LỜI MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM MOTOR-CAD. Giới thiệu về phần mềm Motor-CAD. Lịch sử phát triển.
Giới thiệu về phần mềm Motor-CAD. Khả năng mô phỏng. PHÂN TÍCH CÁC CÔNG CỤ MÔ PHỎNG VÀ KHẢO SÁT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG PHẦN MỀM MOTOR-CAD. Giới thiệu ứng dụng chuỗi phần mềm MOTOR-CAD trong mô phỏng số máy điện.
Các công cụ khác. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 7.5kW ROTO LỒNG SÓC ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH. Thông số của động cơ cần thiết kế. Phân tích và hướng thiết kế.
Vật liệu sử dụng trong thiết kế. Thiết kế các thông số hình học cơ bản của động cơ .31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mô phỏng động cơ không đồng bộ 7.5kW CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VỚI PHẦN MỀM MOTOR- CAD. Hướng dẫn tạo project và nhập dữ liệu cần thiết vào phần mềm ANSYS Motor- CAD.
Tạo project mô phỏng động cơ không đồng bộ. Cài đặt dữ liệu chung. Cài đặt cấu tạo của Stator và Rotor. Cài đặt dây quấn.
Mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha, roto lồng sóc 7.5kW với các thông số thiết kế sử dụng phần mềm Motor-CAD. Kết luận, ứng dụng phần mềm trong việc hỗ trợ thiết kế động cơ.70 TÀI LIỆU THAM KHẢO.72 CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN .73 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mô phỏng động cơ không đồng bộ 7.5kW DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.Khả năng của chuỗi phần mềm MOTOR CAD làm được .Interior PM machine design .Switched reluctance machine design .Linear winding layout.Radial winding pattern .Visualisation of oil spray cooling .Radial temperature distribution .Thermal transient solution .Fan cooled machine with cowling .Through ventilation with radial ducts .Water jacket with axial channels .Cross-Section Showing Axial Temperatures .Slot cross section for a concentrated winding .Thermal Resistance Network .Slot cross section for .Bản đồ hiệu quả được tính toán trong khu vực vận hành và tạo ra .Tổn thất được tính toán theo thời gian cho một chu kỳ .Đồ thị đường cong tốc độ / mô-men xoắn cực đại .Đồng giải quyết hành vi điện từ và nhiệt trong chu kỳ .Von Mises Stress in IPM rotor at maximum speed .Lưu đồ thiết kế động cơ .Sơ đồ dây quấn của stato .Quan hệ giữa hệ số bão hòa với hệ số cung cực từ và hệ số sóng .Kích thước cơ bản của rãnh quả lê .Kích thước rãnh roto.40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mô phỏng động cơ không đồng bộ 7.Mặt cắt ngang vòng ngắn mạch .Tốc độ của động cơ theo thời gian .Mômen của động cơ theo thời gian .Biến thiên dòng điện cuộn dây stato .Các loại tổn hao theo thời gian .Phân bố từ thông tại thời điểm 0,01s .Mật độ từ trường tại thời điểm 0,01s. Phân bố từ thông tại thời điểm 0,45s. Mật độ từ trường tại thời điểm 0,45s.
Lưu đồ thiết kế động cơ khi có sự hỗ trợ của phần mềm .71 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3. Bảng giá trị đường cong từ hóa của sắt kỹ thuật điện. Bảng tỉ lệ đường kính trong và đường kính ngoài stato. Bảng bước rãnh theo cực.
Bảng tổng hợp giá trị điện trở, điện kháng. Bảng nhập, xuất dữ liệu của phần mềm Motor - CAD. Bảng so sánh các đường đặc tính của động cơ giữa mô phỏng và thực tế .67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mô phỏng động cơ không đồng bộ 7.5kW TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM MOTOR-CAD Trong vận hành, thiết kế động cơ thì các đặc tính của động cơ không đồng bộ là rất quan trọng và cái đặc tính này giúp người vận hành tránh lỗi trong quá trình vận hành , tuy nhiên đối với người sử dụng các đặc tính vận hành phải đo lường thực tế, nếu chúng ta mô phỏng được trên máy tính mà các thông số sát với thực tế, rút ngắn được thời gian chế tạo. Việc ứng dụng phần mềm hiện đại( Motor – CAD) trong thiết kế, khảo sát động cơ không đồng bộ, giúp sinh viên làm chủ bài toáncông nghệ.
Phần mềm này giúp người thiết kế khảo sát được các đặc tính của động cơ qua đó đánh giá để có những điều chỉnh trong thiết kế. Việc này sẽ làm giảm các bước trong quá trình thiết kế động cơ theo phương pháp truyền thống (chế tạo và thử nghiệm động cơ mẫu). Giới thiệu về phần mềm Motor-CAD Lịch sử phát triển Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài: Các nước trên thế giới đã sử dụng phần mềm Motor-CAD để thiết kế và phân tích các thiết bị điện 3-D, 2-D, bao gồm động cơ điện, cơ cấu truyền điện, máy biến áp, cảm biến và cuộn dây. Motor-CAD có thể làm việc nhanh chóng, chính xác đó là việc ứng dụng phương pháp mô phỏng số - dựa trên nền tảng là phương pháp phần tử hữu hạn (FEA) kết hợp với lý thuyết trường điện từ để nghiên cứu, ứng dụng trong lĩnh vực thiết kế máy điện nói chung.
Hầu hết ở các nước phát triển mạnh như Nga, Trung Quốc, Nhật, Hàn … đều có các diễn đàn về ứng dụng mô phỏng số và FEA. Phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp số để giải các bài toán được mô tả bởi các phương trình vi phân riêng phần cùng với các điều kiện biên cụ thể. Cơ sở của phương pháp này là làm rời rạc hóa các miền liên tục phức tạp của bài toán. Các miền liên tục được chia thành nhiều miền con, các miền này được liên kết với nhau tại các điểm nút.
Trên miền con này, dạng biến phân tương đương với bài toán được giải xấp xỉ dựa trên các hàm xấp xỉ trên từng phần tử, thoả mãn điều kiện trên biên cùng với sự cân bằng và liên tục giữa các phần tử. Về mặt toán học, phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để giải gần đúng bài toán phương trình vi phân từng phần và phương trình tích phân, ví dụ như phương trình truyền nhiệt. Lời giải gần đúng được đưa ra dựa trên việc loại bỏ phương trình vi phân một cách hoàn toàn là những vấn đề về trạng thái ổn định, hoặc chuyển phương 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mô phỏng động cơ không đồng bộ 7.5kW trình vi phân từng phần sang một phương trình vi phân thường tương đương mà sau đó được giải bằng cách sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn. Trong lĩnh vực kỹ thuật điện FEA được áp dụng để giải các phương trình vi tích phân của hệ phương trình Motor-CAD viết cho trường điện từ.
Kết quả lời giải sẽ cho ta biết được phân bố trường điện từ trong các loại máy điện, từ đó tính toán được các tham số của máy điện. FEA được đánh giá là có tính vạn năng, phù hợp cả mới những mô hình phức tạp về hình học, hoặc đặc tính vật liệu biến đổi thời thời gian. Tuy nhiên, khi ứng dụng mô phỏng số trong thiết kế máy điện cũng vẫn còn gặp nhiều khó khăn, do các thông số đưa vào mô hình mô phỏng và thông số chế tạo thực tế có thể sai khác, FEA cũng không thể phản ánh được toàn bộ tác động của yếu tố công nghệ chế tạo nên giữa mô hình mô phỏng và mô hình thực tế sẽ có sai số. Do đó, trong phương pháp mới này vẫn rất cần kết hợp của phương pháp mô phỏng và kinh nghiệm chế tạo.
Tình hình nghiên cứu ở trong nước Trong nước phần mềm Motor-CAD chưa được sử dụng phổ biến. Tại trường Đại học Công nghiệp Hà Nội thì phần mềm chưa được ứng dụng rộng rãi trong các môn học đặc biệt là các môn như: Máy điện, truyền động điện, đo lường và cảm biến. Nhiều sinh viên chưa biết tới phần mềm Motor-CAD. Phần mềm này có thể áp dụng vào nhiều môn học như máy điện, truyền động điện, hệ thống điện, trang bị điện… nếu sử dụng phần mềm này việc tính toán diễn ra nhanh hơn không gặp sai sót và tiết kiệm được thời gian.
Giới thiệu về phần mềm Motor-CAD Motor-CAD là phần mềm thiết kế động cơ điện hàng đầu thế giới cho phép mô phỏng đa trường vật lý của máy điện trên toàn bộ dải tốc độ - mô men xoắn. Đánh giá các ý tưởng và các cấu trúc động cơ trên toàn bộ dải hoạt động và tạo ra các thiết kế được tối ưu cho kích thước, hiệu năng và hiệu suất. Bốn mô đun được tích hợp của phần mềm Motor-CAD – Emag, Therm, Lab và Mech – thực hiện tính toán đa trường vật lý một cách nhanh chóng và lặp lại, do đó bạn có thể đi từ ý tưởng đến thiết kế cuối cùng trong thời gian ngắn. Với chu kì phát triển ngày càng giảm, người thiết kế động cơ cần phải đưa ra các thiết kế nhanh chóng, và chắc chắn họ sẽ không đối mặt với các vấn đề sau này.
2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mô phỏng động cơ không đồng bộ 7.5kW Quy trình tính toán nhanh và nhập dữ liệu được sắp xếp hợp lý giúp người dùng Motor-CAD có thêm thời gian để khám phá các cấu trúc của động cơ và đánh giá đầy đủ các tác động của các hiệu ứng tổn thất nâng cao ở giai đoạn đầu của thiết kế. Thiết lập dựa trên mẫu, trực quan của phần mềm Motor-CAD và các chuyên môn về đa vật lý được nhúng giúp đơn giản hóa quá trình thiết kế, giảm sự phụ thuộc vào nhiều các nhóm kinh nghiệm riêng về điện từ, nhiệt hoặc cơ học - vì vậy các nhà thiết kế động cơ có thể kiểm soát nhiều hơn thiết kế của họ. Các mô phỏng có thể được hoàn thành trong vài giây do đó cho phép có nhiều thời gian và phạm vi để khám phá không gian thiết kế rộng rãi. Ansys Motor-CAD cho phép các kỹ sư tạo ra các thiết kế động cơ điện và máy phát điện được tối ưu hóa để giúp đáp ứng kích thước, trọng lượng, hiệu quả năng lượng, chi phí và các thông số kỹ thuật khác.
Để phân tích sâu và xác nhận thiết kế động cơ, mô hình Motor-CAD có thể được truyền tới Ansys Maxwell, Ansys Icepak và Ansys Fluent. Việc kết hợp các bộ giải này với Motor-CAD mang lại khả năng phân tích 2D/3D có độ trung thực cao, cho phép người dùng phân tích các hiệu ứng cuối, khử từ, suy hao lõi, độ trễ và các hiện tượng điện từ tiên tiến khác, tính toán đường bao nhiệt cho hoạt động và thiết kế hệ thống làm mát động cơ hoàn chỉnh. Khả năng mô phỏng Điện từ: Tính toán mômen, công suất, dòng điện, hiệu suất, gợn sóng mômen quay, tổn hao (đồng, sắt và dòng điện xoáy), liên kết từ thông, điện cảm và lực. Nhiệt: Tối ưu hóa khả năng làm mát của máy điện bằng cách sử dụng kỹ thuật lập mô hình nhiệt tham số tập trung, để tính toán điện trở nhiệt và điện dung.