Download - Masini Cu Magneti Permanenti
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
1/42
Maini sincrone
specialeUtilizarea magneilor permaneni
Maina sincron cu magnei permaneni
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
2/42
Utilizarea magneilorpermanenin construcia mainilor
electriceGeneraliti
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
3/42
1
HM
Wm
BMAm
HC
Br
W
r
Caracteristica de magnetizare.
H MBM =Br +0 M
Proprietile magneilorpermaneni
BBs
2
H
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
4/42
Proprietile magneilor permaneni
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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
#
$e
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
7/42
Magnetul permanent ntr-un circuitmagnetic
Sc0ema ec0ialent a circ+it+l+i magnetic
#M
#$eM
M
FM
Fe
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
8/42
Magnetul permanent ntr-un circuitmagnetic
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
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
9/42
Magnetul permanent ntr-un circuitmagnetic
Explicativ la punctul de funcionare al magnetului
sat+rat
scri
%52""" C
nesat+rat
BM
%52"" C
HC HM
Br
B
"H
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
10/42
Magnetul permanent ntr-un circuitmagnetic
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 =
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
14/42
Maini sincrone cumagnei
permaneni
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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,
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
16/42
Variante constructive funcionare
=?
3
d
d 3
d
Magnetizat paralel
0e adun solenaiile
Hc mic4 Br mare
5oncentrare de flu"
Hc mare4 Br mic
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
17/42
Variante constructivefuncionare
3
d
dd
d
3
Magnetizare radial=d > =?
Magnei permaneni turnai
3
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
18/42
Variante constructive funcionare
3
d
a.
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
19/42
Variante constructive funcionare
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
20/42
Variante constructive funcionare
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
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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.
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
22/42
C!mpul magnetic
Magnei permaneni dispui +n +ntrefier la suprafaa miezului6
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
23/42
C!mpul magnetic
Magnei permaneni +ngropai6
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
24/42
C!mpul magnetic
Magnei permaneni +ngropai6
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
25/42
C!mpul magnetic
Modificarea cmpului magnetic +n sarcin
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
27/42
Modelulmatematic
d
?
dt
dt
+ Gd
+ ?+? =
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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
+? =
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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 =
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
30/42
Modelulmatematic8iagrama ectoriala +S =
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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"
%
" "
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
33/42
Modelulmatematic
Rrogram+l de sim+lare a f+nc6ionrii motor+l+i +tiliz/nd medi+lMA%AB - SLMLN$
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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 ! ".
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
37/42
Comanda mainii sincrone cu magneipermaneni
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.
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
38/42
Comanda mainii sincrone cu magneipermaneni
Sistem de ozi6ionare c+ comand d+ fl++l rotoric c+
motor sincron c+ magne6i ermanen6i
+ $(Q Q)dtiQ=(Q Q)$
i?Q
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
39/42
Comanda mainii sincrone cu magneipermaneni
& 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.
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
40/42
Comanda mainii sincrone cu magneipermaneni
8iagrama loc a sistem+l+i de control entr+ ac6ionarea
+n+i e0ic+l electric c+ RMHM
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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*-
-
7/26/2019 Masini Cu Magneti Permanenti
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.