Thiết kế động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có các thông số sau: P = 132 kW

Đề tài: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có các thông số sau: P = 132 kW, điện áp U = 380/220 V đấu Y/∆, 2p = 6, tốc độ đồng bộ n1 = 1000 vg/ph. Kiểu bảo vệ IP23, chiều cao tâm trục h = 315 mm, ŋ=0,92; cosφ=0,88; Mmax/Mđm =1,9;

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN

Hà Nội, 2022

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN

2 Nguyễn Duy Đông 2019603261 2019DHDIEN04 - ĐH K14

3 Nguyễn Văn Duy 2019603205 2019DHDIEN04 - ĐH K14

3 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Việt Anh

NỘI DUNG

Đề tài:Thiết kế động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có các thông số sau:

P = 132 kW, điện áp U = 380/220 V đấu Y/∆, 2p = 6, tốc độ đồng bộ n1 = 1000

vg/ph Kiểu bảo vệ IP23, chiều cao tâm trục h = 315 mm, ŋ=0,92; cosφ=0,88;

 Tính toán mạch từ, dây quấn stato, rôto

 Tính toán nhiệt và kết cấu động cơ

 Xây dựng đặc tính mở máy và tính toán tham số không tải

3 Mô phỏng kết quả thiết kế động cơ trên phần mềm

4 Nội dung trình bày báo cáo ĐAMH theo đúng quy cách chung Quy định số 815/QĐ-ĐHCN, ngày 15 tháng 8 năm 2019)

(BM03-B Bản vẽ kỹ thuật

1 Sơ đồ kích thước mạch từ stato, rôto A4 01

Ngày giao đề tài: 04/7/2022 Ngày hoàn thành: 22/8/2022

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TS Nguyễn Việt Anh

2 Nguyễn Duy Đông 2019603261 2019DHDIEN04 - ĐH K14

3 Nguyễn Văn Duy 2019603205 2019DHDIEN04 - ĐH K14

II Nội dung học tập

1 Tên chủ đề: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có các thông số

Yêu cầu thực hiện:

1 Tổng quan về động cơ không đồng bộ rôto dây quấn

2 Tính toán thiết kế:

 Tính toán mạch từ, dây quấn stato, rôto

 Tính toán nhiệt và kết cấu động cơ

 Xây dựng đặc tính mở máy và tính toán tham số không tải

3 Mô phỏng kết quả thiết kế động cơ trên phần mềm

2 Hoạt động của sinh viên

2.1 Hoạt động/Nội dung 1: Tổng quan về động cơ không đồng bộ rôto dây

quấn

- Mục tiêu/chuẩn đầu ra: Kiến thức về thiết kế máy điện

2.2 Hoạt động/Nội dung 2: Tính toán, thiết kế

- Mục tiêu/chuẩn đầu ra: Xây dựng được quy trình thiết kế động cơ không đồng bộ rôto dây quấn, cách tính toán kích thước mạch từ, dây quấn stato và rôto

2.3 Hoạt động Nội dung 3: Mô phỏng kết quả tính toán, thiết kế trên phần

IV Học liệu thực hiện ĐAMH

1.1.1 Tài liệu học tập: Thiết kế máy điện (Trần Khánh Hà, Nguyễn Hồng

Thanh… ); Máy điện 2 (Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ)

1.1.2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện ĐAMH (nếu có): Máy tính cá nhân, bản vẽ

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

1 Tên lớp: 20214EE6023001

2 Họ và tên sinh viên: Nhóm 8

1 Trịnh Đức Hãnh 2019603354 2019DHDIEN04 - ĐH K14

2 Nguyễn Duy Đông 2019603261 2019DHDIEN04 - ĐH K14

3 Nguyễn Văn Duy 2019603205 2019DHDIEN04 - ĐH K14 Tiến độ thực hiện:Thiết kế động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có các thông số sau:

P = 132 kW, điện áp U = 380/220 V đấu Y/∆, 2p = 6, tốc độ đồng bộ n1 = 1000 vg/ph Kiểu bảo vệ IP23, chiều cao tâm trục h = 315 mm, ŋ=0,92; cosφ=0,88;

Nguyễn Duy Đông Chương 2: Tính toán, thiết kế

dây quấn stato

Tìm hiểu tài liệu, viết báo cáo

Trịnh Đức Hãnh Chương 2: Tính toán, thiết kế

dây quấn, gông rôto

Tìm hiểu tài liệu, thiết

kế theo yêu cầu đề tài, viết báo cáo

Nguyễn Duy Đông Chương 2: Tính toán, thiết kế

mạch từ

Tìm hiểu tài liệu, thiết

kế theo yêu cầu đề tài, viết báo cáo

Nguyễn Văn Duy

Trịnh Đức Hãnh

Nguyễn Duy Đông

Chương 3: Mô phỏng tính toán, thiết kế

- Xác định kết quả và so sánh giải tích

Tìm hiểu tài liệu, nhập

số liệu kỹ thuật cho chương trình, theo dõi quá trình chạy phần mềm và xuất dữ liệu kết quả

(BM02)

Ngày 04 tháng 7 năm 2022

XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN

TS Nguyễn Việt Anh

2 Nguyễn Duy Đông 2019603261 2019DHDIEN04 - ĐH K14

3 Nguyễn Văn Duy 2019603205 2019DHDIEN04 - ĐH K14

Tên chủ đề: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có các thông số

Trịnh Đức Hãnh

Chương 1: Tổng quan về động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc

Bản báo cáo đồ án Không

Nguyễn Duy Đông Chương 2: Tính toán, thiết kế

dây quấn stato

Bản báo cáo đồ án Không

Trịnh Đức Hãnh Chương 2: Tính toán, thiết kế

dây quấn, gông rôto

Bản báo cáo đồ án Không

Nguyễn Duy Đông

Nguyễn Văn Duy

Chương 2: Tính toán, thiết kế mạch từ

Bản báo cáo đồ án Không

Trịnh Đức Hãnh

Nguyễn Duy Đông

Chương 3: Mô phỏng tính toán, thiết kế

- Xác định kết quả và so sánh

Bản báo cáo đồ án Không

(BM04)

Ngày 04 tháng 7 năm 2022

XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN

TS.Nguyễn Việt Anh

Nguyễn Văn Duy giải tích

Trịnh Đức Hãnh

Nguyễn Duy Đông

Nguyễn Văn Duy

Trình bày nội dung báo cáo ĐAMH

Bản báo cáo đồ án Không

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 11

Chương I: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 12

1.1 CẤU TẠO 12

1.1.1 Phần tĩnh (Stator) 12

1.1.2 Phần quay(Rotor) 13

1.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 14

1.3 ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 14

1.4 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 16

1.4.1 Ưu Điểm: 16

1.4.1 Nhược Điểm: 16

1.4.2 Ứng dụng của động cơ không đồng bộ: 17

1.5 CÁC PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 18

1.6 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM ANSYS MAXWELL 21

1.6.1 Khái niệm về phần mềm Maxwell 21

1.6.2 Ứng dụng 22

1.6.3 Các vấn đề chính được giải quyết 22

Chương II: TÍNH TOÁN THAM SỐ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA ROTO DÂY QUẤN 23

2.1 CÁC THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC 23

2.2 THIẾT KẾ STATO 25

2.3 THIẾT KẾ RÃNH VÀ GÔNG RÔTO 37

2.4 TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 45

Chương III: MÔ PHỎNG THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN 52

Tài liệu tham khảo 57

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ không đồng bộ (KĐB) ba pha rôto dây quấn được dùng phổ biến trong công nghiệp (vì có ưu điểm là độ tin cậy tốt, giá cả thấp, trọng lượng nhẹ, kết cấu chắc chắn và dễ bảo dưỡng), với dải công suất từ hàng trăm Watts đến vài Megawatts và là bộ phận chính trong các hệ truyền động Ngày nay, hiệu suất của động cơ đã dần trở thành một trong những tiêu chí được áp dụng trong công nghiệp.Vấn đề này đặt ra cho lĩnh vực thiết kế và chế tạo động cơ điện là không ngừng nghiên cứu, thiết kế để tạo ra sản phẩm đạt những chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển của nền kinh tế quốc dân Chính vì vậy nhóm em được giao nhiệm vụ thực hiện đề tài : “ Thiết kế động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn” cho đồ án môn học của mình

Trong một khoảng thời gian ngắn chắc rằng bài làm của nhóm sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ dẫn của Thầy giáo, Cô giáo và các bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn

Chương I: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục Lõi thép được ép vào trong vỏ máy

Dây quấn ba pha

Dây quấn stato làm bằng dây dẫn điện được bọc cách điện (dây điện từ) được đặt trong các rãnh của lõi thép Dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong ba dây quấn ba pha stato sẽ tạo ra từ trường quay Dây quấn ba pha có thể nối sao hoặc tam giác

Vỏ máy

Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc bằng gang, dùng để giữ chặt lõi thép, cố định máy trên

bệ, bảo vệ máy và đỡ trục rôto

Rôto dây quấn gồm lõi thép và dây quấn

Lõi thép do các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau tạo thành các rãnh hướng trục Trong rãnh lõi thép rôto, đặt dây quân ba pha Dây quấn rôto thường nối sao, ba đầu ra nối với ba vòng tiếp xúc bằng đồng (vành trượt), được nối với ba biến trở bên ngoài để điều chỉnh tốc độ và mở máy

Động cơ không đồng bộ có hai loại: Động cơ rôto lồng sóc và động cơ rôto dây quấn

1.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ ba pha:

Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ là n1 = 60f/p

Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn rôto và cảm ứng các sức điện động Vì dây quấn rôto nối kín mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện trong các thanh dẫn rôto

Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện rôto, kéo rôto quay với tốc độ n < n1 và cùng chiều với n1

Tốc độ quay của rôto n luôn luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n1 vì tốc độ bằng nhau thì trong dây quấn rôto không còn sức điện động và dòng điện cảm ứng, cho nên lực điện từ bằng không

Mđt: mômen điện từ gồm hai phần

Phần nhỏ tổn thất trên cuộn dây và tổn thất cơ do ma sát ở các ổ bi, ký hiệu ∆M Phần lớn biến thành mômen quay của động cơ M

Biểu thức trên chính là phương trình đặc tính cơ

Được biểu diễn quan hệ M = f(n) như hình

Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ

1.4 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

1.4.1 Ưu Điểm:

-Trong công nghiệp hiện nay phần lớn đều sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha Vì

nó tiện lợi hơn, với cấu tạo, mẫu mã đơn giản, giá thành hạ so với động cơ một chiều -Ngoài ra động cơ không đồng bộ ba pha dùng trực tiếp với lưới điện xoay chiều ba pha, không phải tốn kém thêm các thiết bị biến đổi Vận hành tin cậy, giảm chi phí vận hành, bảo trì sữa chữa Theo cấu tạo người ta chia động cơ không đồng bộ ba pha làm hai loại

-Động cơ roto dây quấn và động cơ roto lồng sóc

1.4.1 Nhược Điểm:

Bên cạnh những ưu điểm động cơ không đồng bộ ba pha cũng có các nhược điểm sau:

Dể phát nóng đối với stato, nhất là khi điện áp lưới tăng và đối với roto khi điện áp lưới giảm

Làm giảm bớt độ tin cậy vì khe hở không khí nhỏ

Khi điện áp sụt xuống thì mômen khởi động và mômen cực đại giảm rất nhiều vì

mômen tỉ lệ với bình phương điện áp

1.4.2 Ứng dụng của động cơ không đồng bộ:

Ngày nay, các hệ thống truyền động điện được sử dụng rất rộng rãi trong các thiết bị hoặc dây chuyền sản xuất công nghiệp, trong giao thông vận tải, trong các thiết bị điện dân dụng,

Ước tính có khoảng 50% điện năng sản xuất ra được tiêu thụ bởi các hệ thống truyền động điện

Hệ truyền động điện có thể hoạt động với tốc độ không đổi hoặc với tốc độ thay đổi được Hiện nay khoảng 75 – 80% các hệ truyền động là loại hoạt động với tốc độ không đổi Với các hệ thống này, tốc độ của động cơ hầu như không cần điều khiển trừ các quá trình khởi động và hãm Phần còn lại, là các hệ thống có thể điều chỉnh được tốc độ để phối hợp đặc tính động cơ và đặc tính tải theo yêu cầu Với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật bán dẫn công suất lớn và kỹ thuật vi xử lý, các hệ điều tốc

sử dụng kỹ thuật điện tử ngày càng được sử dụng rộng rãi và là công cụ không thể thiếu trong quá trình tự động hóa

Động cơ không đồng bộ có nhiều ưu điểm như: kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ, có khả năng làm việc trong môi trường độc hại hoặc nơi

có khả năng cháy nổ cao Vì những ưu điểm này nên động cơ không đồng bộ được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàngnghìn kW Trong công nghiệp, động cơ không đồng bộ thường được dùng làm nguồn động lực cho các máy cán thép loại vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ Trong nông nghiệp, được dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm Trong đời sống hằng ngày, động cơ không đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng như: quạt gió, động cơ trong tủ lạnh, máy quay dĩa, Tóm lại, cùng với sự phát triển của nền sản xuất điện khí hóa

và tự động hóa, phạm vi ứng dụng của động cơ không đồng bộ ngày càng rộng rãi

So với máy điện DC, việc điều khiển máy điện xoay chiều gặp rất nhiều khó khăn bởi

vì các thông số của máy điện xoay chiều là các thông số biến đổi theo thời gian, cũng như bản chất phức tạp về mặt cấu trúc máy của động cơ điện xoay chiều so với máy điện một chiều

Cho nên việc tách riêng điều khiển giữa moment và từ thông để có thể điều khiển độc lập đòi hỏi một hệ thống có thể tính toán cực nhanh và chính xác trong việc qui đổi các giá trị xoay chiều về các biến đơn giản Vì vậy, cho đến gần đây, phần lớn động

cơ xoay chiều làm việc với các ứng dụng có tốc độ không đổi do các phương pháp điều khiển trước đây dùng cho máy điện thường đắt và có hiệu suất kém Động cơ không đồng bộ cũng không tránh khỏi nhược điểm này

1.5 CÁC PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Hiện nay, cùng với sự phát triển của công nghệ máy tính, phương pháp PTHH là công

cụ đặc biệt hữu hiệu để tính toán các bài toán vi phân điện từ trường của máy điện Một

số phần mềm phổ biến ứng dụng phương pháp PTHH để giải các bài toán trường điện

từ trong lĩnh vực máy điện nói chung cũng như LSPMSM nói riêng có thể thống kê như sau:

- Finite Elecment Method Magnetics(FEMM)

- Opera-2D(Cobham)

- Ansoft Maxwell 2D/3D ( ANSYS Electromagnetics Solutions)

- MagNet 2D/3D (Infolytica)

Finite Elecment Method Magnetics(FEMM)

-FEMM là một bộ phần mềm giải quyết các vấn đề liên quan đến điện từ trường tần số thấp

hai chiều và phạm vi đối xứng trục Hiện nay, chương trình này chủ yếu được sử dụng để

giải các bài toán điện từ, điều hòa điện từ tuyến tính/phi tuyến và các bài toán truyền nhiệt

ở trạng thái ổn định FEMM được chia làm ba phần chính:

-Lớp tương tác (femm.exe) Chương trình này là bộ tiền xử lý với giao diện đa chức năng và hậu xử lý đối với các bài toán được giải bằng FEMM Chương trình bao gồm một liên kết CAD xác định cấu trúc hình học, các đặc tính vật liệu và các điều kiện biên bài toán, các file DXF có thể được tận dụng để phân tích các cấu trúc hiện có

-Chương trình cho phép người sử dụng khảo sát trường điện từ ở các điểm bất kỳ và biểu diễn các đặc tính theo các dạng người sử dụng mong muốn

-Chương trình Triangle.exe Chương trình này chia miền bài toán thành các lưới phần tử hữu hạn tam giác, là phần lõi của phương pháp PTHH Chương trình này do

-Jonathan Shewchuck viết

-Các phần mềm phụ trợ (fkern.exe cho bài toán từ trường, belasolv.exe cho bài toán điện, hsolv.exe cho các bài toán nhiệt, csolv.exe cho các bài toán dòng) Mỗi phần mềm phụ trợ chứa một bộ file dữ liệu để xử lý bài toán và các phương trình vi phân tương đương

-FEMM sử dụng ngôn ngữ lập trình Lua, về cơ bản Lua cho phép xây dựng, phân tích cấu trúc, đánh giá kết quả sau khi xử lý Ngoài ra ưu điểm của Lua là cho phép thay thế một giá trị số học bằng một phương trình toán học

Opera(Cobham)

Opera là phần mềm của hãng Cobham Opera bao gồm một bộ phần mềm hướng đối tượng hoàn chỉnh cho các bài toán điện từ trường, được dùng để thiết kế, mô phỏng và

đánh giá đặc tính Error! Reference source not found Opera gồm một bộ thư viện

mô hình 2D/3D mạnh để thiết kế và các công cụ mô phỏng PTHH được chuyên môn hóa cao cho các dạng bài toán khác nhau:

+ Trường điện từ;

+ Trường điện tần số thấp;

+ Trường điện từ tần số cao;

+ Phân tích nhiệt và ứng suất;

+ Thiết kế máy điện quay và tuyến tính;

+ Nam châm siêu mạnh;

+ Từ hóa/khử từ NCVC;

+ Từ trễ của vật liệu nam châm;

+ Điện trường trong môi trường dẫn điện - cách điện

Đối với mô phỏng, Opera có các phần mềm hậu xử lý, cho phép người sử dụng có thể xem và phân tích kết quả mô phỏng, thực hiện các tính toán phụ trợ Đối với thiết kế, phần mềm có giao diện rất dễ sử dụng, các thiết kế được Opera tối ưu hóa một cách tự động

Mô hình bài toán có thể được xây dựng từ phần mềm CAD sẵn có hoặc có thể được tạo bởi Opera Phần mềm thiết kế mô hình đối tượng bao gồm:

+ Các phần mềm thiết kế mô hình 2D/3D;

+ Phần mềm chuyển đổi dữ liệu từ file CAD sẵn có;

+ Các đặc tính vật lý phi tuyến;

+ Hiệu chỉnh sửa đường cong B-H;

+ Thư viện đặc tính vật liệu;

+ Các vật liệu dẫn điện được thể hiện ở dạng 3D với độ chính xác cao;

+ Tự động sinh ra lưới PTHH khi mô phỏng

Các bộ phần mềm công cụ mô phỏng tính toán: Opera có hai phiên bản 2D và 3D Ở mỗi phiên bản, phần mềm sẽ tự động chia lưới PTHH để đạt độ chính xác mong muốn

Người sử dụng có thể mô phỏng trường điện từ sau khi đã xây dựng mô hình Opera cũng có các phần mềm phụ trợ phù hợp để phân tích các bài toán trường điện từ và các ứng dụng khác liên quan:

+ Công cụ trường điện từ tĩnh: Các ứng dụng điển hình là NCVC, nam châm điện từ, các tính toán cộng hưởng từ MRI/NMR, các nghiên cứu thiết kế ban đầu của máy điện quay

+ Công cụ trường điện từ tần số thấp: Các ứng dụng điển hình là phân tích ảnh hưởng dòng cảm ứng, máy biến áp, nam châm, cuộn dây, cảm ứng nhiệt

+ Công cụ trường điện từ tần số cao: Các ứng dụng điển hình là phân tích cộng

hưởng, bộ lọc, cuộn cao tần

+ Trường điện từ biến đổi theo thời gian - Phi tuyến

Các phân tích phi tuyến;

Các tổn hao lõi, hiệu ứng tiệm cận và dòng xoáy;

Chuyển động: chuyển động quay, tuyến tính;

Các vấn đề liên quan đến điều chỉnh tải và tốc độ;

Tính toán dòng cảm ứng

+ Trường điện từ điều hòa theo thời gian - Xoay chiều

Các phân tích với tần số bất biến trong miền phức;

Dòng xoáy, hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng tiệm cận

+ Trường điện từ tĩnh:

Các phân tích phi tuyến;

Dòng điện chạy qua các loại vật liệu dẫn điện bao gồm cả vật liệu từ

tự động chia lưới phần tử hữu hạn thích hợp, hiệu quả và chính xác để giải quyết các bài toán điện từ trường Quá trình chia lưới này đã được chứng minh là tối ưu, loại bỏ sự phức tạp trong quá trình phân tích và cho phép tính toán nhanh hơn Bên cạnh đó, Maxwell cũng cho phép người sử dụng hiệu chỉnh lưới phần tử hữu hạn trên miền đối tượng bất kỳ để bài toán tính toán được chính xác hơn

Một tính năng quan trọng nữa của Maxwell là khả năng xây dựng các mô hình đối tượng giản đơn hơn bằng cách thiết lập các thông số từ các phần mềm phụ trợ, ví dụ ANSYS Simplorer, RMxprt,… là các phần mềm mô phỏng hệ thống của ANSYS Với

ưu điểm này, người sử dụng có thể xây dựng và mô phỏng đối tượng bằng các phần mềm khác nhau của ANSYS nhằm hoàn chỉnh mô hình điện cơ, thiết lập mô hình mô phỏng cơ điện tử và hệ thống điện tử công suất hợp nhất trong một phần mềm duy nhất

Lựa chọn phần mềm mô phỏng

Các phần mềm ứng dụng phương pháp PTHH trong mô phỏng máy điện nêu trên đều

có khả năng giải quyết các bài toán điện - từ trường để mô phỏng đặc tính máy điện

Từ tìm hiểu các thế mạnh của từng phần mềm, luận án lựa chọn phần mềm ANSYS/Maxwell 2D để mô phỏng LSPMSM, kết quả mô phỏng bằng ANSYS/Maxwell 2D làm cơ sở để so sánh và phân tích với kết quả thu được khi mô phỏng dựa trên mô hình toán mà luận án đề xuất

1.6 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM ANSYS MAXWELL

1.6.1 Khái niệm về phần mềm Maxwell

Maxwell là một phần mềm mô phỏng, được đánh giá là phần mềm mô phỏng điện từ

hàng đầu giành cho kỹ sư chuyên về thiết kế và phân tích các thiết bị cơ và điện từ

trong động cơ, bộ truyền động, máy biến áp, cảm biến và cuộn cảm Maxwell sử dụng

phần tử hữu hạn để giải quyết các vấn đề liên quan đến trường điện từ tĩnh trong miền tần số biến thiên (theo thời gian)

1.6.2 Ứng dụng

Một ưu điểm nổi bật của Maxwell là tiến trình xử lí tự động tại những vị trí người dùng mong muốn để tao ra các vùng làm việc độc lập, đưa ra các đặc tính của vật liệu

để trích xuất dữ liệu ra bên ngoài Nhờ tính năng độc đáo này Maxwell có thể giải

quyết vấn đề một cách hiệu quả bằng việc tạo ra mắt lưới phù hợp, với độ chính xác cao Điều này được chứng tỏ thông qua quá trình tương thích tự động của các mặt lạ, chúng sẽ phân tách các thành phần phức tạp thu được trong tiến trình xử lí giúp các kỹ

sư thuận lợi và dễ dàng trong khi thiết kế

Maxwell có khả năng phát hiện hifi, làm giảm các kiểu models cần phân tích thông qua

các phương pháp phân tích được ứng dụng rộng trong Simplorer, một phần mềm mô phỏng hệ thống đa vùng của ANSYS Khả năng này cho phép tạo ra một dòng thiết kế điện từ mạnh mẽ, giúp người dùng liên kết chính xác các mạch phức tạp với các models cửa Maxwell, tạo hiệu suất cao trong việc thiết kế các hệ thống cơ điện và điện công suất

1.6.3 Các vấn đề chính được giải quyết

Các thành phần mà Maxwell giải quyết như:

- Trường tĩnh điện: Trường tĩnh điện, lực và momen xoắn, điện dung gây ra bỡi phân

bố điện áp, chỉ vật liệu tuyến tính

- Trường dẫn một chiều: Điện áp, trường điện và mật độ dòng được tính bỡi hiệu điện thế Ma trận trở kháng có thể thêm vào các vật liệu cách điện quanh dây dẫn để tính điện trường bao gồm cả vật cách điện

- Trường từ tĩnh: Trường từ tĩnh momen xoắn, lực từ, cảm ứng gây ra bỡi dòng điện một chiều, trường điện tĩnh ngoài và nam châm Các vật liệu tuyến tính và phi tuyến tính

- Dòng điện xoáy: Trường điện từ biến đổi điều hòa, lực momen xoắn và trở kháng gây ra bỡi dòng xoay chiều trường từ dao động ngoại (chỉ vật liệu tuyến tính)

- Trường điện không ổn định

Chương II: TÍNH TOÁN THAM SỐ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA ROTO DÂY QUẤN

- Hệ số công suất cos dm  0,88

- Hiệu suất của động cơ dm  0,92

- Kiểu bảo vệ: IP23

- Chiều cao tâm trục h=315mm

p n f

n

Dòng điện định mức (pha)

24

3

.10 cos

dm dm

P I



Trong đó:

- m1 : là số pha dây quấn của stato;

- P : là công suất định mức của động cơ(kW)

- I1 : dòng điện định mức trong dây quấn stato(A)

- U1 : điện áp pha định mức đặt vào dây quấn stato(V)

- ηđm : hiệu suất định mức của động cơ

- cos đm : hệ số công suất định mức của động cơ

Thay số ta có :

3

132.10

143 3.380.0,92.0,88

Với chiều cao tâm trục h=315 mm theo bảng 10-3 ta có đường kính

ngoài stato theo tiêu chuẩn Dn = 59 cm

Đối với máy có số đôi cực 2p =6 ta có: D = (0,7 – 0,72)Dn

Với Dn=59 cm ta tra được: A=500

A/cm Theo trang 231 chọn kdq=0.92 do

Chiều dài thực của Stato

l1 = l =19,85 (cm)

Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối

Chiều dài lõi sắt stato, Rôto bằng:l1=l2= l =19,85 (cm)

Trong dãy động cơ không đồng bộ công suất 132 kW, 2p = 6 có cùng đường

kính ngoài (nghĩa là cùng chiều cao tâm trục h =315 mm) với máy công suất

130 kW, 2p = 6 Hệ số tăng công suất của máy này là:

110 90

132

1, 01 130

P P

Như vậy là :

132 130

q1: số rãnh của mỗi pha dưới mỗi bước cực, vì tốc độ của động

r dm

A t a u