O pewnej metodzie oceny jakości napędu przekształtnikowego

Transkrypt

1 Jacek GROCHOWALSKI Poltechka Szczecńska, Istytut Elektrotechk O pewej metodze ocey jakośc apędu przeksztatkowego Streszczee. W artykule przedstawoo sposób wyzaczaa przestrzeej sy magetomotoryczej (SMM) w umyśloej maszye prądu przemeego o eskończoej lośc faz. Zapropoowao trójwymarowe przedstawee przebegów trzecm wymarem jest czas jedego obrotu fal SMM. Metoda pozwala wyzaczyć paszczyzę SMM w zależośc od kostrukcj uzwojeń maszyy, lośc faz ksztatu przebegów zaslających. Dokoao trasformacj przebegów otrzymując przejrzyste rysuk D o dużej zawartośc formacyjej. Porówao przebeg SMM dla m = <> z przebegam slka trójfazowego (m=). Zapropoowao aalzę paszczyz SMM jako metodę ocey jakośc apędu, w szczególośc welkej mocy, ze względu a zawartość harmoczych pasożytczych. Abstract. (About the oe method qualty estmato of the semcoductor drve). Ths paper presets MMF aalyss multphase machę wth fty umber of phases. MMF D shapes wth thrd dmeso: tme of MMF reverse was proposed. The shapes depeds o wdg costructo ad supply shapes. Through trasformato, fgures are clear ad formatve. Comparg of shapes for dfferet AC drves, especally wth machę wth ftve umber of phases as a referece, s a method for vestgato of torque pulsato propertes. Sowa kluczowe: sa magetomotorycza, maszyy prądu przemeego, maszyy dukcyje, apędy regulowae, harmocze. Keywords: MMF, AC maches, ducto motors, varable speed drves, harmocs. Wstęp Moce dywdualych apędów elektryczych ustawcze rosą. Zae są ocey, że moc ograczoa jest jedye potrzebam. Welolete prace rozwojowe ad apędam maej średej mocy doprowadzy do rozwązaa welu występujących problemów. Napędy welkch mocy wykoywae są jedostkowo. Idywduale projektuje sę slk ukad przeksztatka. Parametry dyamcze jak róweż dopuszczale częstotlwośc przeączeń elemetów póprzewodkowych mocy odpowedch do tych zastosowań e są zbyt welke wele techk stosowaych w apędach mejszych mocy e może być tutaj zastosowaych. Częstotlwość ośa modulacj w przeksztatkach ajwększych mocy aktuale e przekracza klkaset Hz. Z drugej stroy jedostkowy, dywdualy projekt wykoae umożlwają ścse powązae przeksztatka slka, l dlatego tutaj ajchętej zajdują zastosowaa apędy welofazowe. Najczęścej są to apędy sześcofazowe [,], rzadzej lub 4ro fazowe. Coraz częścej zdarzają sę kostrukcje próby z apędam co 2 fazowym, a w apędach specjalzowaych p. apęd adąży teleskopu 24 fazowe. Jake zalety daje stosowae wększej lośc faz? Ze względów eergetyczych pozwala rozożyć dostarczaą moc elektryczą a wększą lość faz co zmejsza prądy fazowe. Najczęścej apędy welkej mocy wspópracują z maszyam roboczym o charakterystyce wetylatorowej. Przy mejszych prędkoścach obrotowych wymagają zacze mejszych mocy dostarczaych. Dla tych zakresów prędkośc stosuje sę przeączae uzwojeń a mejszą lość faz czyych, zwększając tym samym ogólą sprawość apędu. Wększa lość faz pozwala osągąć blższy susodalemu rozkad pola w szczele przy ższej częstotlwośc przeączeń elemetów póprzewodkowych mocy. Zmejszeu ulegają wtedy momety pasożytcze. Często wystarcza prostokąty przebeg apęcowej fal zaslającej. Zmejszee mometów pasożytczych uzyskuje sę róweż poprzez wzajeme przesuęce mechacze uzwojeń fazowych slka []. Napędy welofazowe budowae są dla szerokego zakresu zma prędkośc obrotowej. W artykule [2] przedstawoo ops regulowaego apędu prądu przemeego o mocy 00 MW zma prędkośc obrotowej od 00 do 600 obr/m. Jest to apęd wetylatora do tuelu aerodyamczego dla Cetrum Badawczego Urządzeń trassoczych NASA w Haupto, Vrga USA. Tuel te zajduje zastosowae w przemyśle lotczym dla symulacj badań model fzyczych obektów latających w peej skal. Kaskada Kramera stosowaa wcześej w tym apędze zastąpoa zostaa slkem sychroczym z ukadem falowka o komutacj obcążeowej (LCI Load Commutated lverter). Zastosowao tutaj slk sychroczy sześcofazowy. W ostatch dzesęcu latach a statkach okrętach pasażerskch, do zadań specjalych: p. ukadae kabl podwodych, lodoamacze, statk aukowo badawcze zastosowae zajduje coraz częścej bezpośred, bezprzekadowy apęd elektryczy woloobrotowy jako apęd gówy statku []. Przeprowadzoe aalzy techczo ekoomcze wskazują, że apędy te mogą być róweż kokurecyje w zastosowaach a statkach do przewozów towarowych. Moce takch apędów zawerają sę w zakrese od klku do ok. 40 MW w zakrese prędkośc obrotowych od zera do ok. 200 obr/m. Zasadczym zaletam elektryczych apędów gówych statków okrętów jest zacze mejszy pozom szumów drgań, dlatego zastosowae a statkach pasażerskch podos zdecydowae komfort podróży morskch. Statk z apędem elektryczym są zwrotejsze, uatwają precyzyje sterowae pozycjoowae, samodzele, bez pomocy holowków dobjae do ke. Szczegóowe rozważaa zalet wad takch apędów będą przedmotem przygotowywaego artykuu. Ie zastosowae apędów welkch mocy to pompy ropy gazu w rurocągach traskotyetalych [8, 0]. Osągają oe zakres mocy do klkuastu MW przy prędkoścach obrotowych do klkuastu tysęcy obr/m. Jak wdzmy tylko z klku wymeoych przykadów, zakres prędkośc obrotowych apędów welkch mocy jest bardzo szerok, a wymagae waścwośc różą sę w zależośc od zastosowaa. Harmocze w slku prądu przemeego Dążeem kostruktora jest budowa ukadu apędowego speającego wymagae waścwośc ruchowe: statycze dyamcze, oraz atwość regulacj sterowaa. Ważym czykem określającym jakość apędu są szumy drgaa slka powodowae harmoczym mometu elektromagetyczego. Harmocze mometu mają decydujący wpyw a jakość apędu przy ższych prędkoścach obrotowych poeważ 6 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY R. 8 NR /200

2 powodują erówomery beg wau maszyy. Mmalzacja tych harmoczych to podstawowy zakres prac rozwojowych w bezprzekadowych, skoobrotowych apędach gówych statków okrętów. Harmocze są spowodowae harmoczym przestrzeym wykającym z dyskretego rozkadu uzwojeń w żobkach elowej krzywej magesowaa. Te przyczyy powodują powstae harmoczych mometu awet przy zaslau susodalym, a ch wartośc zależą od parametrów kostrukcyjych materaowych slka. Zacze wększy wpyw mają harmocze wykające z esusodalego zaslaa slka. Ich wpyw jest ograczay przez dobór waścwej strateg modulacj. Skuteczość wybraej strateg mus uwzględać mmalzację lośc przeączeń elemetów póprzewodkowych przeksztatka welkej mocy. Dopuszcza sę przebeg odksztacoe, ale take dla których harmocze zajdują sę możlwe daleko od skadowej podstawowej. Mają oe wtedy ewelk wpyw a przebeg podstawowy mometu. Szczególe trudo jest to osągale dla apędów o skej prędkośc obrotowej poeważ awet wysoke harmocze cągle mogą meścć sę w poblżu 0 6ÓHz a zatem częstotlwośc zaslającej dla której kostruowae są stadardowe maszyy. W lteraturze [] rozróża sę dwa typy harmoczych mometu: momety harmocze ustaloe (steady state torques) momety harmocze pulsacyje (pulsatg harmoe torgues). Skadowe ustaloe mometu powstają w wyku oddzaywaa strumea w szczele sy magetomotoryczej prądu zaslającego tego samego rzędu. Oddzaywaa tych welkośc, ale różych rzędów wytwarzają momety pulsacyje. Mmalzacja harmoczych sy magetomotoryczej SMM (ag.: MMF magetomotve force) mmalzuje obe skadowe mometu, ale ektóre harmocze ustaloe mometu mają keruek zgody z kerukem obrotów slka wspomagając w ostateczym rachuku momet podstawowy slka. Wykorzystae tej waścwośc szczególe w apędach o skch prędkoścach obrotowych wydaje sę być obecujące. v^> w. <r. < < TT. \T. J. <f. TT, TT, [f.. <r <r Jak już wspomao, w lteraturze jak róweż w praktyce przemysowej spotykae są rozwązaa apędów welofazowych prądu przemeego z różą loścą faz. Nasuwa sę pytae jakm kryteram ależy kerować sę przy wyborze optymalej lośc faz? Czy wzrastająca lość faz zawsze powoduje zmejszee zawartośc harmoczych? Jak zmea sę wraz loścą faz ksztatów przebegów zaslających przebeg pola w szczele maszyy? Jaką procedurę przyjąć przy ocee apędu ze względu a zawartość harmoczych? Na te pytaa próbuje odpowedzeć aalza metoda ocey przedstawoa w artykule. Aalzując dotychczasową przestrzeń zastosowań apędów welofazowych zauważamy, że aktualy sta techk wymusza zastosowae wększej lośc faz w regulowaych apędach welkch mocy prądu przemeego w których przeksztatk powe pracować przy możlwe maych częstotlwoścach przeączeń ze względu a ograczee waścwośc elemetów mocy. Maa częstotlwość przeączeń wymusza zaslae slka przebegem prostokątym apęca lub prądu. Te ograczea zawężają różorodość możlwych do wykorzystaa algorytmów sterowaa zmejszających momety pasożytcze w slku. Jedym z rozwązań jest system welofazowy wspomagay dywdualym projektem uzwojeń slka. Ścse powązae projektu slka prostego algorytmu sterowaa jest drogą do polepszea waścwośc apędu []. Decydujący wpyw a waścwośc ruchowe slka wykające z zawartośc harmoczych w momece elektromagetyczym ma rozkad pola w szczele slka wytworzoy przez SMM. Dokoamy aalzy rozkadu SMM w modelu slka o wybraych uzwojeach dla rosącej do eskończoośc lośc faz zaożoych przebegach zaslających. Wyzaczoa SMM dla takego, umyśloego, slka uwzględająca harmocze przestrzee od rozożoych dyskrete w żobkach uzwojeń może być wg autora odeseem dla porówaa z przebegam SMM badaego rozwązaa regulowaego apędu z slkem o skończoej lczbe faz przyjętej strateg zaslaa. W artykule przedstawoo róweż przebeg porówawcze dla slka trójfazowego o tych samych uzwojeach przebegach zaslających.,r.. TT. r, j Rys.. Schemat poączeń aalzowaego slka welofazowego zaslaego z przeksztatka matrycowego Aalza SMM Aalze poddao slk prądu przemeego wg schematu z rys., z prostym, średcowym uzwojeem rozożoym susodale a obwodze stojaa. Powerzche wrka stojaa gadke, e uwzględoo harmoczych pochodzących od zębów stojaa wrka, a także skosu żobków. Przyjęto cakowtą lczbę q żobków a begu fazę. Uzwojee jest symetrycze rozożoe w przestrze zaslae symetryczym przebegem prądu lub apęca. Zaożoo, że uzwojea e powodują zma PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY R. 8 NR /200

3 ampltudy wyższych harmoczych przestrzeych w slku. Dla tego ajprostszego uzwojea ampltuda SMM F,,,. dla v harmoczej przestrzeej w zależośc od przyjętego uzwojea ampltudy I pkll //tej harmoczej prądu przedstawa sę astępująco: = Z Z cos 2;rv «,! m d) F = / s \ v \ l 2 j «= Z Z ' (!). gdze: k m, wspóczyk uzwojea dla v harmoczej przestrzeej, p lość par beguów slka badaego, v harmocze przestrzee, które dla przebegu symetryczego pozostają: v=,,,,, oo. Uproszczoy schemat rozpatrywaego slka wraz z matrycą przeączków przeksztatka statyczego przedstawoo a rysuku. Zmeając algorytm pracy matrycy przeączków, welofazowy slk może być zasloy przebegam fazowym susodalym lub prostokątym prądu lub apęca. Dla takch przebegów zaslających przeprowadzoo aalzę. Każda faza slka przewodz prąd susodaly lub prąd będący zożeem skadowych harmoczych zgode z rozkadem Fourera: (2): y / 4«J 0M =.. Z f r cos l 2p l = Y /. cos \2m\t () 0 = S... f '" k l L"" ^ m\ = Z cos 2M k, (/ l)m L j We wzorze: / w. ampltudy kolejych harmoczych prądu fazowego zgodych z rozkadem Fourera w jedostkach względych [puj. Welkość kolejych ampltud zależy od ksztatu przebegu. /; umer kolejej harmoczej prądu fazowego: // = l,,, ; t r czas w jedostkach względych [pu]. O < t,,,, < l zmea sę dla jedego okresu prądu fazowego; umer fazy slka, = /, 2, m; m lość faz badaego slka, m = k, k l, 2,,... Sa magetomotorycza (SMM) /, kolejych faz, przy przepywe prądu (2) w zależośc od harmoczych przestrzeych v czasowych prądu // przedstawa sę astępująco w [pu]:,,./ = Z Z F (>) 0=... F=l..v... cos 2^"V J ff L pu m /,«= Z Z cos2/ a (ml) m Zaczee ektórych zmeych: /; umer harmoczej czasowej prądu, ^ = /,,,... «>,. v umer harmoczej przestrzeej SMM, v =,,,..., w, a ;, kąt przestrzey a obwodze stojaa w jedostkach względych [pu], 0<a p <], dla jedego przejśca fal SMM, F t. ampltuda sy magetomotoryczej SMM zależa od /; v w jedostkach względych [pu]. Wypadkowa sa magetomotorycza maszyy mfazowej jest sumą MMF fazowych: (4) F = Keruk wrowaa harmoczych SMM Przypomjmy, że a momet wypadkowy slka mają róweż wpyw momety harmocze. Momety o keruku obrotów zgodym z kerukem obrotów mometu podstawowego wspomagają momet wypadkowy, o keruku przecwym osabają momet wypadkowy. Wartość mometu harmoczego zależy od welkośc poślzgu dla daego rzędu harmoczych. Wyzaczymy keruk wrowaa harmoczych SMM. Zakem " (plus) ozaczymy harmocze wspomagające obrót pola przestrzeej harmoczej podstawowej wytworzoej przez skadową podstawową przebegu prądu. W [] wyzaczoo keruk obrotów harmoczych SMM ch wpyw a pracę slka trójfazowego. W podoby sposób, aalzujemy wypadkowy przebeg SMM (4) otrzymay z sumy przebegów fazowych (). Wyzaczając prędkość kątową wrowaa da/dt otrzymujemy prędkość wrowaa harmoczych przestrzeych ustaloych, wytworzoych przez /<tą harmoczą prądu w ukadze m fazowym: () gdze: // =, badaej. v = f ± 2mk L,,; k O, L 2,, ; m lość faz maszyy Dla harmoczych SMM pulsacyjych tz. wytworzoych przez harmocze przestrzee pola prądy o różej umeracj, prędkość wrowaa uzależoa jest od prędkośc perwszej harmoczej, a jej zak (keruek wrowaa) jest zgody ze zakem harmoczej przestrzeej v wg [4]: (6) 8 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY R. 8 NR /200

4 Tabela : Keruek obrotów harmoczych SMM dla różej lośc faz slka a. b. R! Przestrzee harmocze v dla m= faz. t t f. f t 2 f H f H Przestrzee harmocze v dla m=6 faz f. 2 t < ( t 2 f T C. d. Przestrzee harmocze v dla m= faz ) Przestrzee harmocze v dla m=2 faz f! f f PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY R. 8 NR /200

5 Zak charakteryzujące keruek obrotów harmoczych przestrzeych wytworzoe przez harmocze prądu, dla wybraych lośc faz zestawoo w tabelach keruku obrotów SMM tabela. Rozpatrzoo początkowe lośc faz:, 6, 2 faz. Welkośc ampltud harmoczych będą rozpatrywae w astępym rozdzale. Aalzując tabele a, b, c, d wdzmy, że dla wzrastającej lośc faz harmocze SMM o keruku przecwym zostają odsuęte do wyższych wartośc, mających zacze mejsze ampltudy a zatem mejszy wpyw a wypadkową SMM pośredo a wypadkowy momet slka. Najższe harmocze o keruku przecwym mają umer rówy lub wyższy od lośc faz slka. Harmocze pulsacyje SMM o umerach ższych ż lość faz powstają dla harmoczych prądu wyższych ż lość faz mają zatem róweż zacze ższe ampltudy. Podsumowując: wraz ze wzrostem lośc faz harmocze SMM o keruku wrowaa przecwym do harmoczej podstawowej odsuwają sę w keruku harmoczych powyżej lośc faz slka. Ampltudy maleją wraz ze wzrostem rzędu harmoczych, ch wpyw a wypadkowy przebeg SMM momet slka maleje. Harmocze ze zakem " wspomagają obroty pola chocaż mają malejący wpyw a wypadkowy momet slka z powodu rosącego poślzgu dla coraz wyższych harmoczych. Ampltudy SMM fazowych dla różych ksztatów przebegów zaslających Zgode ze wzorem () ampltuda SMM fazowej wypadkowej zależy zarówo od kostrukcj uzwojeń slka (w tym róweż lość par beguów) jak róweż rozkadu harmoczych prądu wykającego z ksztatu przebegu zaslającego. Dla susodalego przebegu prądu apęca zaslającego jedej pary beguów slka ampltuda sy magetomotoryczej SMM w jedostkach względych [pu] przyjmuje zaą postać: () Rozpatrzmy wpyw ych ksztatów przebegów zaslających. Jak wspomao wcześej w falowkach welkej mocy zastosowae zajdują ajczęścej ajprostsze przebeg prostokąte e modulowae, o kące przewodzea elemetów póprzewodkowych mocy = oraz = 2/ K. W obu przypadkach w peym zakrese regulacj częstotlwośc, szerokość mpulsów pozostaje staa, a proporcjoalą regulację apęca lub prądu wyjścowego uzyskuje sę przez regulację staego apęca zaslającego falowk (falowk z pośredczącym obwodem prądu staego). Dla przebegu prostokątego fal zaslającej prądu fazowego o kące przewodzea = ampltuda fazowa SMM w [pu] wyos: (8).. u. v 4sm s u Dla fal prostokątej prądu o kące przewodzea d = 2/ otrzymujemy: O). u. v 4sm s u Dla przebegów prostokątych fal zaslających apęca otrzymujemy: Dla 6 = : (0) Dla = 2/ TT: () p.. u. v 4sm s u' v.. u. v 4s s u~ Wypadkowa SMM slka mfazowego wyzaczoa z () dla harmoczych odksztacoej krzywej zaslającej jest sumą s magetomotoryczych fazowych (4). Każda harmocza prądu poprzez harmocze przestrzee uzwojea wytwarza harmocze ustaloe pulsacyje SMM, których wartośc chwlowe ulegają zmae a obwodze stojaa w czase trwaa przebegu zaslającego. Aalza umerycza przebegów SMM Dokoao umeryczej aalzy sy magetomotoryczej maszyy prądu przemeego o opsaym, prostym uzwojeu dla rosącej do eskończoośc lośc faz. Dla porówaa zestawoo aalogcze przebeg dla maszyy trójfazowej. Symulacje przeprowadzoo w programe MATLAB. Rysuk 2a, b, c przedstawają przebeg SMM dla wybraego mometu czasowego przy zaslau slka przebegam prądowym. Przebeg dla maszyy welofazowej (m = co) wyraźe odbegają ksztatem od zaych przebegów dla maszyy trójfazowej rys.2d, e, f. Przebeg przy zaslau susodalym pozostają susodale a dla przebegów prostokątych prądu mają ksztat trapezowy w którym czas trwaa podstawy zależy od kąta przewodzea elemetów póprzewodkowych przeksztatka. Przebeg trapezowy przechodz w trójkąty dla kąta przewodzea elemetów Q. Przebeg te jest aalogczy jak dla maszyy prądu staego: wszystke harmocze wspomagają keruek obrotu podstawowej SMM. Przebeg dla maszyy trójfazowej maja ksztat schodkowy ezależe od przebegów zaslających. Dodatkowo rozpatrzoo zmay ksztatu przebegu SMM w fukcj czasu, w okrese jedego obrotu wzduż obwed stojaa. Powstaje wtedy paszczyza trójwymarowa zma SMM po kące mechaczym czase trwaa jedego obrotu. Przebeg te przedstawoo w jedostkach względych. Dla rozpatrywaej maszyy o jedej parze beguów kąt elektryczy odpowada kątow mechaczemu a obrotu. Przedstawoe paszczyzy powtarzają sę dla kolejych obrotów pola w maszye w tych samych warukach zaslaa. Poeważ jede obrót powoduje zarówo przemeszczee sę wybraego puktu po obwodze stojaa (kąt a) w czase, powodując zeksztacea zacemające charakter przebegu zma, dokoao mapulacj a wykrese D przesuwając każdy pukt a obwodze stojaa (tylko podczas rysowaa!) o stay kąt wyoszący /4. W te sposób pukt a fal SMM dla kolejych mometów czasowych pozostaje w tym samym mejscu obwodu stojaa a rysuku. Uzyskao bardzo przejrzysty przebeg paszczyzy SMM w trzech wymarach. Paszczyzy SMM, w jedostkach względych, dla różych ksztatów przebegów zaslających zestawoo a rys. 4. Wszystke przebeg dla maszyy welofazowej (m = oo) są gadke, bez odksztaceń w czase obrotu. Przy zaslau prądem o przebegach prostokątych różych szerokoścach mpulsów SMM mają w przekroju ezmey przebeg trapezowy przechodzący w trójkąty dla przewodzea 6 =. kąta 80 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY R. 8 NR /200

6 a. b. X /' / \ : \, F ^ ^, CL S S m ' \, V,,', kat przestrzey statora alpha [pu] kat przestrzey statora alpha [pu C. d. Ofl " " 0 " " [ \y,,,! kat przestrzey statora alpha [pu kat przestrzey statora alpha [pu] 2 Q. s u r /" Lw "^ Vw^v J ~ l ( /\^. ^^ h v ~V\ f ] f l L,' e. f. IfWwWy \ĄA/wvV^ 2. ' / /VVVWV\/!'V\A'V^XA/'' " r, U,,., O kat przestrzey statora alpha [pu] ^,.. J ', ^, LJ O kat przestrzey statora alpha [pu] Rys. 2 Przebeg sy magetomotoryczej (SMM) a obwodze stojaa w chwl czasowej rówej zero (t=0), dla różej lośc faz (m) slka ksztatów prądów zaslających: a. m=«>, prąd zaslający susodaly, b. m=, prąd o przebegu prostokątym, 6=2TT/, c. m=, prąd o przebegu prostokątym, 6=Tr, d. m=, prąd zaslający susodaly, e. m=, prąd o przebegu prostokątym, 6=2Tr/ f. m=, prąd o przebegu prostokątym, 6=. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY R. 8 NR /200 8

7 b. mm > m./,'. :':' ' I ' ' jm " w. ;. j '' : ~ ' ; : ;>v::; :, :. f.:. : ' l ",, :..:;. kat przestrzey alpha fpu] 0.2 czas t [pu] kat przestrzey alpha jpu] O czas t [pu] kat przestrzey alpha [pu 0.2 O czas t[pu] 0.6 O Rys. Przebeg paszczyzy dla jedego obrotu SMM w slku o eskończoej lośc faz (m=«) dla astępujących przebegów zaslających: a. prąd susodaly, b. prąd o przebegu prostokątym, =2TT/, c. prąd o przebegu prostokątym, 6=, d. apęce susodale, e. apęce o przebegu prostokątym, =2Tr/ f. apęce o przebegu prostokątym, 6=Tr. 82 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY R. 8 NR /200

8 O czas t [pu] kat przestrzey alpha [pu d. 0.2 czas t[pu] kat przestrzey alpha pu] O czas t[pu] czas t [pu] O czas t [pu] Rys. 4 Przebeg paszczyzy dla jedego obrotu SMM w slku trójfazowym (m=) dla astępujących przebegów zaslającycha. prąd susodaly, b. prąd o przebegu prostokątym, e=2/, c. prąd o przebegu prostokątym =Tr d apęce susodale, e. apęce o przebegu prostokątym, 6=2/ f. apęce o przebegu prostokątym =TT PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY R. 8 NR /200 8

9 Przebeg trójkąty SMM, jak wspomao, jest aalogczy do rozkadu w maszye prądu staego. W obu maszyach prądu staego prądu przemeego o eskończoej lośc faz wszystke momety harmocze wspomagają momet podstawowy w każdej chwl obrotu pola. Momety te są jak to wyka z rysuku ezmee w czase. Dla zaslaa falą apęca prostokątego (rys.d,e,f) wdać fltrujące dzaae dukcyjośc uzwojeń przebeg SMM są zblżoe do susody bez ostrych krawędz trapezu. Dla aalogczych przebegów zaslających a rysuku 4 zestawoo przebeg paszczyz SMM dla maszyy trójfazowej (m=). Różce ksztatu są zacze. Nerówomera paszczyza, zacze zmeająca sę w czase a obwodze stojaa śwadczy o zaczej zawartośc harmoczych w SMM. Harmocze powstają zarówo przy zaslau susodalym apęcem prądem jak zmeającym sę ksztatam przebegów zaslających. Ksztaty paszczyz zmeają sę co śwadczy, że proporcje mędzy harmoczym ulegają zmae. Fltrujące dzaae dukcyjośc przy zaslau apęcem jest ewelke. Zawartość formacyja rysuków 2D D zdecydowae różą sę a korzyść przebegów D. Projektat apędu przeksztatkowego wyberając uzwojea maszyy, lość faz oraz ksztat przebegów zaslających powe dążyć do uzyskaa gadkch, ezmeych w czase przebegów SMM o lowych, zblżoych do trójkąta przebegach po obwed stojaa. Przebeg susodaly SMM jak wspomao jest trudy do osągęca w apędach welkej mocy z powodu koeczośc podwyższea częstotlwośc przeączeń elemetów póprzewodkowych. Porówae oblczeowych paszczyz SMM apędu AC z apędem o m=co przedstawoym w artykule, pozwala a jakoścową oceę waścwośc projektowaego apędu. Poszukwae wspóczyków do loścowej ocey jakośc będze przedmotem ego artykuu. Wosk SMM ścśle powązay z ą strumeń magetyczy a w dalszej kolejośc momet elektromagetyczy mają decydujący wpyw a waścwośc slka pracującego w regulowaym ukadze apędowym. W artykule przedstawoo wyk teoretyczej aalzy sy magetomotoryczej SMM w umyśloej maszye prądu przemeego o eskończoej lośc faz zdefowaych parametrach uzwojea zaslaa. Badaa te zestawoo z badaam aalogczej maszyy trójfazowej dla tych samych waruków zaslaa. Zapropoowao aalzę trójwymarową SMM w której do dwóch wymarów przestrzeych stosowaych dotychczas doączoo trzec wymar czas jedego obrotu fal SMM po obwed stojaa. Poprzez trasformację poożea elemetów paszczyzy D a rysuku, w tak sposób, aby pukty fal SMM wraz z upywającym czasem pozostaway w tym samym pukce przestrzeym stojaa a rysuku, uzyskao przejrzyste przebeg o dużej zawartośc formacyjej atwo poddające sę ocee ze względu a zmeość zawartośc harmoczych. Paszczyzy SMM dla slka trójfazowego (rys.4) są sle odksztacoe dla propoowaych przebegów zaslających, w tym róweż przebegów susodalych apęca prądu. Dla maszyy o eskończoej lośc faz (m = co), w tych samych warukach zaslaa, paszczyza SMM jest ezmea w czase, gadka, a dla przebegów susodalych zblżoa do przebegu susodalego. Dla przebegów zaslających prostokątych o rosącym kące przewodzea O, przebeg SMM ma ksztat trapezowy o zaokrągloych krawędzach dla apęć (fltrujące dzaae dukcyjośc rozproszea uzwojeń), przechodzący w przebeg trójkąty dla zaslającej fal prostokątej prądu o O =. Przebeg te jest aalogczy do przebegu SMM w maszye prądu staego. Przedstawoa aalza wykazaa, że w umyśloej maszye prądu przemeego o eskończoej lośc faz, podobe jak w maszye prądu staego, wszystke harmocze przestrzee SMM mają keruek zgody z obrotem skadowej podstawowej wspomagając momet wypadkowy slka. Autor propouje stosowae przedstawoej metodyk do ocey projektu apędu z maszyą welofazową o skończoej lośc faz, przyjętej strateg zaslaa kostrukcj uzwojeń. Aalza porówawcza wybraego projektu maszyy systemu zaslaa z apędem o eskończoej lośc faz pozwol oceć loścowo jakoścowo waścwośc apędu ze względu a zawartość mometów pasożytczych. Metoda ta wydaje sę być szczególe przydata w aalze apędów welkch mocy w których apotyka sę wele ograczeń, a jedocześe jedostkowa kostrukcja pozwala projektatow wpywać a maszyę sposób jej zaslaa, w tym róweż a wybór strateg modulacj przebegów zaslających. Pracę wykoao w Poltechce Szczecńskej w ramach dzaalośc statutowej Nr 642/8 fasowaej przez Komtet Badań Naukowych, LITERATURA [] Adrese E., Beek K., 6Phase Iducto Motors for Curret Source Irwerter Drves, IAS Coferece Proc. 8, Sept., 8,68. [2] Bhata R., Kratlger H.U., Boa A., Schafer D., Ige J.T., Adjustable Speed Drve wth a Sgle 00 MW Sychroous Motor, ABB Revew, 8, 6, 420. [] Gopakumar K., Ragaatha V.T., Bhat S.R., Splt phase Iducto Motor Operato from PWM Voltage Source lverter, IEEE Tras o Idustry Applcatos, vol. 2, sept,, 22. [4] Grochowalsk J., MMF of Hgh Phase Order Iducto Motors for Dfferet Shapes of Supply Voltages ad Currets, Proc of EPEPEMC 20, Cavtat & Dubrovk, Croata, 20, sept, papert86 o CDROM. [] Grochowalsk J., Sposób Ukad Zaslaa Welofazowego Slka Prądu Przemeego dla Regulowaych apędów welkej Mocy o Nskch Prędkoścach Obrotowych, Pat. RP r. [6] Hadouche D., Razk H., Rezzoug A., Modellg of a Double Star Iducto Motor wth a Arbtrary Shft Agle Betwee ts Three Phase Wdgs, Proc of EPEPEMC 2000, 2000, Kosce, 20. [] Murphy J.M.D., Power Electroc Cotrol of AC Motors, wyd. Pergamo Press, 88, 226. [8] Olver J., Samotyj M., Ferrer R., Applcato of Hgh Speed, Hgh Horsepower, ASD Cotrolled Iducto Motors to Gaś Ppeles, EPE Cof. Proc.,, 4. [] Pakaste R., Laka K., Wlhelmso M., Kuuskosk J., Experece wth Azpod Propulso Systems o Board Marę Yessels, ABB Revew,, 2,, 28. [0] Stemmler H., Hgh Power Idustral Drves, Proc of the /E Evol. 82, 2, 8, Autor: dr ż. Jacek Grochowalsk, Istytut Elektrotechk, Poltechka Szczecńska, ul. Skorskego, 00 Szczec, e mal: jgroch & we.ps.pl 84 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY R. 8 NR /200