Bài giảng Động cơ từ trở

ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ(SRMCấu tạo(SRM)Nguyên tắchoạt động(SRM)Ưu và nhượcĐiểm(SRM)Kết luậnĐỘNG CƠ TỪ TRỞ (SRM) SWITCHED RELUCTANCE MOTOR DRIVESSv Thực hiện: Phạm văn vương Trần Minh ĐăngGv hướng dẫn: th.s Lê Quốc DũngLời giới thiệu Động cơ từ trở (SRM) đã ra đời cách đây hơn 150 năm, không giống như các loại động cơ khác như động cơ một chiều, động cơ xoay chiều vv. Động cơ từ trở có những ưu điểm nổi bật mà các loại động cơ khác không có được như cấu tạo rất đơn giản, dễ chế tạovv. Nhưng do động cơ từ trở có một nhược điểm đó là mômen đập mạch, gây tiếng ồn và rất khó điều khiển cho nên chỉ vài thập niên gần đây( cuối thế kỷ XX đầu thế kỷ XXI) với sự phát triển của công nghệ điện tử, bán dẫn và kĩ thuật điều khiển thì động cơ từ trở mới được nhắc trở lại với những ưu điểm nổi bật của nó, người ta đã đưa nó vào ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực trở nên rất phù hợp.Chương 1: CẤU TẠO ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ (SRM)1.1 CẤU TẠO ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ 1.1.1 Cấu tạo	 Động cơ từ trở gồm 2 phần chính: stator và rotor + Stator được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện, được chế tạo dạng cực từ lồi, Trên các cực từ có quấn dây. + Rotor cũng làm bằng thép với dạng cựctừ lồi. Trên cực từ không có dây quấn.Hình 1.1. Cấu tạo động cơ từ trở 4 pha Thông thường số cực của của stator nhiều hơn số cực của rotor. Các dạng động cơ từ trở thường gặp là 6/4; 8/6; 12/10 =>Các cấu trúc này đảm bảo cho moment tổng tại mọi vị trí luôn khác không Hình 1.2 a, b. Cấu tạo động cơ từ trở 6/4 cực, 8/6 cực, 10/8 cực Hình 1.2c. Stator và rotor của động cơ từ trở thay đổi .1.2. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG 1.2.1. Nguyên tắc hoạt động cơ bản- Việc tìm hiểu nguyên lý hoạt động cơ bản của động cơ dựachủ yếu vào hình1.3. Trong phần này, ta đưa ra khái niệm vịtrí thẳng hàng(aligned) và vị trí không thẳnghàng(unaligned). Hình 1.3. Vị trí thẳng hàng và không thẳng hàng của rotor so với stator- Như trên hình 1.4a thì pha C đang ở vị trí thẳng hàng, còn trên hình 4b thì pha A đang ở vị trí thẳng hàng. Các pha còn lại không ở vị trí thẳng hàng. Hình 1.4. Hình thuyết minh nguyên lý hoạt động cơ bảnGiảsử + Tại thời điểm ban đầu, các cực r1, r1’ của rotor và c,c’ của stator ở vị trí thẳng hàng + Ta đưa dòng điện kích thích vào cuộn dây của pha A. Dòng điện này sẽ sinh ra từ thông móc vòng tương ứng qua cực a, a’ của stator và r2, r2’ của rotor. Nó có xu hướng kéo r2 về phía a và r2’ về phía a’ sao cho khe hở là nhỏ nhất.  + Khi chúng ở vị trí thẳng hàng như trên hình 1.4b thì dòng điện cấp vào pha A được ngắt và lúc này ta lại đưa dòng điện kích thích vào pha B. Từ thông móc vòng giữa r1’ và b, r1 và b’ được sinh ra và có xu hướng kéo r1, r1’ tiến về cực b, b’ của stator. Cho đến khi chúng ở vị trí thẳng hàng thì dòng điện cấp vào pha B được ngắt và ta cấp dòng cho cuộn dây pha C. - Như vậy bằng cách đóng cắt dòng điện lần lượt cho các pha theo thứ tự thì ta sẽ làm cho rotor quay.  - Muốn làm cho roto quay theo vòng thì ta chỉ việc thay đổi thứ tự cấp điện sao cho thứ tự được liên tục và hợp lí. Trong trường hợp trên ta cấp điện cho các pha theo thứ tự ABC thì rotor quay theo chiều kim đồng hồ. Nếu như ta cấp điện theo thứ tự ACB thì rotor sẽ quay theo chiều ngược lại.+ Tương tự như phần trên r2, r2’ có xu hướng tiến về cực c, c’. Cứ thay đổi như thế liên tục.- Dòng được chuyển mạch - đóng điện và cắt điện nhờ các khoá bán dẫnChương 2: ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ (SRM)2.1. ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ (SRM) 2.1.1. Ưu điểm- Động cơ từ trở có cấu tạo chắc chắnCấu tạo rất đơn giản Mômen hiệu xuất cao do tỷ lệ với bình phương dòng điện- Kích thước nhỏ- Không có chổi than và vành góp Dây quấn chỉ có ở stator, không dây quấn hay nam châm ở rotor do vậy tiết kiệm được vật liệu. Hơn nữa dây chỉ quấn quanh một cực và không bị phân tán như trong các động cơ xoay chiều khác nên rõ ràng kinh tế hơn, Giá thành thấp. - Có thể hoạt động trên cả 4 góc phần tư- Khả năng làm việc với tốc độ cao đến 100000v/phút- Do có cấu tạo rất chắc chắn, đơn giản và phần lớn tổn hao trên stato nên việc làm mát dễ dàng- Không có nam châm vĩnh cửu nên nhiệt độ cho phép của động cơ cao hơn các động cơ khác- Do chỉ cấp điện phía Stato nên việc làm mát đối với động cơ từ trở thay đổi là đơn giản, vì vậy mà SRM có thể làm việc tốt trong môi trường khắc nghiệt, nhiệt độ cao, rung động2.1.2. Nhược điểm- Mô men đập mạch lớn, khi hoạt động gây ra nhiều tiếng ồn.- Động cơ từ trở rất phức tạp trong vận hành và không thể đơn giản cấp điện cho dây quấn stato và động cơ sẽ quay như các loại động cơ khác.- Vi lý do trên nên dù có cấu tạo chắc chắn, rất đơn giản nhưng do phần điều khiển quá phức tạp, chỉ vào các thập niên gần đây với các tiến bộ vượt bực trong kĩ thuật điều khiển, vi mạch mà động cơ từ trở lại được cùng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, trong phạm vi công suất quan tâm, và hiện nay đang có tính cạnh tranh cao so với hệ truyền động trung bình trở xuống 2.2. NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ- Động cơ từ trở thayđổi có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của công nghiệp cũng như sinh hoạt:Các hệ truyền động đòi hỏi tốc độ cao như máy nén khí, bơm li tâmCác hệ truyền động yêu cầu mômen khởi động lớn như các xe cộ dùng trong lĩnh vực giao thông.Các ứng dụng trong ngành hàng không do không phát sinh tia lửa điện, ít phải bảo dưỡng và cần tốc độ quay lớn.Chương 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 3.1 Kết luận Qua đề tài, chúng tôi đã đưa đến một cái nhìn tổng quan về động cơ từ trở, bao gồm: + Cấu tạo + Nguyên tắc hoạt động + Ưu nhược điểm + Ứng dụng Vấn đề được đưa ra một cách + Đơn giản nhưng đầy đủ + Dễ hiểu Giúp cho những người mới làm quen về động cơ từ trở có thể dễ dàng hình dung và hiểu về động cơ từ trở (SRM).3.2. Hướng phát triển- Vì bài báo này chỉ giới hạn trên phạm vi kiến thức cơ bản cho nên còn phải bổ xung nhiều phần để hoàn thiện hơn, như là: + Mô hình hóa động cơ, biên độ đập mạch mômen. + Phương pháp điều khiển động cơ tư trở. như là, mô phỏng bộ điều khiển vòng kín biên độ đập mạch môment, trình bày về mạng nueral-fuzzy, thuật toán Neural-fuzzy điều khiển giảm thiểu đập mạch môment, và một và ứng dụng khác để điều khiển động cơ từ trở.The end