EFEKTYWNE UŻYTKOWANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Transkrypt

1 Sudia Podyplomowe EFEKTYWNE UŻYTKOWANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ w ramach projeku Śląsko-Małopolskie Cenrum Kompeencji Zarządzania Energią 1

2 Wysokoobroowe układy napędowe dla AGD i elekronarzędzi Sanisław Piróg pirog@agh.edu.pl

3 Masa i gabaryy silnika elekrycznego Objęość wirnika silnika D l 4 K T T e K T P em m v l Naprężenia rozrywające wirnik D v v max Re Przy czym: R e dopuszczane naprężenie rozciągające na powierzchni wirnika, naprężenie rozrywające na powierzchni wirnika, masa właściwa zewnęrznej warswy wirnika, v prędkość obwodowa wirnika 3

4 Smukłość wirnika (l/d) l D K r P Dla silników o jednakowej mocy i różnych prędkościach orzymuje się: S S 1 l 1 D l D 1 1 4

5 Akualnie sosowane silniki 1. Jednofazowe silniki komuaorowe Wady: kłopoliwy komuaor (arcie, iskrzenie, zużywanie się szczoek), urudniona komuacja (ze względu na efek ransformacji), ograniczona prędkość obwodowa (uzwojenia), a ym samym i prędkość obroowa, moc bierna, niska sprawność (duże sray mechaniczne i elekryczne) Zaley: niska cena, doskonale opanowana echnologia produkcji. Jednofazowe silniki indukcyjne Wady: niska sprawność (pole pulsujące), duża masa i gabaryy (niska prędkość) 5

6 Nowe propozycje napędowe Wysokoobroowe ( obr/min): 1. silniki indukcyjne i 3 fazowe, a. z wirnikiem klakowym, b. z wirnikiem liym, c. z uleją miedzianą na wirniku. bezszczokowe rójfazowe silniki o magnesach rwałych (BLPMDCM). Zasilane poprzez przekszałniki energoelekroniczne o sinusoidalnym prądzie wejściowym. 6

7 P D R1 D R3 D S S 1 S 3 S 5 S S C A B C D R4 D R S 4 S 6 S N u AB u BC u CA L s i S L A L B L C u S u A u B u C Zasilanie rójfazowego silnika poprzez rójgałęziowy falownik napięcia i jednokierunkowy prosownik o sinusoidalnym prądzie wejściowym 7

8 1F 3F P C P S 1S S 3S S 1F S 3F U d U s u C A B C u B S S S 4S S F S 4F C N N u AB u BC u CA L s L A L B L C U p max U s / u s u A u B u C Schema przekszałnika dla silnika rójfazowego zasilanego z linii jednofazowej, zrealizowanego z dwóch jednofazowych falowników moskowych 8

9 P 1F 3F S 1 S 3 S 5 C P u C A B C u B p U I 1 cos s s s C N S 4 S 6 S N u AB u BC u CA L s L A L B L C U I s 3UI cos U s u s u A u B u C Schema przekszałnika o opologii moska rójfazowego realizujący jednofazowy prosownik dwukierunkowy i falownik yp V U Cr = U C U Br =-U B U CA = U C - U A = U C - 0 = U C U B -U C U C = U CA C U BC B U Ar = 0 U A U A =0 U BC = U B - U C U CA = U C U AB =-U B U B a) b) U AB = U A - U B = 0 - U B =- U B c) a) sygnały zadające, b) realizowane napięcia fazowe i międzyfazowe falownika, c) rójką napięć międzyfazowych. A 9

10 u S u S 0 5 A i S 5 A i S 1,0 u d / i A 0,05 0,05 u d / i A 0 i B 5 A i B 5 A 0 5 ms i C 5 ms i C a) b) Przykładowe przebiegi w przekszałniku 1F/3F przy m a = 0,5 10

11 1F 3F P C P S 1S S 3S S 1F S 3F U d U s u C A B C u B S S S 4S S F S 4F C N N u AB u BC u CA L s L A L B L C U p max U s / u s u A u B u C Schema przekszałnika dla silnika rójfazowego zasilanego z linii jednofazowej, zrealizowanego z dwóch jednofazowych falowników moskowych 11

12 FALOWNIKI DLA DWUFAZAOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH P / S 1 D 1 S 3 D 3 S 5 D 5 M / u A A B C S 4 D 4 S 6 D 6 S D u B u C u u u 0 u u u A B C u u C C U ref Ue j N u L u L e e u Maszyna fazowa U cos u U sin Falownik rójgałęziowy zasilający maszynę dwufazową 1

13 u 0 u u 0 u B u C u A 0 i i i 0 i a) b) a) Przebiegi (warości względne) napięć w układzie oraz przebiegi prądów fazowych symerycznego dwufazowego odbiornika RL, b) hodograf końca wekora prądu odbiornika 13

14 P Przekszałnik sieciowy u s S 1 D 1 S 3 D 3 S 5 D 5 / C d L s u A u B A B C S 4 D 4 S 6 D 6 S D / C d M N R R Maszyna fazowa u L u L e e Jednofazowy akywny prosownik i moskowy falownik (H) z pojemnościowym dzielnikiem napięcia dla zasilania dwufazowego silnika indukcyjnego 14

15 D R1 D R3 D S C d S 1 D 1 S 3 D 3 / S d / C d M u A A S 4 D 4 S D u B B D R4 D R L s R R i S u S i M u L u L u = u AM u = u BM Maszyna fazowa e e Moskowy falownik (H) z pojemnościowym dzielnikiem napięcia zasilany poprzez jednokierunkowy prosownik impulsowy o sinusoidalnym prądem wejściowym 15

16 i i i i u s 5A i s 5ms u d u d / =0.01 Przebiegi prądów w układzie zasilania dwufazowego silnika z jednofazowej linii 16

17 Bezszczokowa rójfazowa maszyna prądu sałego A + C 3 A e A - N - e B B B B + + C S - A A B C e C C a) N b) Poprzeczny przekrój maszyny BDCPM (a), przebiegi napięć wewnęrznych (b) 17

18 i A e A e B i B 3 U m Id P = U m I d e C i C 18

19 abs(x) Ld C d I d I d P N L FA L FB L FC L A A L B B C L C Uf =500V + SI - i A i B + SI - i C -1 abs(x) abs(x) abs(x) -1 S 1/ 1/ 1/ S3 A P AN B P BN C P CN S1 k i I d SA NA NB NC Bl. KS PI SB SA SB SC +1-1 S4 SAW f i =5kHz a) SC KSI I dref AP AP A B AN AN A B SN SP PB BP B C BN BN B C SA SB SC CP CP C A b) CN CN C A 19

20 i A u A 10 A i B i C 10 ms Praca silnikowa Praca generaorowa Przebiegi prądów fazowych maszyny bezszczokowej i skokowe przejście z pracy silnikowej na pracę generaorową 0

21 u A u B 1 T u0d u B 3u 0 =u A + u B + u C u AB = u A u B Przebiegi napięć fazowych, składowej kolejności zerowej i jednego napięcia międzyfazowego maszyny bezszczokowej prądu sałego 1

22 P A B C u AN u BN u CN M N L L L i A i B i C u 0 i A i B i C Rm Rm Rm R R R u MS e A e B e C S Sposób wyznaczania składowej kolejności zerowej napięcia maszyny bezszczokowej

23 Dziękuję za uwagę 3

24 Sanisław Piróg 4