بهبود عملکرد راهاندازی موتورهای LSPMS به کمک کاهش هارمونیکهای فضایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 دانشگاه تفرش

چکیده

موتورهای سنکرون آهنربای دائم با راه‍انداز القایی به دلیل داشتن بازده بالاتر، ضریب قدرت بهتر، چگالی گشتاور بزرگتر و در نتیجه وزن و حجم کمتر نسبت به موتورهای القایی، جایگزین مناسبی برای این موتورها محسوب می‍شوند. علاوه بر آن عدم نیاز به درایو برای راه‍اندازی، استفاده از موتورهای LSPMS را نسبت به موتورهای سنکرون آهنربای دائم به صرفه‍تر کرده است. اما پائین‍تر بودن ظرفیت راه‍اندازی این موتورها نسبت به موتورهای القایی، یکی از مهمترین موارد محدود کننده جایگزینی موتورهای القایی با موتورهای LSPMS است. به دلیل وجود گشتاور ترمزی ناشی از آهنربا طی دوره راه‍اندازی در موتورهای LSPMS، کاهش اثرات نامطلوب هارمونیک‍های فضایی بر مشخصه سرعت گشتاور در این موتورها در مقایسه با موتورهای القایی، از اهمیت بالاتری برخوردار است. در این مقاله روشی برای حذف برخی از هارمونیک‍های فضایی به منظور بهبود عملکرد راه‍اندازی موتورهایLSPMS ، به­کار گرفته شده است. ابتدا نیروی محرکه مغناطیسی استاتور و هارمونیک‍های فضایی ایجاد شده در فاصله هوایی و همچنین تاثیر گشتاور القایی ناشی از آنها بر عملکرد ماشین بررسی می‍شود. سپس کاهش گشتاورهای انگلی ناشی از هارمونیک‍های فضایی، با حذف برخی از مولفه‍های هارمونیکی نیروی محرکه مغناطیسی به کمک تغییر در ساختار استاتور، مورد تحلیل قرارمی‍گیرد. در نهایت با اعمال این روش به یک موتور LSPMS دو قطب، تاثیر این روش بر بهبود عملکرد ماشین برای راه‍اندازی بارهای ثابت، مورد ارزیابی قرار می‍گیرد.

کلیدواژه‌ها


[1]     Keyworld energy statistics, “International Energy Agency,” 2015.##
 
[2]     Anibal, T. D. Almeida, F. J. T. E. Ferreira, and J. A. C. Fong, “Standards for Efficiency of Electric Motors,” Industry Applications Magazine, IEEE, vol. 17,  pp. 12 -19, 2011.##
 
[3]     A. H. Isfahani and S. Vaez-Zadeh, “Effects of Magnetizing Inductance on Start-Up and Synchronization of Line-Start Permanent-Magnet Synchronous Motors,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 47, no. 4, April 2011.##
 
[4]      Feng, L. Liu, J. Kang, and Y. Zhang, “Super Premium Efficient Line Start-up Permanent Magnet Synchronous Motor,” XIX International Conference on Electrical Machines - ICEM 2010, Rome.##
 
[5]     T. Marcic, B. Stumberger, G. Stumberger, M. Hadziselimovic, P. Virtic, and D. Dolinar, “Line-Starting Three and Single-Phase Interior Permanent Magnet Synchronous Motors-Direct Comparison to Induction Motors,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 44, pp. 4413 - 4416, 2008.##
 
[6]     W. Fei, P. C. K. Luk, J. Ma, J. X. Shen, and G. Yang, “A High-Performance Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor Amended From a Small Industrial Three-Phase Induction Moto,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 45, no. 10, October 2009.##
 
[7]     M. Popescu, T. J. E. Miller, M. I. McGilp, and F. J. H. Kalluf, “Effect of Winding Harmonics on the Asynchronous Torque of a Single-Phase Line-Start Permanent-Magnet Motor,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 42, no. 4, July/August 2006.##
 
[8]     B.-T. Kim and B.-I. Kwon, “Influence of Space Harmonics on Starting Performance of a Single-Phase Line Start Permanent-Magnet Motor,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 44, no. 12, December 2008.##
 
[9]     A. Takahashi, S. Kikuchi, K. Miyata, and A. Binder, “Asynchronous Torque of Line-Starting Permanent-Magnet Synchronous Motors,” IEEE Transactions on Energey Conversion, vol. 30, no. 2, June 2015.##
 
[10]  V. B. Honsinger, “Permanent magnet machines:Asynchronous operation,” IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-99, no. 4, pp. 1503–1509, Jul./Aug. 1980.##
 
[11]  H. R. Fudeh and C. M. Ong, “Modeling and Analysis of Induction Machines Containing Space Harmonics Part I: Modeling and Transformation,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-102, no. 8, August 1983.##
 
[12]  H. R. Fudeh and C. M. Ong, “Modeling and Analysis of Induction Machines Containing Space Harmonics Part II: Analysis of Asynchronous and Synchronous Actions,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-102, no. 8, August 1983.##
 
[13]  H. R. Fudeh and C. M. Ong, “Modeling and Analysis of Induction Machines Containing Space Harmonics Part III, Three-Phase Cage Rotor Induction Machines,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-102, no. 8, August 1983.##
 
[14]  D. A. Kocabas, “Novel Winding and Core Design for Maximum Reduction of Harmonic Magnetomotive Force in AC Motors,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 45, no. 2, February 2009.##
 
[15]  J. F. Gieras, C. Wong, and J. Cholai,  “Noise of Polyphase Electric Motors,” 2006 Taylor & Francis Group, LLC, 2006.##
 
[16]  Alger, “The nature of polyphase induction machine,” John Wiley & Sons Inc., New York, 1951.##
 
[17]  X. Liang and Y. Luy, “Harmonic Analysis for Induction Motors,” IEEE CCECE/CCGEIJ, Otawa, May 2006.##
 
[18]  Be. Heller and V. Hamata, “Harmonic Field Effects in Induction Machines,” Elsevier Scientific Publishing Company, 1977.##
 
[19]  H. Behbahanifard and A. Sadoughu, “Cogging Torque Reduction in Line Start Permanent Manet Synchronous Motor,”Journal of Electrical Engineering Technology, Korea, vol. 11, no. 4,  pp. 878-888, 2016.##