3 fazlı asenkron elektrik motorunun mekanik tasarımı.
Jakarta da dahil olmak üzere evlerimizin etrafındaki havanın artık mümkün olmadığı, günlük soluduğumuz havada çok fazla tehlikeli Partikül Madde 2.5'in bulunduğu, dünyanın iklim koşullarının önemli bir kalite düşüşü yaşadığı yadsınamaz. Sadece klima değil, benzin ve dizel gibi işlenmiş petrole olan yüksek talep, Endonezya'nın 2018'de günde 393,000 varil olduğu yerde ithalat yapmasına neden oluyor. Tabii akaryakıt ihtiyacını karşılamak için harcanan bütçe az değil ve Endonezya'nın petrol stokunun da azaldığı düşünülürse önümüzdeki birkaç yıl azalmayacaktır. Bu sorunlara dayanarak, Universitas Indonesia, Elektrikli Otobüs adı verilen çevre dostu bir ulaşım inşa etmeye kararlıdır. Bu Elektrikli Otobüs, 3 fazlı bir asenkron motor şeklinde bir ana hareket ettiriciye sahiptir. Bu makaledeki yazar, The Bus'ta kullanılan bir elektrik motoru tasarımı oluşturmak için araştırma yapıyor, böylece motor tasarım özelliklerine uygun performans üretebilir.
Kutup fazlı modülasyonlu (PPM) çok fazlı asenkron motor (MIM) sürücüleri, genişletilmiş bir hız-tork aralığında yüksek verimlilikle sabit güç çalışması ve yüksek güvenilirlik gibi nedenlerden dolayı Elektrikli araç(EV) uygulamaları için uygundur. Kutup-Faz modülasyonu kullanılarak, bu yazıda EV uygulamaları için 45:1:3:5:9 hız oranlarına sahip 15 fazlı sincap kafesli bir asenkron motor (IM) sürücüsü önerilmiştir. 45 stator yuvalı önerilen 90 fazlı IM sürücü, beş farklı kutup fazı kombinasyonunda çalışabilir, yani 45 fazlı 2 kutuplu, 15 fazlı 6 kutuplu, 9 fazlı 10 kutuplu, 5 fazlı 18 -kutuplu ve 3-fazlı 30-kutuplu. Yukarıdaki beş kombinasyon, bu MIM sürücüsünün, geleneksel EV'deki mekanik dişli sistemini ortadan kaldıran EV uygulamaları için uygun olmasını sağlar. Bu, aracın boyutundan ve ağırlığından tasarruf etmek için yardımcı olabilir. Bu MIM sürücüsü, düşük hızlarda hızlanma ve eğimli rotaları başlatmak için yüksek tork sunar ve tipik beş vitesli IC motoruna benzer şekilde orta ve yüksek hızlı seyir için yüksek güç sağlar.
İki dönüştürücü kullanarak tek fazlı bir besleme sistemine bağlı üç fazlı bir asenkron motorun çalıştırılması sorunu tartışılmıştır. Farklı motor güç değerleri için başlangıç torku ve minimum dengesizlik gereksinimlerine özel dikkat gösterilir. Burada, motorun tam yük koşullarında minimum dengesizlik faktörleriyle başlamasını sağlamak için dönüştürücülerin başlangıç ve çalışma boyutlarının hesaplanmasıyla ilgili yeni bir yaklaşım önerilmektedir. Bu boyutlar ayrıca geniş bir uygulanabilir aralıkla motor gücünün fonksiyonları olarak modellenmiştir. Birinci dönüştürücü boyutlarının anahtarlama anını belirleme yöntemi de tanıtılmış ve modellenmiştir. Önerinin geçerliliğini araştırmak için farklı asenkron motorlar üzerinde sayısal uygulaması yapılmıştır. Sonuçlar, normal çalışma koşulları sırasında yüzde 5.8'lik makul bir minimum dengesizlik faktörünü kanıtlıyor. Ayrıca, yeterli bir başlangıç torkunun en azından tam yük değerine eşit olduğunu da gösterirler.
Yöntem, blok komütasyon kullanmayı ve elektrik motorunu, komütasyon açısı 180 dereceden az ve 120 dereceden büyük olacak şekilde çalıştırmayı içerir. İki veya üç fazın (P1-P3) sıfır olmayan bir faz gerilimine sahip olduğu, her birinde eşit süreye sahip doğal sayıda ardışık durum tanımlanır. Durum süresi motor hızından ve kutup sayısından türetilir. Aşağıdakiler için de bir Bağımsız talep dahildir: fırçasız 3 fazlı bir elektrik motoru.
XNUMX. Bir mahfaza, mahfazaya monte edilmiş bir stator, statora göre dönebilir şekilde monte edilmiş bir rotor ve rotorun statora göre bir pozisyonunu temsil eden bir sinyal vermek üzere konfigüre edilmiş ve düzenlenmiş bir pozisyon algılama sistemi içeren çok fazlı bir elektrik motoru. Konum algılama sistemi, rotora göre monte edilmiş bir döner eleman ve döner elemana göre monte edilmiş çok sayıda dijital sensör içerir. Çok sayıda dijital sensörden en az ikisi, bir kareleme çıkış sinyali oluşturmak üzere konfigüre edilir ve düzenlenir. Çok sayıda dijital sensör, rotorun statora göre bir konumunu saptamak için döner parçanın ayrı bölümlerini algılamak üzere yapılandırılır ve düzenlenir.
Önerilen yöntem, bir asenkron motordaki stator akımlarının (id ve iq) d-q ekseni bileşenlerinde bulunan yüksek frekanslı alt bant (HFSB) içeriklerinin büyüklüklerinin ve fazlarının çıkarılmasına dayanmaktadır. İstenen büyüklükler ve fazlar, modüle edilmiş bir filtre bankası tarafından gerçekleştirilen fazlet çerçeveleri kullanılarak id ve iq işlenerek çıkarılır. Bu filtre bankası, katsayıları biortogonal fazlet temel fonksiyonları ile belirlenen altı adet sayısal yüksek geçiren filtre kullanılarak tasarlanmıştır. Çıkarılan HFSB içerikleri, hataların doğru ve hızlı bir şekilde algılanmasını sağlayabilen imza bilgileri sağlar. Fazlet tabanlı elektrik arızası tespit yöntemi, dijital uygulama için bir prosedür haline getirilmiştir. Önerilen yöntemin performansı, farklı çalışma koşulları altında iki farklı asenkron motor sürücüsünden toplanan stator akımları için çevrimdışı olarak değerlendirilir. Çevrimdışı test sonuçları, küçük bir hassasiyetle elektrik arızalarının doğru, güvenilir ve hızlı bir şekilde tespit edildiğini gösterir.
Bir iletim hattı açık fazı sırasında güç faktörünü düzelten kapasitörlere sahip bir güç dağıtım hattındaki çok sayıda motor yükünün bağlantısının kesilmesinden kaynaklanan aşırı voltajı açıklar. Aşırı gerilim fenomeni, bir saha testi, bir sabit durum analizi ve bir geçici durum analizi ile incelenir. Deneysel sonuçlar, 6.6 kV açık fazlı bir iletim hattına sahip 22 kV dağıtım hattındaki hattan hat voltajının birim başına 1.7 olduğunu göstermektedir. Aşırı gerilimlere iki tür rezonans neden olur. Biri, güç faktörünü düzelten kapasitörler ile motorların ikincil yan empedansı arasındaki doğrusal devre rezonansıdır. Empedansın pozitif bileşenleri ile negatif bileşenleri arasındaki fark rezonansı üretir. Diğeri, güç faktörünü düzelten kapasitörler ile bir transformatörün doymuş reaktansları arasındaki doğrusal olmayan devre rezonansıdır.
Bu modül kontrolsüz bir doğrultucu devresi, buck dönüştürücü devresi ve üç fazlı asenkron motoru tahrik eden üç fazlı evirici devresinden oluşur. Modül, şebekeye bağlı bir kaynaktır, üç fazlı doğrultucu devresi, üç fazlı varyak çıkışı ile 200 Vdc arasında yönetilir. Daha sonra DC çıkış doğrultucu devresi buck dönüştürücü devresine bağlanır, böylece DC çıkışı giriş olarak invertör üç fazını kullanır ve bu da 100 Vac'a voltaj verir. Üç fazlı bir asenkron motoru çalıştırmak için invertör çıkış voltajı. İnverter MOSFET'lerini tetiklemek için kullanılan anahtarlama tekniği, 180 iletimli PWM (Pulse Width Modulated) voltaj anahtarlama modudur. PWM sinyal üretimi, mikrodenetleyici ATmega 8535 aracılığıyla kontrol edilir.
Bu makale, biri Y bağlantı tipine ve diğeri bağımsız tipe sahip iki tip 3 fazlı BLDC motorunu modellemekte ve simülasyonunu göstermekte, özelliklerini karşılaştırmaktadır. Simülasyon sonucunda bağımsız 3 fazlı BLDC motorun faz gerilimi Y bağlantılı üç fazlı BLDC motordan daha yüksektir. Stator direnci ve endüktans kararlı olduğunda, yüksek faz voltajı maksimum faz akımında bir artışa neden olur ve seri olarak artması maksimum tork artışına neden olur. Ayrıca bağımsız BLDC motorun faz akımı kontrol edilerek bağımsız fazlı BLDC motorun akım darbesinin azaldığı bulunmuştur.
Düşük hız koşulu altında, elektrikli araçlar için sabit mıknatıslı senkron motorun (PMSM) kontrol sistemi algılama doğruluğu problemini çözmek için kullanılan PLL teknolojisine dayalı gerçek zamanlı rotor pozisyonu izleme ve tahmin yöntemi önerilmiştir. Yüksek frekanslı sinyal dalgalanmasının kontrol prensipleri analiz edilir ve rotor tahmini senkron dönen referans çerçevesi altında üç fazlı PMSM'nin matematiksel modeli kurulur. Faz kilitli döngünün (PLL) temel prensipleri analiz edilir. Faz kilitli döngüye dayalı olarak, bir rotor konumu tahmin yöntemi tasarlanmış ve analiz edilmiştir. Son olarak sensörsüz kontrol sisteminin simülasyon modeli kurulmuş ve simülasyon deneyi gerçekleştirilmiştir. Simülasyon deney sonuçları, PLL'ye dayalı sensörsüz kontrolün, doğru rotor konumlarını ve mükemmel kontrol kabiliyetini elde edebileceğini göstermektedir. Bu nedenle, PLL'ye dayalı rotor konumları tahmin yöntemi, elektrikli araç tahrik motorunun sensörsüz kontrolü için ideal bir yöntemdir.
Buluş, benzer, m-fazlı kısmi sarım sistemlerine bölünmüş ve birbirine paralel bağlı toplam am güç dönüştürücü köprü kollarına bağlanan, seçilebilir, çok fazlı bir stator sargısına sahip güç dönüştürücü çalışması için bir elektrik motoruna ilişkindir. dc tarafı. Kısmi sargı sistemleri galvanik olarak ayrıldığından ve sabit yıldız veya çokgen dizide düzenlendiğinden, nispeten az anahtarlama kontağı ile stator sargısını seçmek mümkündür, bu sayede sargıyı değiştirmek için her bir kısmi sistemin en az bir bağlantı noktası bağlanabilir. ayrı bir anahtarlama bileşeni aracılığıyla başka bir kısmi sistemin faz konumu açısından taban tabana zıt bir bağlantı noktası.
Bir elektrik motoru sistemi, bir motor mahfazasını ve motor mahfazasının içine yerleştirilmiş bir stator çekirdeğini içerir. Stator göbeği, sıvıyı içinden geçirmek için bir arka demir ısı eşanjörü içerir. En azından kısmen bir sıvı soğutucu kaynağı ile sıvı iletişiminde olan ve bir soğutma karışımını kabul edecek şekilde yapılandırılmış olan arka demir ısı eşanjörünün bir birinci bölümünde a bir sıvı girişi tanzim edilmiştir. Arka demir ısı eşanjöründen bir gaz soğutucuyu çıkarmak için arka demir ısı eşanjörünün ikinci bir bölümünde bir sıvı çıkışı düzenlenir, böylece sıvı soğutucu stator çekirdeğinden enerji alarak arka demir ısı eşanjöründeki gaz soğutucuya dönüştürülebilir. gaz soğutma sıvısı çıkıştan çıkar ve böylece stator çekirdeğinden ısıyı uzaklaştırır.
XNUMX. Bir mahfaza, mahfazaya monte edilmiş bir stator, statora göre dönebilir şekilde monte edilmiş bir rotor ve rotorun statora göre bir pozisyonunu temsil eden bir sinyal vermek üzere konfigüre edilmiş ve düzenlenmiş bir pozisyon algılama sistemi içeren çok fazlı bir elektrik motoru. Konum algılama sistemi, rotora göre monte edilmiş bir döner eleman ve döner elemana göre monte edilmiş çok sayıda dijital sensör içerir. Çok sayıda dijital sensörden en az ikisi, bir kareleme çıkış sinyali oluşturmak üzere konfigüre edilir ve düzenlenir. Çok sayıda dijital sensör, rotorun statora göre bir konumunu saptamak için döner parçanın ayrı bölümlerini algılamak üzere yapılandırılır ve düzenlenir.
Hem ayrık fazlı hem de kapasitör yolverme motorlarını içeren tek fazlı elektrik motorları için bir yolverme devresi, motorun yolverme sargısına seri olarak bağlanmış bir kapı kontrollü katı hal anahtarı içerir. Bir darbe transformatöründen gelen doğrultulmuş referans darbeleri, katı hal anahtarı için geçiş akımı sağlamak üzere bir birinci transistörü açmak üzere üretilir. Başlangıçta, motor sıfır rpm'de enerjilendiğinde, başlatma sargısı akımı sıfır akım seviyesinden geçtikten sonra, anahtarı her yarım çevrimi yürütmek ve başlatma sargısına enerji vermek üzere geçitlemek için anahtarda darbeler alınır, ancak motor hızlanırken, darbeler, başlangıç sarma akımı sıfır geçişine göre daha erken ve daha erken alınır, seçilen bir hızda darbeler, başlangıç sarma akımı sıfır geçişinden önce anahtarda alınana kadar, anahtarın artık geçitli iletken olmamasına neden olur. Bu meydana geldiğinde, anahtardaki voltaj yükselir.
Gerilim/frekans dönüştürücü kontrollü tek fazlı veya çok fazlı elektrik motorunu kontrol etme yöntemi, faz akımının sıfır geçişi ile içsel indüksiyon tarafından üretilen voltaj arasındaki sapma yoluyla EMF ve BEMF arasındaki faz kaymasını değerlendirir ve yeniden ayarlar. Dönüştürücünün frekansı buna göre. İçsel indüksiyonun ölçümü, ilgili fazın akım rotalarının sıfır geçişinde gerçekleştirilir, burada ölçüm sırasında faz, besleme şebekesinden ayrılır.
Bir elektrik motoru kontrol devresi, özellikle bir ayrık fazlı motor için, bir sıcaklığa duyarlı anahtar seri olarak sağlanırken, motor çalıştıktan sonra başlatma sargısını devreden büyük ölçüde çıkarmak için başlatma sargı devresine bir pozitif sıcaklık katsayılı direncin araya yerleştirildiği bir elektrik motoru kontrol devresi aşırı yüklendiğinde motorun enerjisini kesmek için motorla. Pozitif sıcaklık katsayılı direnç elemanı, direnç elemanı önceden belirlenmiş bir sıcaklığın üzerinde olduğunda sıcaklığa duyarlı anahtarın açık bir konumdan kapalı bir konuma etkinleşmesini önleyen, bununla ilişkili bir sıcaklığa duyarlı elemana sahiptir.
Her biri uzun, ince bir silindirik rotorla birlikte çalışan birinci ve ikinci alan bobinlerine sahip küçük iki fazlı bir motor. Rotor, yalnızca tek bir çift çıkıntısız rotor kutbu ile donatılmıştır ve uzunluk-çap oranı avantajlı olarak en az yaklaşık 2.5 olan bir çapa sahiptir. Bir stator kutup parçası düzeneği, rotor ile manyetik akı ilişkisi içindedir ve sırasıyla birinci ve ikinci alan bobinleri ile işbirliği yapan birinci ve ikinci çıkıntılı stator kutup takımlarını içerir. Her sette yalnızca iki belirgin stator kutbu vardır ve stator kutupları yaklaşık doksan elektrik derecesiyle açısal olarak birbirinden ayrılmıştır. Bazı düzenlemelerde, birinci takımdaki stator kutuplarından biri ve ikinci takımdaki stator kutuplarından biri, kutup parçası takımının bir parçasını oluşturan tek bir boru şeklindeki parçadan rotor eksenine paralel zıt yönlerde uzanır.
Fırçasız, üç fazlı bir DC motor için bir kontrol yöntemi. Bir rotorun dönmesiyle indüklenen bir voltaj, bir birinci örneklenmiş voltaj değeri üretmek için bir ilk beklenen sıfır geçiş değerinde örneklenebilir. Önceden çok sayıda beklenen sıfır geçiş değerinde örneklenen voltaj değerleri ve ilk örneklenen voltaj değeri dahil olmak üzere çok sayıda örneklenmiş voltaj değerinin bir ortalaması hesaplanabilir. İlk örneklenen voltaj değeri, bir delta sıfır geçiş hatası üretmek için hesaplanan ortalamadan çıkarılabilir. Bir darbe genişliği modülasyonu görev döngüsü, delta sıfır geçiş hatasına göre ayarlanabilir. Darbe genişliği modülasyonu görev döngüsü, rotorun dönme hızını kontrol etmek için kullanılabilir.
Küçük boyut, hafiflik ve kolay bakım gibi temel özelliklere ek olarak, elektrikli araç (EV) motorunun düşük hız bölgesinde yüksek tork üretimine izin veren özelliklere sahip olması ve geniş bir yelpazede gerçekleştirilmesi gerekmektedir. yüksek hızlı bir bölgede sabit güç çalışması. Asenkron motorun (IM) sabit güç çalışma özelliklerini daha da iyileştirme girişiminde, bu makale altı fazlı bir kutup değişimi IM (altı fazlı PCIM) önermektedir. Altı fazlı PCIM, IM'nin hacmini ve akımını artırmadan sabit güç çalışma aralığını daha da genişletir. Altı fazlı PCIM'in temel prensibini ve tork özelliklerini netleştirmek için önce, sarma yöntemi ve mmf dağılımı incelenecektir. Daha sonra, yarı-sinüzoidal dalga yöntemine dayalı bir performans hesaplama yöntemi oluşturularak, gerçek kullanım için yeterli olan oldukça hassas bir performans hesaplamasının fizibilitesi gösterilecektir. Ayrıca maksimum tork karakteristiklerini deney yoluyla netleştirerek.
Devre kesicilerde ve kontaktörlerde kapama sırasında ön vuruş koşulları tarafından üretilen dik gerilim geçişleri, makine sargılarında ciddi dönüşler arası yalıtım stresleri üretir. Ön vuruşlu geçişlerin üretimini simüle eden bir bilgisayar programı açıklanmaktadır. Simülasyon, baralar, anahtarlama cihazı, kablo ve motor sargısı dahil olmak üzere tam bir üç fazlı sistem temsiline dayanmaktadır. Sistem ve anahtarlama cihazı arasındaki karmaşık etkileşim ve ayrıca anahtarlama cihazının üç kutbu arasındaki etkileşim tamamen dikkate alınır. Hesaplamalarda, Fourier dönüşümüne dayanan ve anahtarlama eylemlerini simüle etmek için gerilim ve akım üreteçlerinin bir kombinasyonunu kullanan bir çözüm yöntemi kullanılmıştır.
Beş fazlı tekerlek içi arızaya dayanıklı dahili sabit mıknatıslı (FT–IPM) motor, Elektrikli Araçlar (EV'ler) için uygun olan yüksek verimlilik, yüksek güç yoğunluğu ve yüksek güvenilirlik özelliklerini bir araya getirir. Arıza sonrası işlemi elde etmek için yeni bir düzeltici Sinir Ağları Ters (NNI) kontrol stratejisi önerilmiştir. Bu şemada, NN, FT-IPM motorunun ters modeline yaklaşmak için kullanılır. Bu NNI sistemi ve orijinal motor sürücüsünün birleşimiyle, sözde doğrusal bir bileşik sistem elde edilebilir. Simülasyon, önerilen kontrol stratejisinin hatalı modda mükemmel kontrol performansı sağladığını ve yük bozulmasına karşı iyi bir sağlamlık sunduğunu göstermektedir.
Bir elektrik devresi, bir doğru akım elektrik motorunu aşırı yükten korur. Devrede kalıcı bir mıknatıs statörü, bir komütatör aracılığıyla hareket akımını alan bir rotor, bir kurtarma diyotu ve bir hassas direnç bulunur. Hassas direnç, kurtarma diyotuyla seri halindedir. Güç anahtarı elektrotlarından biri ile bir düğüm noktası arasındaki bir güç anahtarı aracılığıyla kurtarma diyotu ve hassas direnç arasına bir dağıtım voltajı (Uv) uygulanır. Güç anahtarı kontrol elektrodu bir karşılaştırıcı çıkışına bağlanır. Karşılaştırıcının ilk girişi düğüm noktasına bağlanır ve ikinci bir giriş bir eşik değeri vericisine bağlanır. Birinci elektrot, dağıtım voltajı ve düğüm noktası arasındaki bağlantı, önceden belirlenmiş bir eşik değerinin üzerinde kesilir ve voltaj daha düşük bir eşik değerinin altına düştüğünde yeniden kurulur.
Burada, içten yanmalı bir motor için bir gaz kelebeği valfi anlatılmaktadır; gaz kelebeği valfi aşağıdakilerle donatılmıştır: elektrik motorunun bir rotorunun açısal konumunu belirlemek için tasarlanmış üç stator sargısına ve üç açısal konum sensörüne sahip üç fazlı fırçasız bir elektrik motoru; bir valf yuvası; valf yuvasına takılan ve elektrik motorunun itmesi altında valf yuvasının bir açma konumu ile bir kapanma konumu arasında dönmek üzere bir dönme ekseni etrafında dönebilmesi için bir şaft üzerine monte edilen bir döner disk elemanı veya kelebek; elektrik motorunu disk elemanının miline bağlamak için bir dişli şanzıman; ve elektrik motoruna entegre edilmiş üç açısal konum sensörü vasıtasıyla ölçülen, disk elemanının dönme ekseni etrafındaki açısal konumunu geri besleme miktarı olarak kullanan bir geri besleme kontrol mantığına göre elektrik motorunu çalıştırmak için tasarlanmış bir elektronik kontrol ünitesi.
Bir sabit mıknatıslı senkron motorda yetersiz veya eksik bir faz akımının saptanması için bir yöntem sağlanır ve motorun sabit bir kısmına göre birleşik üç fazlı bir faz akımının bir bileşik vektör konumunun belirlenmesini ve bir sektör atamasını içerir. konum. Yöntem, faz akımını sektöre karşılık gelen kalibre edilmiş bir eşik akımıyla karşılaştırmayı ve mutlak değer eşikten düşük olduğunda bir yanıt yürütmeyi içerir. Bir araç, bir enerji depolama cihazı (ESD), sabit mıknatıslı senkron motor olarak yapılandırılmış bir motor/jeneratör, bir voltaj çevirici ve ESD'den sürücüye DC akımı iletmek için bir veriyolu içerir. Bir kontrolör, yetersiz bir faz akımı tespit eder, üç fazlı AC'nin bir akım vektörü konumunu belirler, konuma bir sektör atar ve faz akımının mutlak değeri kalibre edilmiş bir eşikten düşük olduğunda bir yanıt yürütür.
Kalıcı bir bölünmüş kapasitör elektrik motoru, yeni motorun mühendislik, alet, envanter ve diğer üretim maliyetlerini ve potansiyel olarak ölçek ekonomisi yoluyla bilinen tasarımı azaltmak için bilinen bir gölgeli kutuplu motor tasarımının mevcut bileşenleri kullanılarak yapılır. Bilinen motorda yapılan değişiklikler esas olarak farklı sargı devrelerini ve bir kondansatörün eklenmesini içerir. Yeni motor, tek bir anahtar devresi ile tersine çevrilebilir.
