ZARZĄDZANIE ENERGETYKĄ PROSUMENCKĄ Częstochowa 2014r. dr inż. Janusz Flasza, Wydział Elektryczny PCz, mgr inż. Marcin Ziobrowski

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "ZARZĄDZANIE ENERGETYKĄ PROSUMENCKĄ Częstochowa 2014r. dr inż. Janusz Flasza, Wydział Elektryczny PCz, mgr inż. Marcin Ziobrowski"

Irena Lewandowska
8 lat temu
Przeglądów:

1 ZARZĄDZANIE ENERGETYKĄ PROSUMENCKĄ Częstochowa 2014r. Zastosowanie silników BLDC w napędach elektrycznych przy wykorzystaniu systemów energetyki prosumenckiej dr inż. Janusz Flasza, Wydział Elektryczny PCz, mgr inż. Marcin Ziobrowski

2 Rosnące wymagania stawiane napędom elektrycznym stosowanym w przemy le wymuszają do ć dynamiczny rozwój tej dziedziny. Pewne rozwiązania, ze względu na swoje cechy, zyskują na znaczeniu, a inne są wypierane. Do grona tych pierwszych z całą pewno cią można zaliczyć silniki bezszczotkowe prądu stałego.

3 Cechy silników bezszczotkowych Zalety Wyjątkowo długa lista zalet sprawia, że zainteresowanie napędami bezszczotkowymi w zastosowaniach przemysłowych systematycznie ro nie.

4 Brak szczotek niezawodno ć Pierwszym skojarzeniem, jakie przychodzi na my l, po braku łuku elektrycznego wynikającego z pracy komutatora mechanicznego i szczotek, jest znacznie wydłużona żywotno ć napędu. Nic dziwnego, że przy zakupie urządzenia wyposażonego w silnik BLDC uzyskuje się coraz dłuższe okresy gwarancyjne (gwarancja często nie obejmuje zużycia łożysk). Oczywi cie jest to bardzo istotny, o ile nie najważniejszy atut, jednak nie wolno zapominać o innych walorach wynikających z użycia komutatora elektronicznego.

5 Wysoka sprawno ć Współpraca szczotek i komutatora jest jednym z czynników powodujących straty sprawno ci. Silniki bezszczotkowe charakteryzują się znacznie wyższą sprawno cią w porównaniu do zwykłych silników DC. W niektórych rozwiązaniach parametr ten sięga nawet 95 %. Praca w rodowisku łatwopalnym/zagrożonym wybuchem Ze względu na brak iskry towarzyszącej silnikom szczotkowym, większo ć elektrycznych napędów bezszczotkowych jest przystosowana do pracy w specyficznych warunkach, szczególnie takich, gdzie występuje ryzyko zaprószenia ognia. Toruje to drogę do zastosowań w gałęziach przemysłu, w których standardowe silniki prądu stałego bywały rzadkim go ciem i umożliwia pracę silnika w pobliżu układów, gdzie czynnikiem roboczym jest olej.

6 Cicha praca Kolejnym ważnym atrybutem silników BLDC jest niskie natężenie hałasu. Pozwala to na łatwiejsze dostosowanie się do norm dotyczących tego parametru strefy roboczej oraz znacznie ułatwia pracę w otoczeniu stanowiska pracy wyposażonego w dany silnik. Precyzyjna regulacja prędko ci obrotowej w szerokim zakresie Jest to kolejna zaleta, szczególnie w przypadku silników wyposażonych w czujnik położenia wirnika oraz obsługiwanych przez zaawansowany modułowy sterownik. Zaleta ta jest szczególnie istotna w przypadku maszyn i aplikacji wymagających dokładnego pozycjonowania w osiach ruchomych, np. obrabiarkach sterowanych numerycznie lub robotach przemysłowych. Przykładowo napęd osiągający 4000 obr./min i możliwo ć regulacji w zakresie % jest standardem, dzięki czemu silniki BLDC zaczynają wypierać silniki krokowe w coraz większej liczbie aplikacji.

7 Stosunek momentu do masy Wysoki stosunek momentu obrotowego do masy jest bez wątpienia wyjątkową wła ciwo cią. Ze względu na niewielkie wymiary omawianych napędów, osiągane są duże warto ci gęsto ci mocy. Niski poziom zakłóceń elektrycznych Brak komutatora mechanicznego zmniejsza poziom zaburzeń radioelektrycznych, mniejsze jest też ryzyko zaburzeń pracy innych podzespołów elektronicznych pracujących w pobliżu silnika. Mały moment bezwładno ci i wysoki moment rozruchowy Dotyczy to szczególnie silników z wirnikiem wewnętrznym i pozwala na gwałtowne zmiany prędko ci obrotowej oraz szybki start.

8 Niski koszt silnika Uproszczona budowa oraz spadek cen materiałów (chociażby magnesów trwałych) powoduje, że same silniki, a często również silniki z wbudowanym układem sterowania, można zakupić po bardzo atrakcyjnej cenie. Jak widać, bezszczotkowe silniki prądu stałego charakteryzują się unikatowymi wła ciwo ciami, których na próżno można szukać w szczotkowych konstrukcjach. Na uwadze należy mieć również fakt, że wymienione wyżej plusy nie są wszystkimi możliwymi, a jedynie kilkoma wybranymi z szerokiej gamy atutów.

9 Wady Silniki BLDC nie są pozbawione wad, w związku z tym nie mogą całkowicie zdominować innych napędów elektrycznych. Wady te zostały omówione poniżej. Tętnienia momentu elektromagnetycznego Im mniej faz silnika BLDC, tym większe tętnienia momentu elektromagnetycznego. Jest to związane z mniejszym kątem przesunięcia w fazie. Tętnienia te mogą wywoływać duże wibracje podczas pracy przy obciążeniu, a to prowadzi do braku stabilizacji prędko ci obrotowej. Ich wielko ć może być jednak redukowana przez zwielokrotnianie uzwojeń stojana oraz zwiększanie liczby biegunów magnetycznych, ale wiąże się to ze wzrostem kosztów i bardziej złożonym sterowaniem.

10 Koszty związane z zaawansowanym sterowaniem Znaczna liczba produkowanych obecnie silników ma zintegrowany układ elektroniczny odpowiedzialny za sterowanie, ale pozwalają one na niezbyt skomplikowane prowadzenie silnika i nie zawsze gwarantują osiągnięcie optymalnych parametrów napędu. W bardziej wymagających aplikacjach należy stosować zewnętrzne moduły sterowania, co wiąże się z dodatkowymi kosztami.

11 Kontrola położenia wirnika Co prawda metoda BEMF jest konsekwentnie rozwijana i kładziony jest duży nacisk na jej usprawnianie, jednak wciąż brakuje ogólnodostępnych produktów pozwalających na podobnie wydajne sterowanie silnikiem BLDC, jak w przypadku silnika z enkoderami (w silnikach trójfazowych zwykle występują trzy czujniki Halla). Odnosi się to szczególnie do zastosowań stricte przemysłowych, gdzie wymagany jest precyzyjny ruch przy małych prędko ciach obrotowych lub spodziewane są nagłe zmiany obciążenia. W przeciwieństwie do silników szczotkowych, lista zalet ich bezszczotkowych braci jest wyraźnie dłuższa od wykazu wad. wietne parametry energetyczne tych silników oraz oszczędno ci wynikające z ich niezawodno ci sprawiają, że mimo stosowania kosztownych i zaawansowanych elektronicznie układów sterowania, koszt inwestycji związanej z ich instalacją zwraca się do ć szybko.

12 PRZYSZŁO Ć

13 Temat przyszło ci motoryzacji, to kolejny pomysł, który ma realne i spore szanse na wdrożenie. Mowa o silnikach elektrycznych montowanych w kołach pojazdu, które dzięki zintegrowaniu z piastami będą w stanie odzyskiwać energię podczas każdego hamowania. Prowadzić ma to do oszczędno ci energii i poprawy zasięgu pojazdu, a w dalszej przyszło ci również do poprawy osiągów. Pomysł na budowę pojazdów hybrydowych z umieszczeniem silników elektrycznych w piastach kół miał już Ferdinand Porsche, wówczas jego pomysł nie został pozytywnie przyjęty przez branżę motoryzacyjną z powodu obawy o zwiększenie masy i gorsze prowadzenie samochodu. Sama idea wydawała się jednak trafiona przeniesienie silników do kół dawało więcej miejsca w kabinie dla kierowcy i pasażerów, a także na bagaże.

14 Jak twierdzi firma Protean w zależno ci od wielko ci baterii możliwe jest osiągnięcie oszczędno ci energii nawet o 30%. Umożliwia to odzyskiwanie nawet do 85% energii kinetycznej z hamowania, co przydatne będzie szczególnie w przypadku pojazdów miejskich i wielkich, zatłoczonych aglomeracji. Dodatkową zaletą technologii jest fakt, iż w pojeździe można zamontować tylko dwa koła z silnikami elektrycznymi (z przodu lub tyłu) lub wszystkie cztery wówczas otrzymujemy napęd 4 4 dodatkowo poprawiający trakcję.

15 W ostatnim czasie pojawia się coraz więcej pomysłów na udoskonalenie technologii stosowanych w motoryzacji. Nie wszystkie z nich są trafione, tylko wybrane wejdą w życie, a naprawdę garstka okaże się rzeczywistą rewolucją. Cieszy jednak fakt, że wiat stara się zrobić co z wyczerpującymi się zasobami surowców. A jak udowadnia Tesla, nawet jeżdżący elektryczny superkomputer może dawać rado ć z jazdy.

16 ENERGETYKA PROSUMENCKA Energetyka prosumencka może być bardzo pożyteczna, zarówno dla obywateli, jak i systemu energetycznego Warunkiem korzy ci jest produkcja energii bardziej na własne potrzeby, a nie na sprzedaż.

17 Schemat 1. Prawdopodobne fazy rozwoju energetyki prosumenckiej w Polsce w kolejnych dekadach, [opracowanie na podst. WISE Institute]

19 Ukształtowanie się zachowań prosumenckich zapewni Polsce bezpieczeństwo energetyczne. Trzy wybrane działania prosumenckie, bardzo istotne pod względem bilansowym i możliwe do zastosowania w krótkim czasie, to: modernizacja oświetlenia na szeroką skalę, inwestycje w mikrobiogazownie na terenach wiejskich, a także usługi DSM/DSR w przemyśle. prof. dr ha. inż. Jan Pop zyk - Polite hnika Śląska ( Energetyka Cieplna i Zawodowa 2/2014) Rozwój turystyki opartej na pojazdach elektrycznych wykorzystujących silniki BLDC i pojazdy komunikacji miejskiej oraz magazyny energii/stacje ładowania

22 HOTROD I

23 Pierwsze 100 milionów złotych NFO igw przeznaczył dla samorządów zainteresowanych współpracą w ramach programu Prosument - informuje Fundusz w komunikacie odno nie naboru wniosków dla samorządów. Dane r.

Podobne dokumenty

SILNIK KROKOWY. w ploterach i małych obrabiarkach CNC.

SILNIK KROKOWY. w ploterach i małych obrabiarkach CNC. SILNIK KROKOWY Silniki krokowe umożliwiają łatwe sterowanie drogi i prędkości obrotowej w zakresie do kilkuset obrotów na minutę, zależnie od parametrów silnika i sterownika. Charakterystyczną cechą silnika