra giá trị điện áp được lấy mẫu đầu tiên. Có thể tính giá trị trung bình của nhiều giá trị điện áp lấy mẫu, bao gồm các giá trị điện áp được lấy mẫu tại nhiều giá trị giao nhau bằng không dự kiến trước đó và giá trị điện áp lấy mẫu đầu tiên. Giá trị điện áp được lấy mẫu đầu tiên có thể bị trừ khỏi giá trị trung bình được tính toán để tạo ra lỗi giao nhau bằng XNUMX đồng bằng. Chu kỳ nhiệm vụ điều chế độ rộng xung có thể được điều chỉnh dựa trên sai số giao nhau bằng XNUMX đồng bằng. Chu kỳ làm việc điều chế độ rộng xung có thể được sử dụng để điều khiển vận tốc quay của rôto.

Ngoài các đặc điểm cơ bản như kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và dễ bảo dưỡng, động cơ xe điện (EV) cần phải có các đặc điểm cho phép tạo ra mô-men xoắn cao ở vùng tốc độ thấp và thực hiện một loạt các Trong nỗ lực cải thiện hơn nữa các đặc tính hoạt động công suất không đổi của động cơ cảm ứng (IM), bài báo này đề xuất IM thay đổi cực sáu pha (sáu pha PCIM). PCIM sáu pha mở rộng hơn nữa phạm vi hoạt động công suất không đổi mà không làm tăng âm lượng và dòng điện của IM. Tiếp theo, bằng cách thiết lập một phương pháp tính toán hiệu suất dựa trên phương pháp sóng gần hình sin, tính khả thi của một phép tính hiệu suất chính xác cao đủ cho mục đích sử dụng thực tế sẽ được chứng minh. Hơn nữa, bằng cách làm rõ các đặc tính mômen cực đại thông qua thực nghiệm.

Quá độ điện áp phía trước dốc, được tạo ra bởi điều kiện đánh điện trước trong bộ ngắt mạch và công tắc tơ khi đóng, tạo ra ứng suất cách điện ngắt quãng nghiêm trọng trong cuộn dây của máy. Một chương trình máy tính mô phỏng việc tạo ra các quá trình chuyển tiếp bắt đầu trước được mô tả. Mô phỏng dựa trên biểu diễn hệ thống ba pha đầy đủ, bao gồm thanh cái, thiết bị chuyển mạch, cáp và cuộn dây động cơ. Tương tác phức tạp giữa hệ thống và thiết bị chuyển mạch, và cả tương tác giữa ba cực của thiết bị chuyển mạch đều được tính đến đầy đủ. Phương pháp giải dựa trên phép biến đổi Fourier và sử dụng kết hợp bộ tạo điện áp và dòng điện để mô phỏng các hành động chuyển mạch được sử dụng trong tính toán.

Động cơ nam châm vĩnh cửu (FT – IPM) năm pha trong bánh xe có khả năng chịu lỗi bên trong kết hợp các ưu điểm của hiệu suất cao, mật độ công suất cao và độ tin cậy cao, phù hợp cho Xe điện (EV). Một chiến lược điều khiển nghịch đảo Mạng Nơ-ron (NNI) mới được đề xuất để đạt được hoạt động sau lỗi. Trong sơ đồ này, NN được sử dụng để ước tính mô hình nghịch đảo của động cơ FT-IPM. Với hệ thống NNI này và hệ thống truyền động động cơ ban đầu kết hợp, có thể thu được một hệ thống phức hợp tuyến tính giả. Mô phỏng chứng minh rằng chiến lược điều khiển được đề xuất dẫn đến hiệu suất điều khiển tuyệt vời ở chế độ bị lỗi và mang lại khả năng chống nhiễu tải tốt.

Mạch điện bảo vệ động cơ điện một chiều không bị quá tải. Mạch có một stato nam châm vĩnh cửu, một rôto lấy dòng điện động lực thông qua một cổ góp, một điốt phục hồi và một điện trở chính xác. Điện trở chính xác mắc nối tiếp với diode phục hồi. Một điện áp phân phối (Uv) được đặt giữa điốt phục hồi và điện trở chính xác, thông qua công tắc nguồn giữa một trong các điện cực của công tắc nguồn và điểm nút. Điện cực điều khiển công tắc nguồn được kết nối với đầu ra của bộ so sánh. Đầu vào đầu tiên của bộ so sánh được kết nối với điểm nút và đầu vào thứ hai được liên kết với bộ truyền giá trị ngưỡng. Liên kết giữa điện cực đầu tiên, điện áp phân phối và điểm nút bị gián đoạn trên giá trị ngưỡng xác định trước và được khôi phục khi điện áp giảm xuống dưới giá trị ngưỡng thấp hơn.

Được mô tả ở đây là van tiết lưu cho động cơ đốt trong; van tiết lưu được cung cấp với: động cơ điện ba pha không chổi than có ba cuộn dây stato và ba cảm biến vị trí góc được thiết kế để xác định vị trí góc của rôto của động cơ điện; một chân van; một phần tử đĩa quay hoặc bướm, gắn với bệ van và được gắn trên một trục để nó có thể quay quanh trục quay để quay giữa vị trí mở và vị trí đóng của bệ van dưới lực đẩy của động cơ điện; một bộ truyền bánh răng để kết nối động cơ điện với trục của phần tử đĩa; và bộ điều khiển điện tử được thiết kế để điều khiển động cơ điện theo logic điều khiển phản hồi sử dụng làm đại lượng phản hồi vị trí góc của phần tử đĩa về trục quay, được đo bằng ba cảm biến vị trí góc tích hợp trong động cơ điện.

Một phương pháp được cung cấp để phát hiện dòng điện pha không đủ hoặc thiếu trong động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu và bao gồm xác định vị trí vectơ tổng hợp của dòng điện pha ba pha kết hợp liên quan đến phần tĩnh của động cơ và gán một khu vực cho Chức vụ. Phương pháp này bao gồm so sánh dòng pha với dòng ngưỡng đã hiệu chuẩn tương ứng với khu vực và thực hiện phản hồi khi giá trị tuyệt đối nhỏ hơn ngưỡng. Một chiếc xe bao gồm một thiết bị lưu trữ năng lượng (ESD), một động cơ / máy phát được cấu hình như một động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, một bộ biến tần điện áp và một bus để dẫn dòng điện một chiều từ ESD đến bộ biến tần. Bộ điều khiển phát hiện dòng điện pha không đủ, xác định vị trí vectơ hiện tại của dòng điện xoay chiều ba pha, chỉ định khu vực cho vị trí và thực hiện phản hồi khi giá trị tuyệt đối của dòng điện pha nhỏ hơn ngưỡng đã hiệu chuẩn.

Động cơ điện có tụ điện phân chia vĩnh viễn được chế tạo bằng cách sử dụng các thành phần hiện có của thiết kế động cơ cực bóng mờ đã biết để giảm chi phí kỹ thuật, dụng cụ, hàng tồn kho và các chi phí sản xuất khác của động cơ mới và có khả năng là thiết kế đã biết thông qua tính kinh tế của quy mô. Các thay đổi đối với động cơ đã biết chủ yếu liên quan đến các mạch cuộn dây khác nhau và việc bổ sung một tụ điện. Động cơ mới có thể được đảo ngược với một mạch chuyển đổi duy nhất.