Diseño mecánico de un motor eléctrico de inducción trifásico.
Es innegable que las condiciones climáticas del mundo están experimentando una disminución significativa de la calidad donde el aire alrededor de nuestros hogares, incluida Yakarta, ya no es factible donde hay una gran cantidad de partículas peligrosas 2.5 en el aire que respiramos a diario. No solo el aire acondicionado, la alta demanda de petróleo procesado como gasolina y diesel hace que Indonesia importe donde en 2018 hay 393,000 barriles diarios. Por supuesto, el presupuesto gastado para satisfacer las necesidades de combustible no es pequeño y no disminuirá en los próximos años, dado que las reservas de petróleo de Indonesia también han disminuido. Con base en estos problemas, Universitas Indonesia se compromete a construir un transporte amigable con el medio ambiente, llamado Bus Eléctrico. Este autobús eléctrico tiene un motor principal en forma de motor de inducción trifásico. El autor de este artículo está investigando para construir un diseño de motor eléctrico utilizado en The Bus, de modo que el motor pueda producir un rendimiento de acuerdo con las especificaciones de diseño.
Los accionamientos de motor de inducción multifásico (MIM) con modulación de fase polar (PPM) son adecuados para las aplicaciones de vehículos eléctricos (EV) debido a las razones, como la operación de potencia constante con alta eficiencia en un rango extendido de par de velocidad y alta confiabilidad. Mediante el uso de modulación de fase polar, en este documento se propone un motor de inducción (IM) de jaula de ardilla de 45 fases con relaciones de velocidad de 1:3:5:9:15 para aplicaciones EV. El variador IM de 45 fases propuesto con 90 ranuras de estator puede operar en cinco combinaciones diferentes de polos y fases, es decir, 45 fases de 2 polos, 15 fases de 6 polos, 9 fases de 10 polos, 5 fases de 18 -polar y trifásica de 3 polos. Las cinco combinaciones anteriores hacen que esta unidad MIM sea adecuada para aplicaciones EV, lo que elimina el sistema de engranaje mecánico en EV convencional. Esto puede ser útil para ahorrar el tamaño y el peso del vehículo. Esta transmisión MIM ofrece un alto par para iniciar rutas de aceleración y pendientes a bajas velocidades y proporciona alta potencia para velocidades de crucero medias y altas, que es análoga al típico motor IC de cinco engranajes.
Se discute el problema de operar un motor de inducción trifásico conectado a un sistema de suministro monofásico utilizando dos convertidores. Se presta especial atención a los requisitos de par de arranque y desequilibrio mínimo para diferentes potencias nominales del motor. Aquí se sugiere un nuevo enfoque, relacionado con el cálculo de los tamaños de arranque y funcionamiento de los convertidores, para permitir que el motor arranque en condiciones de plena carga con factores de desequilibrio mínimos. Estos tamaños también se modelan en función de la potencia del motor, con un amplio rango aplicable. También se presenta y modela un método para determinar el instante de conmutación de los primeros tamaños de convertidor. La aplicación numérica de la propuesta se ha llevado a cabo en diferentes motores de inducción para investigar su validez. Los resultados demuestran un factor de desequilibrio mínimo razonable del 5.8 % en condiciones normales de funcionamiento. También demuestran que un par de arranque suficiente es al menos igual a la cifra de plena carga.
El método implica el uso de conmutación en bloque y el funcionamiento del motor eléctrico de modo que el ángulo de conmutación sea inferior a 180 grados y superior a 120 grados. Se define un número natural de estados sucesivos de igual duración en cada uno de los cuales dos o tres de las fases (P1-P3) tienen una tensión de fase distinta de cero. La duración del estado se deriva de la velocidad del motor y el número de polos. También se incluye una reivindicación independiente para lo siguiente: un motor eléctrico trifásico sin escobillas.
Un motor eléctrico multifásico que incluye una carcasa, un estator montado en la carcasa, un rotor montado de forma giratoria con respecto al estator y un sistema de detección de posición configurado y dispuesto para emitir una señal que representa una posición del rotor con respecto al estator. El sistema de detección de posición incluye un elemento giratorio montado en relación con el rotor y una pluralidad de sensores digitales montados en relación con el elemento giratorio. Al menos dos de la pluralidad de sensores digitales están configurados y dispuestos para generar una señal de salida en cuadratura. La pluralidad de sensores digitales está configurada y dispuesta para detectar porciones discretas del elemento giratorio para detectar una posición del rotor con respecto al estator.
El método propuesto se basa en extraer las magnitudes y fases del contenido de la subbanda de alta frecuencia (HFSB) presente en los componentes del eje d−q de las corrientes del estator (id e iq) en un motor de inducción. Las magnitudes y fases deseadas se extraen procesando id e iq usando tramas de fase que se realizan mediante un banco de filtros modulados. Este banco de filtros está diseñado utilizando seis filtros digitales de paso alto, cuyos coeficientes están determinados por funciones de base de fase biortogonal. Los contenidos HFSB extraídos proporcionan información de firma que puede ofrecer una detección precisa y rápida de fallas. El método de detección de fallas eléctricas basado en fases se ha convertido en un procedimiento para implementación digital. El rendimiento del método propuesto se evalúa fuera de línea para las corrientes de estator recolectadas de dos unidades de motor de inducción diferentes en diferentes condiciones de operación. Los resultados de las pruebas fuera de línea muestran una detección precisa, confiable y rápida de fallas eléctricas, con una sensibilidad menor.
Describe la sobretensión provocada por la desconexión de muchas cargas de motor en una línea de distribución de energía con condensadores correctores del factor de potencia durante una fase abierta de la línea de transmisión. Los fenómenos de sobretensión se estudian mediante una prueba de campo, un análisis de estado estable y un análisis de transitorios. Los resultados experimentales muestran que la tensión línea a línea en una línea de distribución de 6.6 kV con una línea de transmisión de 22 kV en fase abierta asciende a 1.7 por unidad. Las sobretensiones son causadas por dos tipos de resonancia. Uno es la resonancia del circuito lineal entre los capacitores de corrección del factor de potencia y la impedancia del lado secundario de los motores. La diferencia entre las componentes positivas y negativas de la impedancia produce la resonancia. El otro es la resonancia del circuito no lineal entre los condensadores correctores del factor de potencia y las reactancias saturadas de un transformador.
Este módulo consta de un circuito rectificador no controlado, un circuito convertidor reductor y un circuito inversor trifásico como motor de inducción trifásico. El módulo es una fuente de redes conectada al circuito rectificador trifásico que se rige por su salida variac trifásica de hasta 200 Vdc. Luego se conecta el circuito rectificador de salida DC al circuito convertidor buck, de manera que la salida DC use como entrada el inversor trifásico lo que resulta en tensión a 100 Vac. El voltaje de salida del inversor para hacer funcionar un motor de inducción trifásico. La técnica de conmutación que se utiliza para activar los MOSFET inversores es el modo de conmutación de voltaje PWM (modulado por ancho de pulso) con 180 de conducción. La generación de señal PWM se controla a través del microcontrolador ATmega 8535.
Este documento modela dos tipos de motores BLDC trifásicos, uno tiene el tipo de conexión en Y y el otro tiene el tipo independiente, y muestra la simulación de ellos, compara sus características. Como resultado de la simulación, el voltaje de fase del motor BLDC trifásico independiente es mayor que el del motor BLDC trifásico con conexión en Y. Cuando la resistencia y la inductancia del estator son estables, la tensión de fase alta provoca un aumento de la corriente de fase máxima y un aumento de esta en serie provoca un aumento del par máximo. También se encuentra que la pulsación de corriente del motor BLDC de fase independiente se redujo controlando la corriente de fase del motor BLDC independiente.
En condiciones de baja velocidad, se propone un método de seguimiento en tiempo real y estimación de la posición del rotor basado en la tecnología PLL, que se utiliza para resolver el problema de precisión de detección del sistema de control del motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) para vehículos eléctricos. Se analizan los principios de control de la fluctuación de la señal de alta frecuencia y se establece el modelo matemático de PMSM trifásico bajo el marco de referencia giratorio síncrono estimado del rotor. Se analizan los principios básicos del bucle de bloqueo de fase (PLL). Basado en el bucle de bloqueo de fase, se diseña y analiza un método de estimación de la posición del rotor. Finalmente, se configura el modelo de simulación del sistema de control sin sensores y se lleva a cabo el experimento de simulación. Los resultados del experimento de simulación muestran que el control sin sensores basado en PLL puede obtener posiciones precisas del rotor y una excelente capacidad de control. Por lo tanto, el método de estimación de posiciones del rotor basado en PLL es un método ideal para el control sin sensores del motor de accionamiento de un vehículo eléctrico.
La invención se refiere a un motor eléctrico para operación de convertidor de potencia con un devanado de estator multifásico seleccionable que se divide en sistemas similares de devanado parcial de fase m y está conectado a un total de am ramas de puente de convertidor de potencia conectadas en paralelo en el lado de cd. Es posible seleccionar el devanado del estator con relativamente pocos contactos de conmutación porque los sistemas de devanado parcial están separados galvánicamente y dispuestos en estrella fija o matriz poligonal, por lo que, para cambiar el devanado, se puede conectar al menos un punto de conexión de cada sistema parcial a un punto de conexión diametralmente opuesto, desde el punto de vista de la posición de fase, de otro sistema parcial a través de un componente de conmutación separado.
Un sistema de motor eléctrico incluye una carcasa de motor y un núcleo de estator dispuesto dentro de la carcasa del motor. El núcleo del estator incluye un intercambiador de calor de hierro trasero para pasar fluido a su través. Una entrada de fluido está dispuesta en una primera parte a del intercambiador de calor de hierro trasero que está al menos parcialmente en comunicación fluida con una fuente de refrigerante líquido y está configurada para aceptar una mezcla refrigerante. Se dispone una salida de fluido en una segunda parte del intercambiador de calor de hierro trasero para sacar un refrigerante gaseoso del intercambiador de calor de hierro trasero, de modo que el refrigerante líquido se convierta en refrigerante gaseoso en el intercambiador de calor de hierro trasero al recibir energía del núcleo del estator, lo que permite el refrigerante de gas sale a través de la salida y, por lo tanto, elimina el calor del núcleo del estator.
Un motor eléctrico multifásico que incluye una carcasa, un estator montado en la carcasa, un rotor montado de forma giratoria con respecto al estator y un sistema de detección de posición configurado y dispuesto para emitir una señal que representa una posición del rotor con respecto al estator. El sistema de detección de posición incluye un elemento giratorio montado en relación con el rotor y una pluralidad de sensores digitales montados en relación con el elemento giratorio. Al menos dos de la pluralidad de sensores digitales están configurados y dispuestos para generar una señal de salida en cuadratura. La pluralidad de sensores digitales está configurada y dispuesta para detectar porciones discretas del elemento giratorio para detectar una posición del rotor con respecto al estator.
Un circuito de arranque para motores eléctricos monofásicos, incluidos los motores de arranque de condensador y de fase dividida, incluye un interruptor de estado sólido controlado por compuerta conectado en serie al devanado de arranque del motor. Los pulsos de referencia rectificados de un transformador de pulsos se generan para encender un primer transistor para proporcionar corriente de activación para el interruptor de estado sólido. Inicialmente, cuando el motor se energiza a cero rpm, los pulsos se reciben en el interruptor después de que la corriente del devanado de arranque pasa por el nivel de corriente cero para activar el interruptor para realizar cada medio ciclo y energizar el devanado de arranque, sin embargo, a medida que el motor acelera, los pulsos se reciben cada vez más temprano en relación con el cruce por cero de la corriente del devanado de inicio hasta que, a una velocidad seleccionada, los pulsos se reciben en el interruptor antes del cruce por cero de la corriente del devanado de inicio con el resultado de que el interruptor ya no es conductivo. Cuando esto ocurre, el voltaje a través del interruptor sube.
El método para controlar un motor eléctrico monofásico o polifásico controlado por un convertidor de tensión/frecuencia evalúa el desfase entre la EMF y la BEMF a través de la desviación entre el paso por cero de la corriente de fase y la tensión producida por la inducción intrínseca y reajusta la frecuencia del convertidor en consecuencia. La medida de la inducción intrínseca se efectúa en el paso por cero de los cursos de corriente de la fase asociada, en el que durante la medida la fase se separa de la red de alimentación.
Un circuito de control de motor eléctrico, especialmente para un motor de fase dividida, en el que se interpone una resistencia de coeficiente de temperatura positivo en el circuito del devanado de arranque para eliminar sustancialmente el devanado de arranque del circuito después de que el motor haya arrancado mientras se proporciona un interruptor sensible a la temperatura en serie. con el motor para desenergizar el motor cuando está sobrecargado. El elemento de resistencia de coeficiente de temperatura positivo tiene un elemento sensible a la temperatura asociado con el mismo que evita que el interruptor sensible a la temperatura se active a una posición cerrada desde una posición abierta siempre que el elemento de resistencia esté por encima de una temperatura predeterminada.
Un pequeño motor de dos fases que tiene bobinas de campo primera y segunda, cada una de las cuales coopera con un rotor cilíndrico largo y delgado. El rotor está provisto de un solo par de polos de rotor no salientes y tiene una relación de longitud a diámetro que ventajosamente es de al menos aproximadamente 2.5. Un conjunto de piezas polares del estator está en relación de flujo magnético con el rotor e incluye conjuntos primero y segundo de polos salientes del estator que cooperan respectivamente con las bobinas de campo primera y segunda. Solo hay dos polos de estator sobresalientes en cada conjunto, y los polos de estator están separados angularmente por aproximadamente noventa grados eléctricos. En algunas realizaciones, uno de los polos del estator en el primer conjunto y uno de los polos del estator en el segundo conjunto se extienden en direcciones opuestas paralelas al eje del rotor desde un solo miembro tubular que forma parte del conjunto de la pieza polar.
Un método de control para un motor DC trifásico sin escobillas. Un voltaje inducido por la rotación de un rotor se puede muestrear en un primer valor esperado de cruce por cero para producir un primer valor de voltaje muestreado. Se puede calcular un promedio de una pluralidad de valores de voltaje muestreados, incluidos valores de voltaje muestreados en una pluralidad de valores de cruce por cero esperados anteriores y el primer valor de voltaje muestreado. El primer valor de voltaje muestreado se puede restar del promedio calculado para producir un error de cruce por cero delta. Un ciclo de trabajo de modulación de ancho de pulso se puede ajustar en función del error de cruce por cero delta. El ciclo de trabajo de modulación de ancho de pulso puede usarse para controlar una velocidad rotacional del rotor.
Además de las características básicas como un tamaño pequeño, peso ligero y fácil mantenimiento, se requiere que el motor del vehículo eléctrico (EV) posea características que permitan la producción de un alto par en una región de baja velocidad y realizar una amplia gama de operación de potencia constante en una región de alta velocidad. En un intento por mejorar aún más las propiedades de operación de potencia constante del motor de inducción (IM), este documento propone un IM de cambio de polos de seis fases (PCIM de seis fases). El PCIM de seis fases amplía aún más el rango de operación de potencia constante sin aumentar el volumen y la corriente de IM. Para aclarar el principio básico y las características de par del PCIM de seis fases, primero, se examinará su método de bobinado y distribución de mmf. A continuación, mediante el establecimiento de un método de cálculo de rendimiento basado en el método de onda cuasi-sinusoidal, se demostrará la viabilidad de un cálculo de rendimiento de alta precisión suficiente para el uso real. Además, aclarando las características de par máximo a través de la experimentación.
Los transitorios de voltaje de frente abrupto, generados por las condiciones de preencendido en los interruptores automáticos y contactores al cerrarse, producen tensiones severas de aislamiento entre espiras en los devanados de la máquina. Se describe un programa informático que simula la producción de transitorios previos al disparo. La simulación se basa en una representación completa del sistema trifásico, incluidas las barras colectoras, el dispositivo de conmutación, el cable y el devanado del motor. Se tiene plenamente en cuenta la interacción compleja entre el sistema y el dispositivo de conmutación, así como la interacción entre los tres polos del dispositivo de conmutación. En los cálculos se utiliza un método de solución basado en la transformada de Fourier y que utiliza una combinación de generadores de voltaje y corriente para simular acciones de conmutación.
Un motor interior de imanes permanentes (FT-IPM) tolerante a fallas en las ruedas de cinco fases incorpora los méritos de alta eficiencia, alta densidad de potencia y alta confiabilidad, adecuado para vehículos eléctricos (EV). Se propone una nueva estrategia de control remedial de Redes Neuronales Inversas (NNI) para lograr la operación posterior a la falla. En este esquema, el NN se usa para aproximar el modelo inverso del motor FT-IPM. Con este sistema NNI y el accionamiento del motor original combinados, se puede obtener un sistema compuesto pseudolineal. La simulación demuestra que la estrategia de control propuesta conduce a un excelente rendimiento de control en el modo defectuoso y ofrece una buena robustez frente a la perturbación de la carga.
Un circuito eléctrico protege un motor eléctrico de corriente continua de una sobrecarga. El circuito tiene un estator de imán permanente, un rotor que toma la corriente motriz a través de un conmutador, un diodo de recuperación y una resistencia de precisión. La resistencia de precisión está en serie con el diodo de recuperación. Se aplica un voltaje de distribución (Uv) entre el diodo de recuperación y la resistencia de precisión, a través de un interruptor de alimentación entre uno de los electrodos del interruptor de alimentación y un punto nodal. El electrodo de control del interruptor de encendido está conectado a una salida del comparador. La primera entrada del comparador está conectada al punto nodal y una segunda entrada está conectada a un transmisor de valor umbral. El vínculo entre el primer electrodo, la tensión de distribución y el punto nodal se interrumpe por encima de un valor umbral predeterminado y se restablece cuando la tensión ha caído por debajo de un valor umbral inferior.
En el presente documento se describe una válvula de mariposa para un motor de combustión interna; la válvula de mariposa está provista de: un motor eléctrico trifásico sin escobillas que tiene tres bobinados de estator y tres sensores de posición angular diseñados para determinar la posición angular de un rotor del motor eléctrico; un asiento de válvula; un elemento de disco giratorio o mariposa, que se acopla al asiento de la válvula y está montado en un eje de manera que puede girar alrededor de un eje de rotación para girar entre una posición de apertura y una posición de cierre del asiento de la válvula bajo el empuje del motor eléctrico; una transmisión de engranajes para conectar el motor eléctrico al eje del elemento de disco; y una unidad de control electrónica diseñada para accionar el motor eléctrico según una lógica de control de retroalimentación utilizando como cantidad de retroalimentación la posición angular del elemento de disco alrededor del eje de rotación, medida por medio de los tres sensores de posición angular integrados en el motor eléctrico.
Se proporciona un método para detectar una corriente de fase insuficiente o faltante en un motor síncrono de imán permanente, e incluye determinar una posición de vector compuesto de una corriente de fase trifásica combinada con respecto a una parte estacionaria del motor, y asignar un sector a la posición. El método incluye comparar la corriente de fase con una corriente de umbral calibrada correspondiente al sector y ejecutar una respuesta cuando el valor absoluto es menor que el umbral. Un vehículo incluye un dispositivo de almacenamiento de energía (ESD), un motor/generador configurado como un motor síncrono de imanes permanentes, un inversor de voltaje y un bus para conducir corriente continua desde el ESD al inversor. Un controlador detecta una corriente de fase insuficiente, determina una posición de vector de corriente de la CA trifásica, asigna un sector a la posición y ejecuta una respuesta cuando un valor absoluto de la corriente de fase es menor que un umbral calibrado.
Un motor eléctrico de capacitor dividido permanente se construye utilizando componentes existentes de un diseño de motor de polo sombreado conocido para reducir los costos de ingeniería, herramientas, inventario y otros costos de fabricación del nuevo motor y, potencialmente, el diseño conocido a través de la economía de escala. Las modificaciones del motor conocido implican principalmente diferentes circuitos de devanado y la adición de un condensador. El nuevo motor se puede invertir con un solo circuito de interruptor.
