Motorul Sincron cu Magneți Permanenți

Licență
9.3/10 (3 voturi)
Domeniu: Electrotehnică
Conține 2 fișiere: docx, pptx
Pagini : 89 în total
Cuvinte : 14159
Mărime: 2.67MB (arhivat)
Cost: 10 puncte
Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iași Facultatea de Inginerie Electrică Energetică și Informatică Aplicată

Cuprins

Cuprins

Memoriu justificativ 3

Cuprins 4

1. Considerații generale privind mașinile electrice 6

1.1. Noțiuni generale 6

1.2. Elemente constructive de bază ale mașinilor electrice 6

1.3. Clasificarea mașinilor electrice 8

1.4. Caracteristici ale diferitelor tipuri de motoare 11

2. Magneți permanenți utilizați în construcția mașinilor electrice 12

2.1. Istoria timpurie a magneţilor permanenţi 12

2.2. Proprietățile magneților permanenți 13

2.2.1. Alnico 14

2.2.2. Ferite 14

2.2.3. Magneți din pământuri rare 14

2.3. Parametrii magneților permanenți 15

3. Construcția motoarelor sincrone cu magneți permanenți 18

4. Caracteristici de funcționare 25

5. Particularitățile pornirii unui motor sincron cu magneți permanenți 28

6. Modelarea unui sistem cu motor sincron cu magneți permanenți 30

6.1. Modelarea detaliată a unui motor sincron cu magneți permanenți 30

6.2. Transformata Park și modelarea dinamică d q 31

6.3. Circuitul echivalent al unui motor sincron cu magneți permanenți 32

7. Controlul sistemelor cu motoare sincrone cu magneți permanenți 33

7.1. Controlul cu orientare după câmp (FOC) 33

7.1.1. Schema de bază pentru controlul cu orientare după câmp 35

7.1.2. Sesizarea curenților 37

7.1.3. Pornirea motorului 37

7.2. Modularea în lățime a impulsului în spațiul vectorial (SVPWM) 38

7.3. Estimarea vitezei și poziției rotorului 40

7.3.1. Estimator de tip PLL 41

7.4. Regulatoare PI 44

7.5. Funcționarea la cuplu constant 46

7.6. Funcționarea cu slăbire de câmp 46

7.6.1. Principiul funcţionării cu slăbire de câmp 46

7.6.2. Funcţionarea cu slăbire de câmp a motoarelor cu magneți permanenți 47

7.6.3. Limitări practice 49

7.7. Controlul vitezei motoarelor sincrone cu magneți permanenți 51

7.7.1. Implementarea buclei de control a vitezei 51

8. Simularea Motorului Sincron cu Magneți Permanenți în Matlab/Simulink 54

8.1. Utilizarea programului Matlab/Simulink 54

8.2. Realizarea unui sistem cu msmp în Simulink 55

8.2.1. Blocul transformatei Park și transformatei Park inversă 56

8.2.2. Circuitul axei d și circuitulaxeiq 57

8.2.3. Blocul cuplului și blocul de viteză 58

8.2.4. Blocul controlului vectorial al curenților de referință 59

8.2.5. Blocul invertorului 60

8.2.6. Sistemul MSMP în Simulink 61

8.3. Rezulate și observații 62

Bibliografie 69

Extras din document

Memoriu Justificativ

Motoarele sincrone cu magneți permanenți au o aplicabilitate în creştere datorită avantajelor sale, precum randamente superioare, fiabilitate, sunt compacte și adecvate condițiilor de lucru. Datorită densităţii sale de mare putere şi dimensiunilor mai mici, motorul sincron cu magneți permanenți a devenit soluţia preferată pentru controlul vitezei şi poziţiei a mașinilor unelte și roboților. Un motor sincron cu magneți permanenți este un motor care folosește magneți permanenți pentru a produce câmpul magnetic din întrefier, în loc de electromagneţi. Aceste motoare au avantaje semnificative, atrăgând interesul cercetătorilor şi a industriei pentru a fi utilizate în multe aplicaţii. Motoarele sincrone cu magneți permanenți sunt utilizate pe scară largă în aplicaţii de putere mică şi mijlocie, cum ar fi echipamente periferice ale calculatoarelor, robotică, sisteme reglabile de viteză, vehicule electrice dar și în mare putere cum ar fi tehnologia aerospațială.

Datorită creşterii de pe piaţă a sistemelor cu motoare sincrone cu magneți permanenți, avem nevoie de instrumente de simulare, capabile să realizeze simulări ale acestor sisteme. Simulările au ajutat procesul de dezvoltare a noilor sisteme, inclusiv acționări cu motoare, prin reducerea costurilor şi a timpului. Instrumentele de simulare au capacitatea de a efectua simulări dinamice a sistemelor într-un mediu vizual, astfel încât să faciliteze dezvoltarea acestora.

În această lucrare, simularea motorului sincron cu magneți permanenți este realizată folosind programul Matlab/Simulink. Controlul vectorial este una dintre strategiile de control de înaltă performanţă pentru mașina de curent alternativ. Scopul lucrării este de a studia punerea în aplicare a controlului vectorial la motorul sincron cu magneți permanenți.

1. Considerații generale privind mașinile electrice

1.1 Noțiuni generale

Prin noţiunea de maşină, în general, se înțelege un sistem tehnic, format din organe şi mecanisme, care execută mişcări determinate pentru efectuarea unui lucru mecanic util, sau pentru transformarea unei forme de energie în energie mecanică sau invers.

După destinaţia lor generală, poartă următoarele denumiri:

- maşini de lucru, acele maşini care efectuează un lucru mecanic util;

- maşini de forţă, acele maşini care sunt utilizate pentru transformarea energiei.

În categoria maşinilor de forţă, intră următoarele categorii de maşini:

- maşini electrice;

- maşini termice;

- maşini hidraulice;

- maşini pneumatice;

- maşini eoliene;

- maşini sonice.

Cea mai importantă categorie de maşini, datorită largii utilizări în diverse domenii, o constituie maşinile electrice. O mașină electrică este un convertor electromecanic, adică transformă energia electrică în energie mecanică când funcționează în regim de motor, sau invers energia mecanică în energie electrică când funcționează în regim de generator. Marea majoritate a maşinilor electrice utilizate în tehnică sunt maşini electrice rotative şi au la baza funcţionarii lor fenomenul de inducţie electromagnetică.

1.2. Elemente constructive de bază ale maşinilor electrice

Indiferent de tipul maşinii electrice, aceasta are două părţi principale şi anume:

- o parte fixă numită stator;

- o parte mobilă numită rotor.

Statorul (inductorul), care este destinat, în general, producerii fluxului magnetic necesar funcţionării maşinii electrice, este format din următoarele elemente componente: carcasă, piese polare, înfăşurări, scuturi.

Rotorul (indusul), în care, de regulă, se induc tensiuni electromotoare, este format din următoarele elemente componente: arborele sau axul rotorului, miezul magnetic, înfăşurări, colector şi lamele de ventilaţie.

Carcasa, reprezintă scheletul pe care se fixează toate elementele componente ale statorului. Se realizează, de regulă sub formă cilindrică şi serveşte şi ca drum de închidere a fluxurilor magnetice.

Scuturile sunt capacele fixate de o parte şi de alta a carcasei. În acestea sunt practicate jugurile (numai la maşinile electrice de putere mică şi medie).

Piesele polare (pe acestea se dispun bobinele de excitaţie) au rolul de a asigura repartiţia uniformă a fluxului magnetic de excitaţie în întrefier. La unele maşini electrice pot exista şi poli auxiliari, realizaţi ca şi cei principali, dispuşi între aceştia şi destinaţi a îmbunătăţi comutaţia maşinii. Polii maşinii pot fi aparenţi sau îngropaţi.

Înfăşurările statorice sunt destinate să producă, de regulă, fluxul magnetic de excitaţie al maşinii respective. Sunt dispuse pe piesele polare, realizate din sârmă de cupru emailat şi izolate faţă de miezul magnetic al statorului şi piesa polară.

Înfăşurările rotorice sunt realizate din conductoare de cupru emailat şi sunt introduse în crestăturile miezului magnetic al rotorului, fiind izolate faţă de acesta din punct de vedere electric.

Periile colectoare asigură legătura electrică între partea fixă şi partea mobilă a maşinii electrice. Sunt realizate din praf de cărbune presat, din grafit presat sau din praf de cupru presat şi sunt montate în casete metalice denumite port perii.

Arborele rotorului, care este realizat din oţel, asigură transmiterea cuplului mecanic între sarcina mecanică şi miezul magnetic al rotorului.

Miezul magnetic al rotorului este realizat din tole de tablă silicioasă cu grosimea de 0,5 mm, fiind fixat pe arbore. Are o formă cilindrică, având la exterior o serie de crestături în care se dispun înfăşurările rotorice.

Colectorul este realizat sub formă de lamele din cupru de secţiune trapezoidală (la maşinile electrice de curent continuu) sau sub formă de inele colectoare (la maşinile electrice de curent alternativ).

Lamelele de ventilaţie sunt prevăzute la unele maşini electrice pentru asigurarea unei circulaţii de aer necesară răcirii.

În afară de aceste elemente componente, orice maşină electrică este prevăzută cu o cutie de borne, montată de regulă pe carcasă, la aceasta făcându-se legăturile electrice atât din interiorul maşinii cât şi cu reţeaua de alimentare sau cu sarcina.

Elementele constructive pot fi diferite ca aspect la diferite tipuri şi puteri de maşini dar vor avea totdeauna aceeaşi utilitate şi funcţie.

Preview document

Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 1
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 2
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 3
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 4
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 5
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 6
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 7
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 8
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 9
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 10
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 11
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 12
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 13
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 14
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 15
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 16
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 17
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 18
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 19
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 20
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 21
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 22
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 23
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 24
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 25
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 26
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 27
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 28
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 29
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 30
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 31
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 32
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 33
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 34
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 35
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 36
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 37
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 38
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 39
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 40
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 41
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 42
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 43
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 44
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 45
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 46
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 47
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 48
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 49
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 50
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 51
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 52
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 53
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 54
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 55
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 56
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 57
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 58
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 59
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 60
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 61
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 62
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 63
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 64
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 65
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 66
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 67
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 68
Motorul Sincron cu Magneți Permanenți - Pagina 69

Conținut arhivă zip

  • Motorul Sincron cu Magneti Permanenti
    • Motorul Sincron cu Magneti Permanenti.docx
    • Motorul Sincron cu Magneti Permanenti.pptx

Alții au mai descărcat și

Studiul unui Motor BLDC

Memoriu justificativ Toate motoarele electrice au un principiu comun de funcționare, conversia energiei electrice în magnetică și din magnetică în...

Mașina Asincronă Trifazată în Regim de Generator Conectat la Rețea și Autonom

MEMORIU JUSTIFICATIV Am ales această lucrare deoarece în contextul energetic actual mondial producerea energiei de la surse neconvenţionale...

Studiul, Proiectarea și Simularea unui Generator Asincron cu Rotor în Scurtcircuit

Memoriu justificativ În ultimii ani se tot încearcă o trecere de la sectorul energetic al lumii deja existent, în general dominat de monopoluri cu...

Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice

Introducere Una dintre cele mai importante probleme ale epocii moderne o reprezintă poluarea atmosferică. Acest fenomen, extrem de complex, a...

Proiectarea unui Sistem - Distribuit de Masurare Bazat pe o Retea de Tip LAN Plan Conexiune Stea pentru Masurarea Temperaturii in 5 Pucte Diferite

TEMA DE PROIECT PROIECTAREA UNUI SISTEM DISTRIBUIT DE MASURARE BAZAT PE O RETEA DE TIP LAN PLAN CONEXIUNE STEA PENTRU MÍSURAREA TEMPERATURII ÎN 5...

Motorul Asincron

Cap. I. Definitie si elemente constructive de baza Motorul asincron este orice motor cu curent alternativ, care la frecventa data a retelei,...

Controlul Proceselor Tehnologice cu Ajutorul Calculatorului

Cap.I ARGUMENT In aceasta lucrare am prezentat tema „Controlul proceselor tehnologice cu ajutorul calculatorului”. Aceasta este structurata in...

Redresarea Curentului Alternativ

Argument Redresorul face parte din familia mutatoarelor, prin care energia electrica de c.a. de frecventa f se transforma in energie electrica de...

Ai nevoie de altceva?