| Περίληψη: | Στις μέρες μας η χρήση σύγχρονων μηχανών μόνιμου μαγνήτη ως
κινητήρες (Brushless DC) κερδίζει συνεχώς έδαφος στη βιομηχανική παραγωγή
και σε άλλες εφαρμογές, εκτοπίζοντας σιγά σιγά τους κινητήρες Συνεχούς
Ρεύματος και τους Επαγωγικούς κινητήρες. Καθώς πλέον διαδραματίζουν
σημαντικό ρόλο στη βιομηχανική παραγωγή ο υπολογισμός των απωλειών τους
και οι μηχανισμοί που τις προκαλούναποτελούνένα πολύσημαντικό αντικείμενο μελέτης.
Καθώς αυξάνεται η ανάγκη για ολοένα και πιο αποδοτικές μηχανές, μεγάλο κομμάτι της
έρευνας έχει επικεντρωθεί στον υπολογισμό των απωλειών τους και πιο συγκεκριμένα
στον υπολογισμό των απωλειών σιδήρου. Οι απώλειες σιδήρου παρότι ιδιαίτερα μικρές
σε τέτοιου είδους κινητήρες είναι και πάλι σημαντικές καθώς συμβάλουν σε κρίσιμα
σφάλματα όπως τον απομαγνητισμό των μόνιμων μαγνητών, ταυτόχρονα όμως ο
υπολογισμός τους εμφανίζει ιδιαίτερη δυσκολία. Στην παρούσαδιπλωματική εργασία η
προσπάθεια επικεντρώνεται στον υπολογισμό των απωλειών σιδήρου και χαλκούσε μια
BLDC μηχανή με υπολογιστικές μεθόδους.
Πιο συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στα
σιδηρομαγνητικά υλικά και στις ιδιότητες τους. Αρχικά παρουσιάζεται το φαινόμενο της
μαγνήτισης και του κορεσμού. Στη συνέχεια μελετάται το φαινόμενο της υστέρησης και
οι ιδιότητες της που παίζουν καθοριστικό ρόλο στις απώλειες του πυρήνα της μηχανής,
αλλά και το φαινόμενο των δινορευμάτων.
Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύεται θεωρητικά η δομή, η λειτουργία και η
συμπεριφορά των κινητήρων BLDC, καθώς και παραθέτονται μαθηματικά μοντέλα και
κυκλωματικά ισοδύναμα για τη δυναμική και για τη μόνιμη κατάσταση της μηχανής.
Στο τρίτο κεφάλαιο μελετώνται οι απώλειες της μηχανής. Με ποιό τρόπο
δηλαδή το φαινόμενο της υστέρησης και των δινορευμάτων προκαλούν απώλειες στη
μηχανή και με ποια μορφή εμφανίζονται. Παρουσιάζονται ακόμα οι μηχανισμοί που
συνδέονται με τις απώλειες χαλκού, επιδερμικό φαινόμενο και φαινόμενο γειτνίασης
και ο ρόλος τους. Παρουσιάζεται επίσης μια βιβλιογραφική έρευνα σχετικά με τις
διάφορες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των απωλειών σιδήρου. Στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο βρίσκουν εφαρμογή όλα τα παραπάνω. Η
εργασία γίνεται με τη βοήθεια ενός μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων, δύο
διαστάσεων, μιας σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη με τραπεζοειδή τροφοδοσία.
Εξετάζονται οι περιπτώσεις στις οποίες ο BLDC κινητήρας στρέφεται στις 2700 rpm,
2850 rpm, 3000 rpm, 3150 rpm και 3300 rpm για να διαπιστώσουμε σε μικρές σχετικά
μεταβολές της ταχύτητας περιστροφής τι μεταβολές έχουμε στο πεδίο και στα ρεύματα
της μηχανής και συνάμα και στις απώλειές της. Επίσης εξετάζονται και δύο περιπτώσεις
όπου η μηχανή στρέφεται στις 3000rpm υπό μη πλήρη τάση αλλά στο 80% και στο 90%
αυτής ώστε να κάνουμε και εκεί συγκρίσεις. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα από κάθε
περίπτωση εξάγονται σημαντικά συμπεράσματα για τις απώλειες της μηχανής και τη
συμπεριφορά των μηχανισμών που τις προκαλούν.
|
|---|
