Xem mẫu
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
KHOA CƠ – ĐIỆN
HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ
CƠ KHÍ - ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HÓA
National Conference on Mechanical, Electrical, Automation Engineering
(MEAE2021)
CÁC CHỦ ĐỀ CHÍNH CỦA HỘI NGHỊ
➢ Kỹ thuật Cơ khí, Cơ khí động lực;
➢ Kỹ thuật Điện, Điện tử, Điện công nghiệp;
➢ Năng lượng, Năng lượng tái tạo;
➢ Tự động hóa, Robot, Cơ điện tử;
➢ Công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo;
➢ và những tiến bộ kỹ thuật trong các lĩnh vực kể trên.
i
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
BAN TỔ CHỨC
1. GS.TS. Trần Thanh Hải, Trường ĐH Mỏ - Địa chất, Trưởng ban
2. GS.TS. Bùi Xuân Nam, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Phó Trưởng ban
3. PGS.TS. Triệu Hùng Trường, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Phó Trưởng ban
4. PGS.TS Khổng Cao Phong, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Phó Trưởng ban
5. TS. Ngô Thanh Tuấn, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Phó Trưởng ban
6. PGS.TS Nguyễn Đức Khoát, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Ủy viên
7. PGS.TS Nguyễn Văn Xô, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Ủy viên
8. PGS.TS Đỗ Như Ý, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Ủy viên
9. TS. Nguyễn Thạc Khánh, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Ủy viên
10. ThS Hà Văn Thủy, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Ủy viên
11. PGS.TS Đào Huy Du, Trường ĐH CN Thái Nguyên, Ủy viên
12. PGS.TS Trần Thế Văn, Trường ĐH SPKT Hưng Yên, Ủy viên
13. TS. Đoàn Yên Thế, Trường ĐH Thủy Lợi, Ủy viên
14. TS. Đỗ Trung Hiếu, Viên cơ khí năng lượng và Mỏ, Ủy viên
15. TS. Lưu Hồng Việt, Công ty Cognex Việt Nam, Ủy viên
16. Ông Đỗ Mạnh Cường, Ban Khoa học công nghệ Mỏ KCM – Vinacomin, Ủy viên
17. Ông Nguyễn Vũ Cường, Tổng công ty thiết bị điện – Đông Anh, Ủy viên
18. Ông Nguyễn Xuân Huy, Công ty TNHH Cơ khí chính xác, Dịch vụ & Thương mại Việt Nam, Ủy viên
19. Ông Nguyễn Đình Thống, Viện KHCN Mỏ, Ủy viên
20. Ông Nguyễn Hải Long, Công ty CP cơ khí Mạo Khê-Vinacomin, Ủy viên
21. Ông Lê Văn Minh, Công ty than Vàng Danh – Vinacomin, Ủy viên
22. Ông Phạm Xuân Phi, Công ty CP Công nghiệp ô tô Vinacomin, Ủy viên
23. Ông Nguyễn Văn Sơn, Công ty than Hà Lầm – Vinacomin, Ủy viên
24. Ông Phạm Anh Tuấn, Công ty CP Cơ khí Hòn Gai –Vinacomin, Ủy viên
25. Ông Trần Hữu Phúc, Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, Ủy viên
26. Ông Đào Viết Tuấn, Ban Cơ điện – Vận tải-TKV, Ủy viên
ii
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
BAN KHOA HỌC
1. PGS.TS. Khổng Cao Phong, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Trưởng ban
2. TS. Ngô Thanh Tuấn, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Phó Trưởng ban
3. TS Trần Đức Huân, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Phó Trưởng ban
4. PGS.TS Đỗ Ngọc Anh, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Phó Trưởng ban
5. PGS.TS Nguyễn Đức Khoát, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Ủy viên
6. PGS.TS. Kim Ngọc Linh, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Ủy viên
7. PGS.TS. Phạm Trung Sơn, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Ủy viên
8. PGS.TS. Đinh Văn Thắng, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Ủy viên
9. PGS.TS. Nguyễn Văn Xô, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Ủy viên
10. PGS.TS. Đỗ Như Ý, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Ủy viên
11. TS. Nguyễn Thạc Khánh, Trường ĐH Mỏ-Địa chất, Ủy viên
12. PGS.TS Trần Thế Văn, Trường ĐH SPKT Hưng Yên, Ủy viên
13. TS. Đoàn Yên Thế, Trường ĐH Thủy Lợi, Ủy viên
14. PGS.TS Đào Huy Du, Trường ĐH CN Thái Nguyên, Ủy viên
15. TS. Đỗ Trung Hiếu, Viện cơ khí năng lượng và Mỏ, Ủy viên
16. TS. Hà Văn Tuấn, Tập đoàn KYUSHU, Ủy viên
17. TS Ngô Mạnh Tiến, Viện Vật lý – Viện Hàn Lâm và Khoa học Việt Nam, Ủy viên
18. TS. Phạm Ngọc Minh, Viện công nghệ thông tin-Viện Hàn Lâm và Khoa học VN, Ủy viên
19. Ông Trương Hồng Thanh, Công ty Ứng dụng giải pháp công nghệ ASTEC, Ủy viên
iii
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
BAN THƯ KÝ
1. TS. Ngô Thanh Tuấn, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Trưởng ban
2. TS. Trần Đức Huân, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Phó Trưởng ban
3. TS. Hồ Việt Bun, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Ủy viên
4. TS. Đặng Văn Chí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Ủy viên
5. TS. Nguyễn Đăng Tấn, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Ủy viên
6. TS. Lê Xuân Thành, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Ủy viên
7. ThS. Kim Cẩm Ánh, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Ủy viên
8. ThS. Trần Viết Linh, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Ủy viên
9. ThS. Nguyễn Tiến Sỹ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Ủy viên
10. ThS. Phạm Thị Thủy, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Ủy viên
11. ThS. Nguyễn Thanh Tùng, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Ủy viên
BAN BIÊN TẬP
1. TS. Ngô Thanh Tuấn, Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Trưởng ban
2. TS. Nguyễn Viết Nghĩa, Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Phó Trưởng ban
3. TS. Trần Đức Huân, Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Phó Trưởng ban
4. PGS.TS. Nguyễn Đức Khoát, Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Ủy viên
5. PGS.TS. Nguyễn Văn Xô, Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Ủy viên
6. PGS.TS. Đỗ Như Ý, Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Ủy viên
7. TS. Nguyễn Thạc Khánh, Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Ủy viên
iv
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cách mạng công nghiệp 4.0 đang là xu thế phát triển của nền công nghiệp,
nền công nghiệp hiện đại này, vừa tạo ra cơ hội và cũng chính là thách thức cho sự phát triển
của công nghiệp Việt Nam. Với mục đích nhằm giới thiệu những tiến bộ kỹ thuật trong các
lĩnh vực liên quan đến sự đào tạo và phát triển của Nhà trường, trường Đại học Mỏ - Địa chất,
Khoa Cơ – Điện tổ chức Hội nghị khoa học toàn quốc về Cơ khí, Điện và Tự động hóa (National
Conference on Mechanical, Electrical, Automation Engineering – MEAE2021).
Hội nghị là nơi giao lưu, kết nối các nhà khoa học, các doanh nghiệp, các cá nhân đang
hoạt động trong lĩnh vực nói trên, để cùng nhau thảo luận, trao đổi học thuật và chia sẻ kinh
nghiệp nhằm thúc đẩy sự phát triển của các lĩnh vực về Cơ khí, Điện và Tự động hóa, nhằm
phục vụ cho sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước.
Trọng tâm của hội nghị đề cập đến “Chuyển đổi số trong lĩnh vực Cơ – Điện” – “Digital
Transformation in Electro-Mechanics” với các chủ đề như:
✓ Kỹ thuật Cơ khí, Cơ khí động lực;
✓ Kỹ thuật Điện, Điện tử, Điện công nghiệp;
✓ Năng lượng, Năng lượng tái tạo;
✓ Tự động hóa, Robot, Cơ điện tử;
✓ Công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo;
✓ và những tiến bộ kỹ thuật trong các lĩnh vực kể trên.
Ban tổ chức tin rằng, Tuyển tập các công trình khoa học tham gia Hội nghị lần này sẽ
góp phần đóng góp có chất lượng nhằm thúc đẩy cho sự phát triển chung cho nền công nghiệp
ngày nay.
Thay mặt Ban tổ chức, tôi chân thành cảm ơn đến Đảng ủy, Hội đồng trường, Ban Giám
hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất và các đơn vị liên quan đã đồng hành, tạo mọi điều kiện
thuật lợi cho việc Hội nghị được tổ chức thành công tốt đẹp.
Đặc biệt, trân trọng cảm ơn đến các tác giả các bài báo khoa học, các phản biện, các
nhà khoa học, các cơ quan đồng nghiệp, các doanh nghiệp tài trợ đã có đóng góp quan trọng
vì sự thành công chung của Hội nghị MEAE2021.
TM. BAN TỔ CHỨC
PGS.TS Khổng Cao Phong
v
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
MỤC LỤC
Numerical simulation method application in the design of a line-start permanent magnet
synchronous motor ................................................................................................................................................................. 2
Do Nhu Y, Ngo Thanh Tuan, Ngo Xuan Cuong, Le Anh Tuan
Tính dòng điện rò trong các mạngđiện mỏ hầm lò có sử dụng các bộ biến đổi bán dẫn ở chế độ quá
trình quá độ ................................................................................................................................................................................ 7
Kim Ngọc Linh, Nguyễn Thạc Khánh, Nguyễn Trường Giang, Kim Thị Cẩm Ánh
Identification of Two-Mass Mechanical Systems by Using Fourier Interpolation ..................................... 14
Thanh Loan Pham
Đánh giá mức độ tiết kiệm vật liệu và hình dạng hợp lý ở một số chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh ..... 20
Phạm Tuấn Long
Các phương pháp xử lý tín hiệu đo lường trước và sau bộ biến đổi ADC ...................................................... 24
Nguyễn Tiến Sỹ, Kim Thị Cẩm Ánh, Hà Thị Chúc
Xây dựng bộ đo công suất ứng dụng cho các bài thí nghiệm, thực hành mạch điện xoay chiều của
phòng thí nghiệm Kỹ thuật điện – Điện tử trường Đại học Mỏ - Địa chất ...................................................... 29
Nguyễn Trường Giang
Tác động của mạng 5G đối với sự phát triển của tự động hóa và số hóa công nghiệp ............................. 34
Tống Ngọc Anh
Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số hai tầng cánh đến hệ số công suất của tuabin gió trục
ngang chong chóng kép ...................................................................................................................................................... 41
Đoàn Kim Bình, Bùi Minh Hoàng, Nguyễn Văn Tuệ, Nguyễn Sơn Tùng
i
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
Nghiên cứu áp dụng công nghệ vòi phun khí – lỏng dành cho động cơ đốt trong...................................... 47
Nguyễn Sơn Tùng, Nguyễn Thanh Tuấn
Đánh giá dung sai công suất của các tấm pin quang điện thương mại trong điều kiện vận hành thực tế
....................................................................................................................................................................................................... 54
Ngô Xuân Cường, Đỗ Như Ý , Nguyễn Thị Hồng
Chiến lược thích ứng công nghiệp dầu khí trong xu hướng chuyển dịch năng lượng và đề xuất định
hướng phát triển ngành dầu khí việt nam .................................................................................................................. 59
Nguyễn Trung Khương
Xác định các tham số mô phỏng và xây dựng phòng thí nghiệm ảo cho máy biến áp ba pha................ 69
Ngô Xuân Cường
Method of determination of PI controller parameter for DFIG wind generator ......................................... 78
Nguyen Cong Cuong, Trinh Trong Chuong, Nguyen Anh Nghia
Bảo vệ chống chạm đất một pha chọn lọc ứng dụng ic số logic.......................................................................... 88
Đinh Văn Thắng
Hybrid FUZZY-PID controller for electric shovel EKG-8И hoisting motor .................................................... 91
Hong Quan Luu, Cao Phong Khong
Research on designing a detectable circuit of the earth- fault phase in order to enhance power supply
reliability of the 6kV grid of open-pit mines, Quang Ninh area ...................................................................... 100
Tran Quoc Hoan, Nguyen Anh Nghia, Ho Viet Bun
Numerical Analysis of the Ground Vibration Isolation of Shock Wave Propagation under Blasting in
NuiBeo mine, Quang Ninh............................................................................................................................................... 105
Dao Hieu, Dang Van Chi
ii
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
Development of a data acquisition system for Geography accident warning, Environment monitoring
and Agroforestry decision-making assistant purpose ........................................................................................ 112
Thanh Loan Pham, Quang Duy Do Nguyen
Trang bị điện khí nén cho cửa gió trong khai thác mỏ hầm lò......................................................................... 118
Đỗ Như Ý, Ngô Thanh Tuấn
Tạo hình biên dạng rotor cho cặp rotor bơm thùy ............................................................................................... 123
Nguyễn Thanh Tùng, Phạm Đức Thiên, Trần Thế Văn, Nguyễn Hồng Phong
Nghiên cứu, thiết kế mạch tăng áp DC/DC trong bộ nghịch lưu hòa lưới của hệ thống pin mặt trời
.................................................................................................................................................................................................... 129
Nguyễn Đức Minh, Đỗ Như Ý, Trịnh Trọng Chưởng
Phương pháp gia công bánh răng côn răng thẳng bằng kỹ thuật CAD/CAM/CNC .................................. 136
Trần Đức Huân, Nguyễn Thanh Tùng, Lê Thanh Tâm, Nguyễn Văn Minh, Nguyễn Văn Toại
Nghiên cứu xây dựng phương trình xác định đường kính và vận tốc quay của đĩa chia liệu máy nghiền
ly tâm va đập trục đứng ................................................................................................................................................... 141
Nguyễn Khắc Lĩnh, Nguyễn Văn Xô, Nguyễn Đăng Tấn, Lê Thị Hồng Thắng
Bàn về cơ chế bảo mật trong mạng IoT ..................................................................................................................... 148
Cung Quang Khang
Control of Permanent Magnet Synchronous Motor for Traction Application of Electric Vehicles... 153
Nguyễn Chí Dũng, Uông Quang Tuyến
A comparison study between the Craig - Bampton model reduction method and traditional finite
element method for analyzing the dynamic behavior of vibrating structures. ........................................ 160
Kieu Duc Thinh, Trinh Minh Hoang, Nguyen The Hoang
iii
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
Nghiên cứu, tính toán dòng chảy thủy lực qua van phân phối điều khiển cột chống mỏ hầm lò ...... 167
Nguyễn Đăng Tấn, Nguyễn Khắc Lĩnh, Lê Thị Hồng Thắng, Nguyễn Văn Xô
Ứng dụng bộ lọc Kalman để xử lý tín hiệu từ cảm biến độ ẩm soil moisture ............................................ 173
Đặng Văn Chí
Thiết kế bộ điều khiển PID tự chỉnh mờ để ổn định mức nước bao hơi – Công ty cổ phần nhiệt điện
Quảng Ninh ........................................................................................................................................................................... 179
Đặng Văn Chí, Nguyễn An Đông, Nguyễn Đình Thống, Uông Quang Tuyến
Phương pháp xây dựng bộ điều khiển pid số trong công nghiệp ................................................................... 186
Nguyễn Đức Khoát, Phạm Minh Hải
Decision support system for small hydropower systems ................................................................................. 193
Thuy HA VAN, Tuan HA NGOC, Khoat NGUYEN DUC
Kalman Filter and MPU6050 Sensor in Positioning Issue for one-axis Solar Tracking System ........ 200
Dao Hieu, Khong Cao Phong
Nghiên cứu số về khả năng cách nhiệt của buồng cứu sinh mỏ có kết cấu ốc xít nhôm xốp............... 207
Trần Ngọc Minh, Trần Đức Huân, Nguyễn Quốc Việt
Đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bị điện phòng nổ phục vụ khai thác than
hầm lò...................................................................................................................................................................................... 214
TS. Đỗ Trung Hiếu, ThS. Phạm Văn Hiếu
Kết quả ứng dụng các giải pháp tự động hóa của Viện Cơ khí năng lượng và Mỏ - Vinacomin phục vụ
đề án Tin học hóa – Tự động hóa của tập đoàn TKV ............................................................................................ 218
ThS. Phạm Văn Hiếu
iv
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
Kết quả thực hiện nhiệm vụ đổi mới và hiện đại hóa công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng
giai đoạn 2010-2020 định hướng đến năm 2025 của Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - Vinacomin 225
TS. Đỗ Trung Hiếu, TS. Lê Thùy Dương
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến mòn gối trượt dẫn hướng máy khấu than trong khai thác than
hầm lò vùng Quảng Ninh ................................................................................................................................................. 228
NCS. Lê Văn Lợi, GS.TS. XuPing, GS.TS. YuYingHua=2, TS. ShenJiaXing
Mô hình điều khiển số một quá trình sản xuất....................................................................................................... 237
Đinh Văn Thắng
Using hydrostatic drive system for low opreation pressure gas meter calibrator ................................. 244
Son Tung Nguyen, Kim Binh Doan, Thuy Pham Thi
Design, make and install a test-rig for testing 660V/1140V earth leakage protective device........... 253
Nguyen Thac Khanh, Kim Ngoc Linh, Nguyen Truong Giang, Bui Minh Dinh
v
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
Numerical simulation method application in the design of a
line-start permanent magnet synchronous motor
Do Nhu Y1, Ngo Thanh Tuan1, Ngo Xuan Cuong*,2, Le Anh Tuan3
1 Department of Electrical and Electronic Engineering, Faculty of Mechanical and Electrical Engineering,
University of Mining and Geology
2 School of Engineering and Technology, Hue University
3 Faculty of Electrical Engineering, Hanoi University of Industry
ARTICLE INFO ABSTRACT
Article history:
Saving energy is quickly becoming an unavoidable issue for countries all
Received 15th Jun 2021 over the world. One of the most important requirements for sustainable
Accepted 16th Aug 2021 development is the efficient and economical use of energy. The
Available online 19th Dec 2021 electromechanical conversion stage consumes the most power of any
Keywords: stage of electricity use, accounting for more than 70 percent of total
synchronous motors, power consumption. High-performance motors, such as synchronous
motors with permanent-magnet squirrel-cage rotors (PMSM), are
permanent-magnet, ANSYS
becoming increasingly popular and used to reduce power consumption
Maxwell software for electromechanical conversion. Because of the complicated structure of
the PMSM, designing by an analytical method with low accuracy reduces
motor efficiency, so it is critical to research, design, and innovate
technology to improve engine performance. The article's content
discusses the use of numerical simulation methods in the design of PMSM,
replacing the traditional analytical method and thus improving the
efficiency of motor design.
Copyright © 2021 Hanoi University of Mining and Geology. All rights reserved.
1. Introduction Efficiency, IE4-Super Premium Efficiency, and
IE5-Ultra Premium Efficiency. Induction motors
Nowadays, energy saving is becoming an
(IM) are widely used in the market today, but
important issue for countries all over the world.
increasing their efficiency to IE3 or IE4 according
Economical and efficient energy use is one of the
to IEC60034-30 is extremely difficult [3-2]. A line-
most important requirements for sustainable
start permanent-magnet synchronous motor
development in order to deal with the risk of
(LSPMSM) is an energy-saving alternative to the
depletion of fossil fuel sources and the harmful
IM motor [3-5].
effects of pollution on the environment. The
The rotor losses of the IM account for about
electric motor consumes the most electricity of
20% of the total losses, the LSPMSM have no rotor
any electrical appliance, accounting for roughly
losses [5-6]. Also the loss on the LSPMSM is
70% of total grid power [1].
greatly reduced due to the reduction of the
The IEC60034-30 standard divides motor
motor's magnetizing current. Therefore, LSPMSM
efficiency into five categories: IE1-Standard
has high efficiency reaching IE3, which can go up
Efficiency, IE2-High Efficiency, IE3-Premium
2
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
to super high efficiency IE4 with power from where: 𝜇0 - magnetic permeability in a
0.55kW to 7.5kW [6-7]. classical vacuum; 𝜇𝑟 - the relative permeability of
To ensure the high performance of the the medium.
LSPMSM, the calculation and design of the motor In the electromagnetic field, 𝐵 ⃗ is calculated
plays a very important role [7-8]. With traditional through the magnetic potential 𝐴:
electrical machine design tools using analytic ⃗ =∇×𝐴
𝐵 (3)
formulas with many coefficients of experience,
Substituting (2) and (3) into (1), we get the
making the motor error large, many parameters
following equation:
selected are not optimal ... leading to reduced 1
motor efficiency. To overcome the limitations of ∇ × (𝜇 𝜇 ∇ × 𝐴) = 𝐽 (4)
0 𝑟
the analytical method, this paper presents a finite Equation (4) has the general form of
element method (FEM) combined with numerical Poisson's equation, can be interpreted in the
simulation on ANSYS Maxwell software to analytical model corresponding to the coordinate
calculate the electromagnetic analysis in LSPMSM, system Oxyz as follows:
thereby optimizing the magnetic circuit design of 1 𝜕2 𝐴 𝜕2 𝐴 𝜕2 𝐴
( + 𝜕𝑦2 + 𝜕𝑧2 ) + 𝐽 = 0 (5)
the motor. This is a modern new method with 𝜇0 𝜇𝑟 𝜕𝑥 2
high accuracy, which helps to determine the Solve (5), find 𝐴, then based on (2) and (3) to
magnetic field distribution in space and is calculate the magnetic flux density B and the
applicable to all structures of magnetic circuits magnetic field strength H as follows:
and even in the mode of magnetic circuits 𝐵⃗ = 𝐵𝑥 𝑖 + 𝐵𝑦 𝑗 + 𝐵𝑧 𝑘⃗ = (𝜕𝐴𝑧 − 𝜕𝐴𝑦 ) 𝑖 +
saturated with magnetic circuits [8]. 𝜕𝐴𝑦
𝜕𝑦 𝜕𝑧
𝜕𝐴 𝜕𝐴𝑧 𝜕𝐴𝑥
The content of the article presents the use of ( 𝑥 − )𝑗 +( − ) 𝑘⃗ (6)
𝜕𝑧 𝜕𝑥 𝜕𝑥 𝜕𝑦
numerical simulation method using FEM in The voltage applied to the coil terminals and
calculating and designing LSPMSM motors. The the DC resistance of the coil, the current density
research results lead to a useful solution in can be determined from the equations:
calculating and optimizing the design parameters 𝑑𝑖 𝑈
𝑈 = 𝑅𝑑𝑐 𝑖 + 𝐿 𝑑𝑡 ; 𝐼𝑑𝑐 = 𝑅 (7)
of the motor in order to reduce design errors, 𝑑𝑐
thereby improving the performance of the where: U - voltage applied to the coil terminals;
LSPMSM. Rdc - DC resistance of the coil; L- coil inductance;
2. Stationary magnetic field with FEM Idc - current in the coil; Sdq - coil cross-section.
FEM is a technique for solving equation (5) to
Magnetic field distribution in the magnetic determine the magnetic potential 𝐴, then
circuit and the space around the electromagnetic ⃗ and
calculate the magnetic flux density 𝐵
device is the solution of the Poisson equation
magnetic field strength 𝐻 ⃗ according to formulas
written for the electromagnetic field of the electric
motor model. This model is based on the Maxwell- (3) and (2), thereby determining the magnetic
Ampere law. According to the Maxwell - Faraday field distribution in space with high accuracy.
equation written for the case of an electric motor From there, it will be of great help to the designer
at steady state as follows [8]: and operator in adjusting the parameters of the
electromagnetic mechanism of the machine, to
∇×𝐻 ⃗ =𝐽 (1)
optimize the distribution of the magnetic field in
where: 𝐽 - current density flowing in an space to improve the operating efficiency of the
electromagnet coil, A/m2; 𝐻 ⃗ - magnetic field machine. FEM consists of 4 basic steps as follows:
strength, H/m. - Discrete the analytical domain into elements.
Magnetic field strength 𝐻 ⃗ is related to the Elements are linked together to form a mesh.
magnetic flux density 𝐵 ⃗ as the expression: - Choose the membership function and
⃗𝐵 = 𝜇0 𝜇𝑟 𝐻
⃗ (2) approximate the solution on each element.
3
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
- Concatenate all elements in the analytical Result of circuit parameter design from stator
domain to obtain the system matrix. steel foil and motor rotor Pn = 15kW; nn = 3000
- Solve the system matrix by iterative method. (rpm), Un = 660/1140 (V) type 2P shown in
To calculate according to FEM requires the Figure 2 and Figure 3.
support of digital computers and software
programs written on the mathematical
foundation of FEM.
3. Optimization of LSPMSM design using FEM
numerical simulation method
The LSPMSM is a hybrid motor with three-
phase windings distributed in the stator tracks
(similar to an IM), the rotor of the motor uses a
squirrel cage and is fitted with a permanent Figure 2. Dimensions of stator
magnet, shown in Figure 1 [10].
Figure 1. LSPMSM
LSPMSM can be started directly without using
controller, after starting the motor will work at Figure 3. Dimensions of the rotor
synchronous speed with high torque, low inertia.
Depending on the arrangement of the permanent In order to have the optimal design of the
magnets on the rotor, there will be different rotor permanent magnets on the rotor circuit, different
configurations. layout options are offered, then analysis and
The motor selected for design simulation is a selection of the optimal design options are
3-phase type and has typical specifications: available. For LSPMSM Pn = 15kW type 2P
Nominal power Pn = 15kW; nn = 3000 (rpm); Un permanent magnets placed on two symmetrical
= 660/1140 (V), type 2P. In order to perform the sides, offering two layout options as follows:
simulation of the optimal design of the LSPMSM, - Option 1: U-shaped permanent magnets is
perform the calculation of the initial motor arranged from three segments forming;
parameters with the calculation results given in - Option 2: permanent magnets in the shape of
Table 1. a horseshoe (C-shaped) are arranged
Simulation results of electromagnetic field
Table 1. Calculation results of motor parameters distribution, conductor current and LSPMSM
Pn = 15kW speed response of the two options are shown in
Figures 4, 5 and 6.
4
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
a) b)
Figure 4. Electromagnetic field distribution in the magnetic circuit of the LSPMSM
a- Structure of U-shaped permanent magnets; b- Structure of C-shaped permanent magnets
a) b)
Figure 5. Current on the stator winding of the LSPMSM
a- Structure of U-shaped permanent magnets; b- Structure of C-shaped permanent magnets
a) b)
Figure 6. Speed response of LSPMSM
a- Structure of U-shaped permanent magnets; b- Structure of C-shaped permanent magnets
Numerical simulation results by FEM show time, the current on the winding is nonlinear,
that both layout options allow the motor to start causing the starting torque to vibrate, speed
automatically. However, the U-shaped layout plan response is slower the motor vibrates more
has a strong distribution of electromagnetic fields during starting. Thus, the C-shaped permanent
in the motor, making the starting time long. At that magnets arrangement on the rotor of LSPMSM
5
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
gives better results in terms of electromagnetic 4. Michael J. Melfi Stephen D. Umans Judith E.
and mechanical parameters of the motor than the Atem (2014). Viability of highlyefficient multi-
U-shaped permanent magnets arrangement, it horsepower line-start permanent-magnet
have better performance and working motors. Petroleum and Chemical Industry
characteristics. Technical Conference, Record of Conference
4. Conclusion Papers Industry Applications Society 60th Annual
IEEE, pp. 1-10.
The application of modern numerical 5. A. Hassanpour Isfahani, S. Vaez-Zadeh, M. A.
simulation methods to the calculation and design Rahman (2011) Evaluation of Synchronization
of electrical equipment in general as well as Capability in Line Start Permanent Magnet
LSPMSM helps designers to quickly calculate Synchronous Motors. Electric Machines & Drives
parameters with small errors, optimize the design Conference (IEMDC), 2011 IEEE International, pp.
plan. These modern design tools lead to faster, 1346 – 1350.
more accurate, and less error-prone design 6. Aliabad, A.D., Mirsalim, M. and Ershad, N.F.
results, enhancing the design and manufacturing (2010) Line-Start Permanent-Magnet Motors
capabilities of electrical machines. In addition, it is Significant Improvements in Starting Torque,
possible to survey the electromechanical Synchronization, and SteadyState Performance,
parameters and investigate the electromagnetic Magnetics, IEEE Transactions on, Volume:46,
characteristics inside the motor. This will help the Issue:12, pp. 4066 – 4072.
designer be able to come up with options to 7. Optimal Rotor Design of Line Start
change the design parameters to improve the Permanent Magnet Synchronous Motor by
electromagnetic field distribution in the motor Genetic Algorithm.
optimally to improve the quality of the designed 8. Đỗ Như Ý, Ứng dụng phương pháp phần tử
motor. hữu hạn trong thiết kế chế tạo máy tuyển từ tại các
nhà máy tuyển than, Khoa học công nghệ mỏ,
Acknowledgments 2020.
This work was supported by a grant from the 9. Rong-Jie Wang, Jean-Pierre Els and Albert
Scientific Research Project under the CNKK Sorgdrager (2014) A study of rotor topologies of
program code: 012.2021.CNKK.QG. line start PM motors for cooling fan applications.
Proceedings of the 22nd South African
References Universities Power Engineering Conference,
2014, pp. 1-6.
1. TSKH Nguyễn Văn Bình (2020). Định hướng
10. Vera Elistratova, Optimal design of line-
chiến lượng phát triển năng lượng Quốc gia của
start permanent magnet synchronous motors of
Việt Nam đến năm 2030 tầm nhìn 2045. NXB Đại
high effciency. Electric power. Ecole Centrale de
học kinh tế Quốc dân.
Lille, 2015.
2. IEC 60034-30-1 standard on efficiency
11. A. H. Isfahani, S. V. Zadeh, 2009. Line Start
classes for low voltage AC motors.
Permanent Magnet Synchronous Motors:
3. Lê Anh Tuấn, Phạm Văn Cường, Nguyễn Thị
Challenges and Opportunities. ScienceDirect,
Minh Hiền, Vũ Thị Kim Nhị (2019). Nghiên cứu
Energy, Vol. 34, Iss. 11, November 2009, pp. 1755-
ảnh hưởng của nhiệt độn đến kahr năng khởi động
1763.
của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động
trực tiếp. Journal of science & technology, số 55.
P.16-19.
6
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
Tính dòng điện rò trong các mạngđiện mỏ hầm lò có sử dụng
các bộ biến đổi bán dẫn ở chế độ quá trình quá độ
Kim Ngọc Linh1, *, Nguyễn Thạc Khánh1, Nguyễn Trường Giang1, Kim Thị Cẩm Ánh1
1 Khoa Cơ Điện, Trường Đại học Mỏ - Địa chất
THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT
Quá trình:
Mạng điện có sử dụng các bộ biến đổi bán dẫn (mạng hỗn hợp) ngày càng
Nhận bài 15/6/2021 được sử dụng nhiều trong các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh. Để có thể lựa
Chấp nhận 17/8/2021 chọn được những giải pháp hạn chế hiệu quả dòng điện rò trong các mạng
Đăng online 20/12/2021 điện này cần phải biết được đặc điểm của dòng rò phát sinh trong đó. Bài
Từ khóa: báo trình bày kết quả xây dựng các biểu thức tính dòng điện rò trong các
Dòng điện rò; mạng điện mạng điện mỏ hỗn hợp ở chế độ quá trình quá độ. Với kết quả nhận được,
mỏ; biến đổi bán dẫn; quá
lần đầu tiên quy luật biên thiên của dòng điện rò khi có rò một pha từ phần
mạch xoay chiều tần số công nghiệp và rò ở phần mạch một chiều của một
trình quá độ, sơ đồ tương mạng điện mỏ hỗn hợp được mô tả ở dạng giải tích. Các biểu thức này có
đương. tính tổng quát vì cho phép tính được dòng điện rò ở cả chế độ xác lập và chế
độ quá trình quá độ. Kết quả nghiên cứu này còn có thể áp dụng để tính toán
dòng điện rò trong các mạng điện đơn và hỗn hợp không nối đất khác (mạng
AC IT, DC IT và AC/DC IT).
Copyright © 2021 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm.
1. Mở đầu trong các mạng điện mỏ hỗn hợp ở chế độ quá
trình quá độ còn ít được quan tâm và cho đến nay
Trong các tài liệu (Kim Ngọc Linh, 2018; Kim
vẫn chưa có kết quả nào được công bố. Bài báo này
Ngọc Linh và nnk, 2020), đã trình bày các kết quả
trình bày kết quả nghiên cứu của chúng tôi về tính
nghiên cứu tính dòng điện rò trong các mạng điện
dòng điện rò ở phần mạch xoay chiều tần số công
mỏ có chứa các bộ biến đổi (mạng điện mỏ hỗn
nghiệp và phần mạch một chiều của một mạng
hợp). Các biểu thức xây dựng được cho phép tính
điện mỏ hỗn hợp ở chế độ quá trình quá độ.
toán dòng điện rò khi phát sinh rò ở phần mạng
trước biến tần, phần mạng sau biến tần và phần 2. Kết quả nghiên cứu
mạch điện một chiều của một mạng điện mỏ hỗn Với giả thiết mạng có thông số tập trung, bỏ
hợp ở chế độ xác lập. Thực tế, trong nhiều trường qua trở kháng của biến áp và cáp và không tính
hợp cần phải biết rõ tính chất quá trình quá độ của đến trở kháng cách điện giữa các pha của mạng, sơ
dòng điện rò, ví dụ như khi cần chọn thời gian trễ đồ tương đương về phương diện an toàn điện giật
của rơle bảo vệ rò, tính điện lượng qua người để cho mạng điện mỏ hầm lò có sử dụng các bộ biến
xác định điều kiện an toàn điện giật của mạng v.v... đổi bán dẫn (mạng hỗn hợp) như hình 1
Mặc dù vậy, vấn đề nghiên cứu tính dòng điện rò (Petrichencô A.A., 2017; Kim Ngọc Linh, 2019).
7
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
A MTBT MMC A/ MSBT
+
TẢI /
B CHỈNH BIẾN B
MỘT TẦN
LƯU
− CHIỀU
C C/
BAKV
RA RB RC R+ R− R Af R Bf R Cf
CA CB CC C+ C− C Af C Bf C Cf
ĐC1 ĐC2
Hình 1. Sơ đồ tương đương về phương diện an toàn điện giật của mạng điện mỏ hỗn hợp
2.1 Tính dòng điện rò khi có rò ở phần mạch
Trong sơ đồ hình 1 ký hiệu RA, RB, RC, CA, CB,
xoay chiều tần số công nghiệp
CC là điện trở cách điện và điện dung các pha so với
đất của phần mạng xoay chiều trước biến tần Với giả thiết phần mạch chỉnh lưu được mắc
(MTBT); RAf, RBf, RCf, CAf, CBf, CCf là điện trở cách trực tiếp không qua biến áp và bỏ qua ảnh hưởng
điện và điện dung các pha so với đất của phần do trở kháng cách điện của phần mạng sau biến
mạng xoay chiều sau biến tần (MSBT); R+, R-, C+, tần, sơ đồ tính toán dòng điện rò khi chạm vào một
C- là điện trở cách điện và điện dung giữa cực pha phần mạch điện xoay chiều tần số công nghiệp
dương (+) và cực âm (-) so với đất của phần mạng (MTBT) của mạng điện mỏ hỗn hợp như hình 2
một chiều (MMC). (Kim Ngọc Linh, 2020).
MMC +
Uf
A MTBT
B
U0
C
−
RA RB RC
irò
R+ R−
CA CB CC Rrò ĐC1
irò1 irò2 C+ C−
irò2 + irò2 −
Hình 2. Sơ đồ tính dòng điện rò khi có rò một pha phần mạch điện xoay chiều
Trong sơ đồ hình 2 ký hiệu Rrò là điện trở rò;
• Tính dòng điện rò xoay chiều irò1:
Uf là điện áp pha cuộn thứ cấp của máy biến áp
khu vực; U0 là trị số trung bình của điện áp chỉnh Sơ đồ tương đương để tính dòng điện rò irò1
lưu cầu ba pha ( U 0 2,34U f ). như hình 3.
Khi có rò một pha, dòng irò qua điện trở rò Rrò
sẽ gồm hai thành phần: Thành phần dòng xoay
chiều irò1 gây bởi điện trở và điện dung cách điện
của phần mạch xoay chiều MTBT và thành phần
dòng một chiều irò2 có trị số tùy thuộc vào sự mất
đối xứng điện trở cách điện của phần mạch điện
một chiều MMC.
8
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
Uf U0 / 2
R tđ
C tđ
R R− Utđ irò2−
C
irò2 − C− R rò
R C Rrò
irò1
b)
R rò
a)
Hình 4. Sơ đồ tương đương tính dòng rò irò2-
Hình 3. Sơ đồ tương đương tính dòng rò irò1 Từ sơ đồ hình hình 4a suy ra có
Trong sơ đồ hình 3 ký hiệu R là điện trở U C (+0) = U C (−0) = U 0 R / 2(R + R − )
cách điện tương đương so với đất của phần Vậy dòng điện rò tại thời điểm t=0:
mạch xoay chiều MTBT (R=RA//RB//RC), C là i ro 2− (0) = U C (+0) / R rò = U 0 R / 2R rò (R + R − )
điện dung tương đương của MTBT so với đất
Áp dụng phương pháp nguồn tương đương có
(C=CA+CB+CC).
sơ đồ tính dòng điện rò irò2- như hình 4b.
Giả thiết điện áp pha cuộn thứ cấp của
Trong sơ đồ có U tđ = U 0 R / 2(R + R − ) ;
biến áp có dạng u f = 2Uf sin(t + ) suy ra:
R tđ = (R // R − ) = RR − /(R + R − ) ;
Trị số dòng điện rò ở thời điểm t=0:
C tđ = (C // C − ) = C + C − .
2 U f sin
i ro1 (0) = Từ sơ đồ hình 4b tính được thành phần xác lập
R ro
của dòng điện rò:
Thành phần xác lập của dòng điện rò: U tđ U 0 R / 2(R + R − )
i roxl2− = = =
R 2 + X C2 R tđ + R rò RR − /(R + R − ) + R rò
i roxl1 = 2 U f sin (t + − )
R 2 R 2ro + X C2 (R + R ro ) 2 U0R
=
− R 2 XC 2(RR − + RR rò + R − R rò )
với = arctg , X C = 1 / C Thành phần tự do của dòng điện rò:
R 2 R ro + XC2 (R + R ro )
i rotd 2− = A 2 exp( pt ) = A 2 exp( − t / 2− ) ,
Thành phần tự do của dòng điện rò:
i ro t d1 = A exp( − t / ) RR − R rò (C + C− )
với 2− =
với = R tđ C = RR rò C /(R + R rò ) RR − + RR rò + R − R rò
Xếp chồng kết quả và thay sơ kiện cuối cùng có Xếp chồng kết quả và thay sơ kiện cuối cùng tính
được thành phần xoay chiều của dòng điện rò được dòng rò quá trình quá độ iro2-:
irò1 có dạng: U0R RR −
i ro2− = 1 + exp( − t / 2− )
R 2 + X C2 2(RR − + RR rò + R − R rò ) (R + R − )R rò
i ro1 = 2 U f sin (t + − ) +
R 2 R 2ro + X C2 (R + R ro ) 2 (2)
sin
Một cách tương tự tính đươc thành phần iro2+ của
R 2 + X C2
+ 2U f − sin( − ) exp( − t / ) dòng điện rò một chiều:
R ro R 2 R 2ro + X C2 (R + R ro ) 2
U0R RR +
i ro2+ = 1 + exp( − t / 2+ )
(1) 2(RR + + RR rò + R + R rò ) (R + R + )R rò
• Tính dòng điện rò một chiều iro2: (3)
Dòng điện rò irò2 gồm hai thành phần. Thành RR + R rò (C + C+ )
phần irò2- do sơ đồ ba van cực tính âm so với đất với 2+ =
RR + + RR rò + R + R rò
gây ra và thành phần irò2+ do sơ đồ ba van cực
Từ (2) và (3) suy ra dòng rò một chiều
tính dương so với đất gây ra. Sơ đồ tương đương
iro2 = iro2 − − iro2 + bằng:
để tính thành phần irò2- của dòng rò một chiều
nêu trên hình 4a.
9
- HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA
(MEAE2021)
U0R RR − Từ các biểu thức (1) và (4) tính được dòng rò
i ro2 = 1 + exp(−t / 2− ) −
2(RR − + RR rò + R − R rò ) (R + R − )R rò tổng bằng:
U0R RR +
− 1 + exp(−t / 2+
2(RR + + RR rò + R + R rò ) (R + R + )R rò
(4)
R +X
2 2 sin R 2 + X C2
i ro = 2 U f C
sin (t + − ) + 2 U f − sin( − ) exp( − t / ) +
R R ro + X C (R + R ro )
2 2 2 2 R ro R R ro + X C (R + R ro )
2 2 2 2
U0R RR − U0R RR +
+ 1 + exp( − t / 2− ) − 1 + exp( − t / 2+ (5)
2(RR − + RR rò + R − R rò ) (R + R − )R rò 2( RR + + RR rò + R + rò
R ) ( R + R + ) R rò
2.2 Tính dòng điện rò phần mạch một chiều được mắc trực tiếp không qua biến áp và bỏ qua
ảnh hưởng do trở kháng cách điện của phần
a. Tính dòng điện rò khi bị rò dây âm
mạng sau biến tần, sơ đồ tính toán dòng điện rò
Xét trường hợp mạng điện mỏ hỗn hợp có khi chạm vào dây âm phần mạch điện một chiều
chứa phụ tải một chiều (hoặc mạng không có của mạng điện mỏ hỗn hợp như hình 5 (Kim
phụ tải một chiều nhưng phần chỉnh lưu và phần Ngọc Linh, 2019).
nghịch lưu trong bộ biến tần có khoảng cách
đáng kể), với giả thiết phần mạch chỉnh lưu
MMC +
Uf
A MTBT
B
U0
C
−
RA RB RC
R+ R−
CA CB CC ĐC1 irò−
C+ C− Rrò
Hình 5. Sơ đồ tính toán dòng điện rò quá trình quá độ khi chạm vào dây âm
Dòng điện rò iro- gồm thành phần dòng iro-1 do a)
nguồn điện áp cực tính âm của nguồn một chiều Hình 6. Sơ đồ tính iro-1 khi chạm vào dây âm
so với đất gây ra và thành phần dòng iro-2 do sơ
Từ sơ đồ hình 6a suy ra theo luật đóng mở tụ
đồ ba van (cực tính âm) so với đất gây ra (thành
điện có U C− (+0) = U C− (−0) = U 0 R − /(R + + R − )
phần iro-2 chỉ tồn tại khi kể đến điện trở và điện
dung cách điện của phần mạng trước biến tần). Vậy dòng điện rò tại thời điểm t=0:
i ro −1 (0) = U C − (+0) / R rò = U 0 R − / R rò (R + + R − )
Từ sơ đồ hình 5, có sơ đồ tương đương để Áp dụng phương pháp nguồn tương đương có
tính thành phần dòng điện rò iro-1 như hình 6a. sơ đồ tính toán dòng rò iro-1 như hình 6b. Trong
đó U tđ = U 0 R − /(R + + R − ) ; R tđ = R + R − /(R + + R − ) ;
U0 R tđ
C tđ = C + + C −
Utđ
C tđ i ro −1 Từ sơ đồ hình 6b tính được thành phần xác lập
R+ C+ R− C− R rò
i ro −1 R rò của dòng điện rò:
b)
10
nguon tai.lieu . vn
