Bài báo cáo Máy điện đặc biệt môn máy điện

Bài báo cáo Máy điện đặc biệtThe swiched reluctance (SR) motor operates on the same basic principle as a variable reluctance stepper motor (Art 39.4).Bài báo cáo Máy điện đặc biệtBài báo cáo Máy điện đặc biệtBài báo cáo Máy điện đặc biệt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

THUẬT TP HCM

Khoa :điện-điện tử

BÀI BÁO CÁO MÔN:MÁY ĐIỆN ĐẶT BIỆT

GVHD: ths TRẦN ĐỨC LỢI

SVTH(nhóm 6): TRỊNH HOÀNG LINH NGUYỄN ĐĂNG THÔNG

BÙI VĂN HOÀNG

39.19 Switched Reluctance Motor ( Động cơ từ trở chuyển mạch số )

The swiched reluctance (SR) motor operates on the same basic principle as a variable reluctance stepper motor (Art 39.4).

Động cơ từ trở chuyển mạch số (SR) có nguyên lý hoạt

động cơ bản tương tự như động cơ bước từ trở biến thiên

a) Contruction (cấu tạo)

Unlike a conventional synchronous motor, both the rotor and stator of a SR motor have salient poles as shown in Fig 39.22 This doubly-salient arrangement is very

effective for electromagnetic energy conversion.

Khác với động cơ đồng bộ thông thường, cả rotor và

stator của động cơ SR đều có cực lồi như hình 39.22 cấu tạo lồi kép như thế này rất hiệu quả trong việc chuyển

đổi năng lượng điện từ.

The stator carries coils on each pole, the coils on opposite poles being

connected in series The eight coils shown in Figure are grouped to form four phase which are independently energized from a four-phase converter The laminated rotor has no windings or magnets and is, therefore cheap to manufacture and extremely robust The motor show in Fig 39.22 has eight stator poles and six rotor poles which is a widely-used arrangement

althought orther pole combinations (like 6/4 poles ) are used to suit

different applications.

Trên mỗi cực của stator đều có 1 cuộn dây, các cuộn dây trên các cực đối diện nhau được nối nối tiếp với nhau 8 cuộn dây được trong hình được

nhóm lại tạo thành 4 góc pha khi có một sự chuyển đổi việc cấp điện độc lập cho 4 pha Rotor gồm nhiều lớp ép lại với nhau mà không có cuộn dây hoặc nam châm, vì vậy mà giá thành sản xuất rẻ hơn và mạnh mẽ hơn Động cơ thể hiện trong hình 39.22 có stator 8 cực và rotor 6 cực, đây là cấu tạo được

sử dụng rộng rãi tuy nhiên tổ hợp máy với cấu tạo số cực khác (như 6/4 cực) được sử dụng để đáp ứng các ứng dụng khác.

b) Working (nguyên lý hoạt động)

Điều khiển vòng kín:

Usual arrangement is to energize stator coils with a singel pulse of current at high speed

However, at starting and low speed, a current-chopper type control is used to limit the coil current.

Cấu tạo thông thường thì cuộn dây stator

được cấp điện liên tục với 1 xung duy nhất của dòng điện ở tốc độ cao Tuy nhiên, lúc khởi

động và tốc độ thấp, một bộ điều khiển băm dòng được sử dụng để giới hạn dòng qua

cuộn dây.

The motor rotates in the anticlockwise direction

when the stator phase are energized in the sequence

1, 2, 3, 4 and in clockwise direction when energized

in the sequence 1, 4, 3, 2 When the stator coils are energized, the nearest pair of rotor poles is pulled

into alidnment with the appropriate stator poles by reluctance torque.

Động cơ quay theo hướng ngược chiều kim đồng

hồ khi stator được cấp điện theo thứ tự pha là 1, 2,

3, 4 và quay theo hướng cùng chiều kim đồng hồ khi stator được cấp điện theo thứ tự pha 1, 4, 3, 2 Khi cuộn dây stator được cấp điện, đôi cực rotor gần

nhất sẽ được kéo vào liên kết với cực stator tương

ứng bởi lực quay từ trở.

Close-loop control is essential to optimize the

switching angles of the applied coil voltages The

stator phases are switched by signals derived from a shaft-mounted rotor position detectors such as Hall-effect devices or optical sensors Fig (39.23) this

causes the behaviour of the SR motor to resemble

that of a dc motor.

Điều khiển vòng kín là điều cần thiết để tối ưu hóa góc chuyển mạch của điện áp đặt vào cuộn dây Các pha stator được chuyển đổi bằng tín hiệu tạo ra từ một

trục định vị vị trí rotor như các thiết bị có sử dụng cảm biến Hall hoặc các cảm biến quang học như hình

39.23 Điều này làm cho sự hoạt động của động cơ SR giống như một động cơ DC.

c) Advantages and Disadvantages (ưu và nhược điểm)

Although the newest arrival on the drives scene, the SR motor offers the following advantages:

Mặc dù mới xuất hiện trên phương diện truyền động, động cơ SR cho thấy những ưu điểm sau:

i) Higher efficiency : Hiệu suất cao hơn

ii) More power per unit weight and volume : Cùng một khối lượng

và thể tích nhưng mạnh hơn

iii) Very robust because rotor has no windings or slip rings: Rất

mạnh mẽ bởi vì rotor không có cuộn dây hoặc vành trượt

iV) Can run at very high speed (upto 30,000 rpm) in hazardous c:

có thể chạy ở tốc độ rất cao (lên đến 30.000 rpm) trong môi trường bất lợi

V) Has versatile and flexible drive features: đa năng và đặc tính

truyền động linh hoạt.

Vi) Four-quadrant operation is possible with appropriate drive

circuitry: hoạt động bốn góc phần tư có thể kết hợp mạch điện điều

khiển tương thích.

However, the drawback are that it is: tuy nhiên, nhược

điểm của nó là:

(i) Relatively unproven : lý thuyết tương đối

(ii) Noisy: ồn

(iii) Not well-suited for smooth torque production:

không phải là công cụ tốt cho việc tạo ra momem mịn

d) Applications: ứng dụng

Even though the SR technology is still in its infancy, it has been successfully applied to a wide range of applications such as:

mặt dù công nghệ SR vẫn còn rất mới nhưng nó đã được

áp dụng thành công trong nhiều ứng dụng như:

General purpose industrial drive:Thông dụng trong điều khiển công nghiệp

Traction: Lực kéo.

Domestic appliances like food processors,

vacuum cleaners and washing etc., :

Thiết bị gia dụng như chế biến thực phẩm, máy hút bụi và giặt, vv.

Office and business eqipment:

Trong văn phòng và các máy thương mại.

VR Stepper Motor SR Motor

1 It rotates in steps quay từng bước

2 It is designed first and foremost for

open-loop operation là thiết kế đầu tiên và hang đầu về điều khiển vòng hơ

3 Its rotor poles are made of

ferromagnetic material Các cực của rotor được làm bằng vật liệu sắt từ

4 It is capable of half-step operation

and microstepping Nó có khả năng hoạt động nửa bước và vi bước.

5 Has low power rating Có công suất

thấp.

6 Has lower efficiency Có hiệu suất

thấp

It is meant for continuos rotation quay liên tục

Closed-loop control is essential for its optimal working Điều khiển vòng kín là điều cần thiết để hoạt động tối ưu nhất

Its rotor poles are also made of ferromagnetic material Các cực của rotor cũng được làm bằng vật liệu sắt từ

It is not designed for this purpose Nó không được thiết kế với mục đích này

Has power ratings upto 75kW (100hp) có công suât lên đến 75kW (100hp)

Has higher overall efficiency Có tổng hiệu suất cao.

39.20 Comparison between VR stepper Motor and SR

39.21 The Resolver

In many ways, it is similar to a synchro but differs from it in the following respects :

(i) Electrical displacement between stator windings is 90º and not 120º

(ii) It has two stator windings and two rotor windings (Fig 39.24) (iii) Its input can be either to the stator or to the rotor

(iv) They are usually not used as followers because their output voltage is put to further use

3.21 Máy đo góc

Trong nhiều trường hợp,máy đo góc tương

tự như máy điện đồng bộ nhưng nó khác nhau ở

một số điểm sau:

i) 2 cuộn dây stator được đặt lệch 90⁰ không là 120⁰

ii) Có 2 cuộn dây ở stator và rotor cũng có 2

cuộn dây tương tự

iii) có thể cấp nguồn vào stator hoăc rotor

thường thì chúng không được sử dụng điện áp đầu

ra của nhau để cấp điện áp cho đầu vào của cuộn kia,vì đầu ra chúng còn được sử dụng tiếp tục

(a) Construction

The main constructional features and the symbol for a

resolver are shown in Fig 39.24 There are two stator

windings which are wound 90º apart In most applications, only one stator winding is used, the other being

short-circuited The two rotor winding connections are brought out through slip rings and brushes

Cấu tạo

Cấu tạo chức năng mạch điện và kí hiệu của bộ thiết bị

đo góc được hiển thị trên hình 39.24

2 cuộn dây stator cắt nhau 90⁰

Trong hầu hết các ứng dụng chỉ có một cuộn dây stator được

sử dụng, còn các cuộn dây khác được nối ngắn mạch,hai đầu cuộn dây rotor được đưa ra ngoài và kết nối với vành trượt và chổi than.

b) Applications

Resolvers find many applications in navigation and height determination as shown in Fig 39.25 (a) and (c) where Fig 39.25 (b) provides the key.

ứng dụng

Bộ đo góc được tìm thấy trong nhiều ứng dụng để điều hướng và xác định

độ cao như trong hình 39.25a/c tại hình 39.25 b ta thấy nó rõ ràng hơn.

(i) Navigation Application

As shown in Fig 39.25 (a), the purpose is to determine the distance D to the destination Suppose the range R to a base station as found by a radar ranging device is 369 km The angle θ is also determined directly If the amplifier scale is 4.5 V per 100 km, the range would be represented by

369 × (4.5 / 100) = 16.6 V Further suppose that angle θ is found to be

52.5º Now, set the resolver at 52.5º and apply 16.6 V to rotor terminals

R 3 R 4 The voltage which appears at terminals S 1 S 2 represents D If we

assume K = stator turns / rotor turns = 1, the voltage available at S 1 S 2 will

be = 16.6 / cos 52.5º = 16.6 / 0.6088 = 27.3 V Since 4.5 V represents 100

km, 27.3 V represents 27.3 × 100 / 4.5 =607 km

i)ứng dụng chuyển hướng

hình 39.25 mục đích là để xác định từ khoảng cách D đến đích,

Giả sử trong phạm vi R trạm gốc tìm thấy một thiết bằng radar với

khoảng cách đo được là 369km.Góc ϴ được xác định trực tiếp.

Nếu phạm vi của bộ khuếch đại là 4.5 V ứng với 100km,thì khoảng cách này sẽ được quy đổi là : 369x(4.5/100)=16.6 V.

Tiếp tục giả sử góc ϴ được tìm thấy là 52,5 ⁰.bây giờ, thiết lập phân tích tại 52,5 ⁰ và đặt 16,6 V tới đầu rotor R ₃ R ₄ điện áp xuất hiện ở đầu S ₁ S ₂ tương ứng cho D nếu chúng ta giả sử K = vòng stator / rotor vòng = 1, điện áp tại S ₁ S ₂ sẽ bằng 16.6/cos52.5 ⁰ =

16.6/0.6088 = 27,3 V 4.5v tương ứng cho 100 km, vậy 27.3v tương ứng là 27,3 x 100/4.5 = 607 km.

(ii) Height Determination

Suppose the height H of a building is to be found First of all, the oblique distance D to the top of the building is found by a range

finder Let D = 210 m and the scale of the amplifier to the resolver

stator be 9 V per 100 m The equivalent voltage is 9 × 210 / 100 = 18.9 V This voltage is

Suppose the angle θ read from the resolver scale is 61.3º The

height of the building is given in the form of voltage which appears across the rotor

Assuming stator / rotor turn ratio as unity and the same amplifier ratio for the rotor output, the voltage

Hence, H = 16.6 × 100 / 9 = 184 m It would be seen that in using the resolver, there is

no need to go through trigonometric calculations because the answers come out

directly

i) Xác định Chiều cao

Giả sử ta có chiều cao của một tòa nhà là H.đầu tiên, xác định độ dài D của đường xiên lên đỉnh tòa nhà bằng một công cụ đo khoảng cách Cho D = 210 m và độ của lớn các bộ khuếch đại đầu vào stato phân giải được 9 V trên 100 m.Điện áp tương đương là 9x210/100

= 18,9 V điện áp này được áp dụng cho đầu vào stato là S ₁S ₂ của

bộ đo góc giả sử góc ϴ có độ lớn từ bộ đo góc là 61,3.chiều cao của tòa nhà được xác định bằng giá trị điện áp trên thiết bị đầu

cuối rôto R ₁R ₂.

Giả sử số vòng stato / rôto có tỷ lệ duy nhất và cùng tỷ lệ khuếch đại đầu ra rotor ,điện áp trên R ₁ ₂ R = 18,9 x sin61.3 = 16.6V.

Do đó , H = 16.6x100 / 9 = 184m.

Điều đó cho thấy việc sử dụng bộ đo góc, không có cần phải thực hiện các phép tính lượng giác vì kết quả sẽ nhánh chống xác định.