بهبود عملكرد راهاندازي موتورهاي LSPMS به كمك كاهش هارمونيكهاي فضايي

Starting Performance Improvement of Line Start PMSM by Reduction of Space Harmonics

موتورهاي سنكرون آهنرباي دايم با راهانداز القايي به دليل داشتن بازده بالاتر، ضريب قدرت بهتر، چگالي گشتاور بزرگتر و در نتيجه وزن و حجم كمتر نسبت به موتورهاي القايي، جايگزين مناسبي براي اين موتورها محسوب ميشوند. علاوه بر آن عدم نياز به درايو براي راهاندازي، استفاده از موتورهاي LSPMS را نسبت به موتورهاي سنكرون آهنرباي دايم به صرفهتر كرده است. اما پايينتر بودن ظرفيت راهاندازي اين موتورها نسبت به موتورهاي القايي، يكي از مهمترين موارد محدود كننده جايگزيني موتورهاي القايي با موتورهاي LSPMS است. به دليل وجود گشتاور ترمزي ناشي از آهنربا طي دوره راهاندازي در موتورهاي LSPMS، كاهش اثرات نامطلوب هارمونيكهاي فضايي بر مشخصه سرعت گشتاور در اين موتورها در مقايسه با موتورهاي القايي، از اهميت بالاتري برخوردار است. در اين مقاله روشي براي حذف برخي از هارمونيكهاي فضايي به منظور بهبود عملكرد راهاندازي موتورهايLSPMS ، به كار گرفته شده است. ابتدا نيروي محركه مغناطيسي استاتور و هارمونيكهاي فضايي ايجاد شده در فاصله هوايي و همچنين تاثير گشتاور القايي ناشي از آنها بر عملكرد ماشين بررسي ميشود. سپس كاهش گشتاورهاي انگلي ناشي از هارمونيكهاي فضايي، با حذف برخي از مولفه هاي هارمونيكي نيروي محركه مغناطيسي به كمك تغيير در ساختار استاتور، مورد تحليل قرارميگيرد. در نهايت با اعمال اين روش به يك موتور LSPMS دو قطب، تاثير اين روش بر بهبود عملكرد ماشين براي راهاندازي بارهاي ثابت، مورد ارزيابي قرار ميگيرد.

Line start permanent magnet synchronous motors possess many attractive features including high efficiency, low loss, high power factor, small volume and light weight. Also they need no inverter for starting which is economical for many single speed applications such as most fans, pumps and compressors. Therefore LSPMS motors have been considered as an alternative for induction motors, but the starting performance of LSPMS motors have been a challenging issue concerned by many researchers so far. Compared to Induction motors, because of braking torque due to permanent magnets, the winding space harmonics and their negative impacts on LSPMS motors torque characteristics should be considered more serious. In this paper, first the mmf distribution of stator winding in the air gap is studied based on Fourier analysis. Then by using an optimization process, a new stator winding has been developed, which has a lower harmonic content in its mmf than the conventional winding. Finally the method is applied to an existing LSPMS motor and its performance is obtained by a finite element analysis