Badanie układu napędowego z silnikiem bezszczotkowym z magnesami trwałymi.pdf

(455 KB) Pobierz
Microsoft Word - Silnik bezszczotkowy.doc
ÆWICZENIE
Badanie uk³adu napêdowego z silnikiem bezszczotkowym
z magnesami trwa³ymi
28383411.004.png
Cel æwiczenia
Celem æwiczenia jest zbadanie przebiegów napiêcia, pr¹du i prêdkoci oraz wyznaczenie
charakterystyk mechanicznych silnika
bezszczotkowego z magnesami trwa³ymi zasilanego ze
specjalizowanego przekszta³tnika tranzystorowego.
2.
Wstêp
Silniki
bezszczotkowe pr¹du sta³ego znane s¹ przede wszystkim jako silniki wykonawcze
mocy u³amkowej. Wraz z rozwojem elektroniki silniki te, o mocy przekraczaj¹cej 1kW,
znajduj¹ coraz szersze zastosowanie w ró¿nego typach napêdów pojazdów elektrycznych. W
tym przypadku jest to napêd bezporedni kó³, bez u¿ycia przek³adni mechanicznej.
Najodpowiedniejszym silnikiem do u¿ycia w tego rodzaju napêdzie jest silnik tarczowy.
Maszyna ta umo¿liwia zamontowanie silnika bezporednio w piacie ko³a. Silniki te
najczêciej s¹ wykonane w wersji, w której stojan jest toroidalnym ¿³obkowanym rdzeniem z
nawiniêtymi konwencjonalnym uzwojeniem, natomiast do jego dwóch stron przylegaj¹
stalowe wirniki tarczowe, na obwodzie, których roz³o¿one s¹ magnesy trwa³e. Najwiêksz¹
sprawnoæ zapewniaj¹ silniki z magnesami trwa³ymi z domieszk¹ metali ziem rzadkich.
Rys. 1. Schemat silnika tarczowego z magnesami trwa‡ymi 1-rdzeæ stojana, 2-uzwojenie stojana, 3-tarcze
wirnika, 4-magnesy trwa‡e
3. Zastosowanie
Silnik, który znajduje siê w KEiME dziêki swej budowie (nawiercone otwory,
umo¿liwiaj¹ce zamocowanie szprych) doskonale nadaje siê do zastosowania w napêdzie
pojazdów elektrycznych. Napêd, w którym zastosowano bezszczotkowy silnik tarczowy pr¹du
sta³ego nie wymaga przek³adni mechanicznych gdy¿ silnik montuje siê bezporednio w
piacie ko³a lub dla uzyskania wiêkszej mocy montuje siê kilka silników na tym samym wale.
Dziêki pominiêciu przek³adni mechanicznej wzrasta sprawnoæ takiego uk³adu i wynosi oko³o
80% [10]. Dziêki stosunkowo niewielkiej rednicy silnika mo¿na go zastosowaæ nie tylko
jako napêd w pojazdach elektryczny, ale tak¿e u¿yæ go do wspomagania pracy ludzkich
1.
28383411.005.png 28383411.006.png
miêni w pojazdach ko³owych o odpowiednio du¿ych piastach w ko³ach np. roweru
elektrycznego.
Rys. 2. Kompletny silnik z magnesami przyklejonymi do pier œ cieni wirnika
4. Budowa wirnika
Wirnik silnika wykonany jest w postaci metalowego piercienia stanowi¹cego zewnêtrzn¹
czêæ silnika. Do piercienia przykrêcone s¹ pokrywy boczne, które zak³adane s¹ na ³o¿yska.
Dziêki temu wirnik mo¿e swobodnie wirowaæ. Do wewnêtrznej strony wirnika przyklejonych
jest dwanacie magnesów trwa³ych. Na rysunku 2-3 przedstawiono budowê wirnika.
Metalowy
pier œ cieæ
Magnesy trwa‡e z
zaznaczonymi
biegunowo œ ci„
Otwory umo¿liwiaj„ce
przymocowanie pokryw
bocznych
Rys.3 . Budowa wirnika
5. Budowa stojana
Stojan stanowi wewnêtrzn¹ czêæ silnika. Zbudowany jest z blachowanego rdzenia, z
którego wystaje dziewiêæ biegunów, na które zosta³y nawiniête uzwojenia. Uzwojenie stojana
jest trójfazowe po³¹czone w gwiazdê z wyprowadzonymi czterema przewodami, pocz¹tkami
uzwojeñ i punktem gwiazdowym uzwojenia. Na rysunku 2-4 przedstawiono schemat
elektryczny uzwojenia stojana.
28383411.007.png 28383411.001.png
Rys. 4. Schemat elektryczny uzwojenia stojana
Litery A, B i C oznaczaj¹ wyprowadzenia koñców uzwojeñ a litera G wyprowadzenie
punktu gwiazdowego uzwojenia.
Blachowany rdzeæ
Punkt
gwiazdowy
uzwojenia
Uzwojenia
nawiniŒta na
bieguny
Bieguny
Rys. 5. Budowa stojana pokazanego wewn„trz wirnika
Na rys. 5 pokazano budowê stojana umieszczonego wewn¹trz wirnika, na ka¿dym
biegunie nawiniête s¹ uzwojenia po³¹czone szeregowo po trzy na jedn¹ fazê.
Zasada dzia³ania
Moment obrotowy w bezszczotkowym silniku pr¹du sta³ego z magnesami trwa³ymi jest
generowany dziêki oddzia³ywaniu pomiêdzy biegunami stojana a magnesami trwa³ymi
umieszczonymi na wirniku. Moment ten mo¿na wyraziæ nastêpuj¹c¹ zale¿noci¹:
m e
= Y
*
d
+
(
Ld
-
Lq
)
*
id
*
iq
(1)
W powy¿szym równaniu wykorzystano uk³ad wspó³rzêdnych dq. Uk³ad ten jest
uk³adem prostok¹tnym i nieruchomym wzglêdem wirnika. Poni¿ej przedstawiono
transformacje z uk³adu wspó³rzêdnych abc do uk³adu
dq:
6.
iq
28383411.002.png
2
è
Y
a
+
Ls
*
ia
-
1
Y
b
+
Y
+
Ls
ib
+
ic
)
)
ø
2
Y
a
=
(2)
3
Y
b
=
Y
b
-
Y
c
+
Ls
*
(
ib
-
ic
)
)
(3)
2
Y
d
=
Y
a
*
cos
f
+
Y
b
*
sin
f
(4)
Y
q
=
-
Y
a
*
sin
f
+
Y
b
*
cos
f
(5)
2
è
ia
-
1
(
ib
+
ic
)
ø
2
i
a
=
(6)
3
i
b
=
ib
-
ic
(7)
2
Gdzie: ia, ib, ic
- pr¹dy w poszczególnych fazach
Y
a,
Y
b,
Y
c
- strumienie magnetyczne od magnesów trwa³ych w poszczególnych
fazach wirnika
Ls
- jest indukcyjnoci¹ stojana i jest
Ld=Lq=Ls
f
- kat po³o¿enia wirn
ika
Y
d
- strumieñ magnetyczny w osi d.
Na rysunku 2-6 przedstawiono ogóln¹ zasadê generowania momentu w badanym silniku.
Zaznaczono na nich kierunki przep³ywu pr¹du w cewkach w zale¿noci od po³o¿enia wirnika
we wszystkich szeciu fazach pracy falownika oraz si³y dzia³aj¹ce pomiêdzy magnesami
trwa³ymi a biegunami wirnika.
Rys. 6. Zasada generowania momentu
(
c
(
æ
ö
(
æ
ö
28383411.003.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin