masini cu magneti permanenti

7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti

1/42

Maini sincrone

specialeUtilizarea magneilor permaneni

Maina sincron cu magnei permaneni


2/42

Utilizarea magneilorpermanenin construcia mainilor

electriceGeneraliti


3/42

1

HM

Wm

BMAm

HC

Br

W

r

Caracteristica de magnetizare.

H MBM =Br +0 M

Proprietile magneilorpermaneni

BBs

2

H


4/42

Proprietile magneilor permaneni


5/42

Caracteristicile magneilor

ferite alnico Mn-Al-C Sm-Co Nd-Fe-Br 1,1 1, 1,! 1,"# 1,1

$%B&'oC - ",1! - ","2 - ","( - ","( - ",11$%H &'oC - ",2" - ",2" - ",2" - ",2" - ","Wm $)'m( 2"(" 1"*" #" 1" 2#"

r permeabilitatea relativ de revenire

KTB coeficientul de variatie a induciei

KTH coeficientul de variatie a cmpului

!m energia specific ma"im


6/42

Magnetul permanent ntr-uncircuit magnetic

legea circ+it+l+i magnetic

H M lM +H Fe lFe +H l= 0

eresia coeficient+l+i de sat+ratieH l=1+

KFe Fe

s

H l

legea fl++l+i magneticBM AM =BAK

legat+ra dintre c/m+l si intensitatea c/m+l+i magnetic

HK

=

-B K M

KsM o

#M

#

$e


7/42

Magnetul permanent ntr-un circuitmagnetic

Sc0ema ec0ialent a circ+it+l+i magnetic

#M

#$eM

M

FM

Fe


8/42


coeficientul de permean al circuitului magnetic

=K

m AM L

=

ALM

1=BB

1H

= BrrM

Ks= - Br

M

M

K

K

+

K

Ks

0= - Br

0

1+ Ks M

KK K

K

K

$3 este coeficientul de demagnetiare al circuitului

legt+ra dintre c/m+l 4i intensitatea c/m+l+i magnetic


9/42


Explicativ la punctul de funcionare al magnetului

sat+rat

scri

%52""" C

nesat+rat

BM

%52"" C

HC HM

Br

B

"H


10/42


ind+c6ia magnetic 7n 7ntrefier

B=

B

r

K l K K lM

8ensitatea energiei 7nmagazinate 7n magnet 7n +nct+lde f+nc6ionare a fi

K K K!=

1B"

0

!Br Ks

MMM !

!

H =


11/42

Stabilizarea punctului de funcionare almagnetului

legea circ+it+l+i magnetic 7n caz+l solena6iei de demagnetizare

FdH M lM +H Fe lFe +H l=

eresia caracteristicii de f+nc6ionare a circ+it+l+i magnetic

H - BM= - Fd

lM

M

K

0

HKK

=

-B M

KsM o

%n cazul lipsei solenatiei de demagnetizare


12/42

A2A9

A#

A

Stabilirea punctului de funcionare almagnetului

Magnet+l c+ caracteristica de demagnetizare neliniar

reenire

A1A:

A*

HC

Br

B

"H

Fd'lM Fd'lM

A(

Magnetizat separat

&' &( &) &*

Magnetizat +n main

&, &- . &, &) /

0olenaie e"ternmare

&1 &2


13/42

A:A1

A

A2

Stabilirea punctului de funcionare almagnetului

A( A*

HC Fd'lM

Br

"H

Magnet+l c+ caracteristica de demagnetizare liniar

Magnetizat separatB

&' &( &)

Magnetizat +n main

&, . &,&) / &(

0olenaie e"ternmare

&1 &2


14/42

Maini sincrone cumagnei

permaneni


15/42

Variante constructive funcionare

Dezavantajele ma4inii sincrone 7n constr+c6ie clasic, c+ ecita6ie

electromagnetic, -rezen6a sistem+l+i erii ; inele colectoareentr+ alimentarea ecita6iei 4i

-necesitatea +nei s+rse de c+rent contin++ care oate fi oma4in de c+rent contin++ sa+ +n redresor comandat.

Solutia la +teri mici si medii folosirea magnetilor ermanenti.

O variant clasic-stator+l 7n constr+c6ie normal, adic miez din

tole c+ crestt+ri 4i 7nf4+rare reartizat.-rotor ecita6ia electromagnetic este 7nloc+it c+ ecita6ie

c+ magne6i ermanen6i, eist/nd diferite sol+6ii constr+ctie,


16/42


=?

3

d

d 3

d

Magnetizat paralel

0e adun solenaiile

Hc mic4 Br mare

5oncentrare de flu"

Hc mare4 Br mic


17/42

Variante constructivefuncionare

3

d

dd

d

3

Magnetizare radial=d > =?

Magnei permaneni turnai

3


18/42


3

d

a.


19/42



20/42


Motor sincron c+ magnet ermanent 4i armt+r statoric nesimetricc+ oli g0ear 1, * ; carcasa motor+l+i, c+ lagre 2, : ; olii g0ear( ; oina statoric 0omoolar # ; a+l 4i inel+l rotoric c+ magnet

ermanent ; senzori Hall 9 ; disoziti de alimentare 4i control


21/42

Variante constructivefuncionare

Motor c+ rotor disc d+l+ 4i stator c+ olig0ear1 ; 7nf4+rare ind+s,: ; s+ort de fier,

; g0eareterioar,

2 ; a rotoric, (, ! ; rotor, # ;magne6i magnetiza6i erticalD,* ; g0ear interioar, 9 -magne6i.


22/42

C!mpul magnetic

Magnei permaneni dispui +n +ntrefier la suprafaa miezului6


23/42

C!mpul magnetic

Magnei permaneni +ngropai6


24/42

C!mpul magnetic

Magnei permaneni +ngropai6


25/42

C!mpul magnetic

Modificarea cmpului magnetic +n sarcin


26/42

Modelul matematic al mainiisincrone cu magneipermaneni

E iE

+d

d

id

? +?

i?

i?

8

i8

Aa stator

Aa rotor

7

80

7

80

Sistem de referin6 legat de rotor


27/42

Modelulmatematic

d

?

dt

dt

+ Gd

+ ?+? =


28/42

Modelul matematic

8 8 dt

d+

dt" =< i

+ d8" =< i

+ M?i$

% =[i J+(MM)i i

] ? E d d

dt

dtdJ?

dJ

+? =


29/42

Modelul matematic

n regim staionar, 5 S,-

dac ind+ctiit6ile sincrone d, ? n+ deind de c+rent 4i- fl++rile s+nt constante

+d =


30/42

Modelulmatematic8iagrama ectoriala +S =


31/42

+S )GSJS

[

d?= =2

GS =d( E"

sin2" ]

1

2 1

sin" +% =

Modelul matematic

Cuplul mainii.

8ac se negli)eaz rezisten6a fazei statorice, at+nci 7n regim sta6ionar seo6ine

GSJE = (E"

C+l+electromagnetic

C+l+ de rel+ctan6

%em

%r

%

:# !" 1#" 19"

%

" "


32/42

"#emplu

Ma4ina sincron c+ magne6i ermanen6i dis+4i e eriferia

rotor+l+i a/nd 2 5 : olit+ra6ia nominal nN 5 :""" rot'min,c+rent+l nominal LSN 5 1.9 A,c+l+l nominal %N 5 1.( Nm,

ind+ctiitatea sincron S 5 "."2*# H d ? 5 SD,rezisten6a fazei statorice


33/42

Modelulmatematic

Rrogram+l de sim+lare a f+nc6ionrii motor+l+i +tiliz/nd medi+lMA%AB - SLMLN$


34/42

96* ,6* ':-

:)

:1

:'

'

9

)

,Time .second/

96* ,6* ':*

9

*

,

Time .second/

Oaria6ia c+ren6ilor id aD 4i i? D la alimentare sin+soidalc+ tensi+ne 4i frecen6 red+s.

Modelul matematic$%ezultate simulate


35/42

Comanda mainii sincrone cu magneipermaneniComanda motor+l+i sincron c+ ecita6ie c+ magne6i ermanen6i

se face alic/nd strategia c+nosc+t a comenzii cu orientaredup cmpul rotoric.

Eist 4i sit+a6ii c/nd se ren+n6 la realizarea ortogonalit6ii celordo+ comonente de c/m 4i resecti de c+l+, 4i an+me 7n caz+rile c/nd se

dore4te 7m+nt6irea factor+l+i de +tere sa+ c/nd este necesar o slire dec/m entr+ cre4terea t+ra6iei.

Ln caz+l 7n care cele do+ comonente n+ s+nt erendic+lare,rs+ns+l sistem+l+i este mai lent, c+l+l electromagnetic red+c/nd+-se.

Ln caz+l ma4inii sincrone c+ magne6i ermanen6i comanda se realizeazc+ orientare dup fluxul de excitaie . .

8eci c+rent+l de c+l+ din stator tre+ie s fie e direc6ia aei ? 4i7n consecin6 id ! ".


36/42

Comanda mainii sincrone cu magneipermaneni

Negli)/nd rezisten6a fazei statorice, se o6in ec+a6iile de regim sta6ionar

+S = )GSJS

JS =JE +

)?i?

C+l+l

% =i?JE


37/42


E ? ?J 2JE+ 2 i2

cos=Factor+l de +tere

a cre4terea sarcinii, adic a l+i i?, factor+l de +tere scade 4i

cre4te energia reacti asorit.

Rentr+ men6inerea +nei alori accetaile a factor+l+i de +tere,deci a energiei reactie cer+tede motor, tre+ie s eiste o comonentde c+rent e direc6ia aei d c+ caracter demagnetizant .

@n aceast sit+a6ie c+l+l n+ mai este maim 4i rs+ns+l motor+l+i estemai lent.


38/42


Sistem de ozi6ionare c+ comand d+ fl++l rotoric c+

motor sincron c+ magne6i ermanen6i

+ $(Q Q)dtiQ=(Q Q)$

i?Q


39/42


& u&

2 +L2i2'

# #

=

R+lsa6ia statoric - turaia rotorului la sincronism

-se ede c la tensi+ne constant t+ra6ia maim osiil deinde de c+l+,deci de c+rent+l i?.

-Rentr+ cre4terea t+ra6iei maime osiile tre+ie red+s fl++l rintr-ocomonent demagnetizant de fl+ statoric dat de +n c+rent id ".

Comanda c+ orientare d+ c/m se oate realiza fr +tilizarea +n+itrad+ctor de ozi6ie, c/nd aceasta se estimeaz din alorile ms+rate ale

c+rent+l+i 4i tensi+nii de intrare.Eist diferite strategii.Strategia de comand c+ control+l direct al c+l+l+i 8%C 5 direct tor?+econtrolD este 4i ea alicail 7n caz+l motor+l+i sincron c+ magne6i ermanen6i.


40/42


8iagrama loc a sistem+l+i de control entr+ ac6ionarea

+n+i e0ic+l electric c+ RMHM


41/42

&ibliogra'e

#ir$ %.& 'iorel (.).& T(n t)e s*nc)ronous mac)ine d*namic e)a,iourmodelingT, Rroc. of LCEM U!:, Raris, ol. LL, . 1(:-1(9.

*enne+erger S.& T%esign and de,elopment of permanent magnets*nc)ronous

motor for a )*rid electric ,e)icle dri,eT, %ez de doctorat, e+enBelgiaD,!!9.,uao -& et al., TAial flu circumferential current permanent magnet .AF//

mac)ineT, Rroc. of LEEE - LAS Ann+al Meeting, St. o+is SAD, 1!!9, . 1::-#1.,i& .& T%esign and control of a ne class of doul* salient permanent-magnetmac)inesT, %ez de doctorat, niersitV of Wisconsin, Madison SAD, 1!!#./gureanu 0.& 'asile 1.& T&er,omotoare fr perii tip sincronT, Ed. %e0nic,B+c+re4ti, seria Ma4ini 4i aarate electrice, 1!!".

/oczala *. et al., T'le2trisc)e Kleinmotoren3 "ir2ungseise4 Bauformen4'igensc)aften- Hineise fur den 'insatT, Eert Oerlag, 1!!(.23illips S./.& /e3regan .& T%*namic models for control ofmicromotors54

8igest of Raers of oernment Microcirc+it Alications Conference, NeXYrleans SAD, 1!!(, . ("*-(1".

Soong 4.,.& Staton D.).& /iller 5.-..& 5%esign of a ne aiall*-


42/42

&ibliogra'e

Sza+$ ,.& 'iorel (.).& C3iu (oana& %ov6cs 7.. TA no,el doule salient permanentmagnet linear motorT, Rroc. of RCLM U!!, NZrnerg ermaniaD, ol. Lntelligent

Motion, 1!!!, . 29#-2!".'iorel (.)& #ir$ %.).& 56ermanent-magnet s*nc)ronous motor simplified field-circuit modelT, Rroc. of Electromotion U!#, Cl+), . 192-19*.'iorel (.).& C3iu (oana& 0adu /i3aela& T%oule salient permanent magnetgeneratorsT, Rroc. of RCLM U!!, ol. Lntelligent Motion, . 1*-1*1.

'iorel (.).& C3iu (oana& Cior+a 0.C.& T(n t)e four p)ases doule salientpermanent magnet motors performance e,aluationT, Rroc. of LCEM U!9, Lstam+l,ol. LL, . 119:-11!".

'iorel (.).& 5omescu (linca& #ir$ %.& 0adu /i3aela& T7adial 8 flu doulesalient permanent magnet mac)ines time domain simulationT, Rroc. ofERE- REMC U2""", ol. #, . 1(*-1:2.4e3 *.& /a8 *.& S3ala+8 /., THig)l* effecti,e magnetic circuits forpermanent magnet ecited s*nc)ronous mac)inesT, Rroc. of LCEM[!", ol. (,. 1":"-1":#.eadon 24.*.& eadon ).4, THandoo2 of small electric motorsT, McraX-Hill, NeX \or], 2""1.

masini cu magneti permanenti

Documents