BADANIE SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO (SRM) CZĘŚĆ 1 POMIARY MOMENTU STATYCZNEGO

Podobne dokumenty
BADANIE SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO (SRM) CZĘŚĆ 2 PRACA DYNAMICZNA SILNIKA

LABORATORIUM PRZETWORNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH

OBLICZENIA POLOWE SILNIKA PRZEŁĄCZALNEGO RELUKTANCYJNEGO (SRM) W CELU JEGO OPTYMALIZACJI

Obliczenia polowe silnika przełączalnego reluktancyjnego (SRM) w celu jego optymalizacji

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

Sposób analizy zjawisk i właściwości ruchowych maszyn synchronicznych zależą od dwóch czynników:

Wykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne

Badanie prądnicy prądu stałego

Temat: ŹRÓDŁA ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny"

Ćwiczenie: "Silnik prądu stałego"

TRÓJFAZOWE RELUKTANCYJNE SILNIKI PRZEŁĄCZALNE

Ćwiczenie 3 Falownik

Badanie silnika bezszczotkowego z magnesami trwałymi (BLCD)

BADANIE SILNIKA WYKONAWCZEGO PRĄDU STAŁEGO

BADANIE SILNIKA SKOKOWEGO

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 12/13

BADANIA SYMULACYJNE SILNIKÓW RELUKTANCYJNYCH PRZEŁĄCZALNYCH PRZEZNACZONYCH DO NAPĘDU WYSOKOOBROTOWEGO

Badanie prądnicy synchronicznej

WYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNE D-1 LABORATORIUM Z MIERNICTWA I AUTOMATYKI Ćwiczenie nr 14. Pomiary przemieszczeń liniowych

Temat: SILNIKI SYNCHRONICZNE W UKŁADACH AUTOMATYKI

MASZYNY INDUKCYJNE SPECJALNE

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 13/13

SILNIK RELUKTANCYJNY PRZEŁĄCZALNY PRZEZNACZONY DO NAPĘDU MAŁEGO MOBILNEGO POJAZDU ELEKTRYCZNEGO

Silniki prądu przemiennego

Ćwiczenie EA5 Silnik 2-fazowy indukcyjny wykonawczy

PL B1. Sposób sterowania przełączalnego silnika reluktancyjnego i układ do sterowania przełączalnego silnika reluktancyjnego

ANALIZA WPŁYWU KONFIGURACJI UZWOJEŃ BIEGUNÓW NA WŁAŚCIWOŚCI TRÓJPASMOWEGO SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO

Badanie transformatora

Silnik indukcyjny - historia

Cel ćwiczenia. Przetwornik elektromagnetyczny. Silniki krokowe. Układ sterowania napędu mechatronicznego z silnikiem krokowym.

BADANIE WPŁYWU GRUBOŚCI SZCZELINY POWIETRZNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI SILNIKÓW RELUKTANCYJNYCH PRZEŁĄCZALNYCH W OPARCIU O OBLICZENIA POLOWE

Charakterystyka rozruchowa silnika repulsyjnego

Ćwiczenie EA1 Silniki wykonawcze prądu stałego

DOBÓR PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO ORAZ ICH WPŁYW NA CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE MOMENTU

Oddziaływanie wirnika

BADANIE JEDNOFAZOWEGO SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO Strona 1/5

Proceedings of XLI International Symposium on Electrical Machines SME 2005, June, Jarnołtówek, Poland

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 5. Analiza pracy oraz zasada działania silników asynchronicznych

Rozkład materiału z przedmiotu: Urządzenia elektryczne i elektroniczne

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

Badanie transformatora

DOBÓR PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO ORAZ ICH WPŁYW NA CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE MOMENTU

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie transformatora jednofazowego

Ćwiczenie 8. BADANIE MASZYN PRĄDU STAŁEGO STANOWISKO I. Badanie silnika bocznikowego

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Ćwicz. 10 Sensory i elementy wykonawcze automatyki SiEWA/SK SILNIK KROKOWY. W ramach ćwiczenia bada się własności czterofazowego silnika krokowego.

PL B1. Trójfazowy licznik indukcyjny do pomiaru nadwyżki energii biernej powyżej zadanego tg ϕ

Laboratorium Elektroniki w Budowie Maszyn

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie silnika bocznikowego prądu stałego

Sposób rozruchu i sterowania przełączalnego silnika reluktancyjnego i układ do rozruchu i sterowania przełączalnego silnika reluktancyjnego

Badanie napędu z silnikiem bezszczotkowym prądu stałego

Z powyższej zależności wynikają prędkości synchroniczne n 0 podane niżej dla kilku wybranych wartości liczby par biegunów:

Rdzeń stojana umieszcza się w kadłubie maszyny, natomiast rdzeń wirnika w maszynach małej mocy bezpośrednio na wale, a w dużych na piaście.

Opracował: mgr inż. Marcin Wieczorek

PRĄDNICE I SILNIKI. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Badania maszyny reluktancyjnej przełączalnej, przeznaczonej do napędu lekkiego pojazdu elektrycznego

Badanie trójfazowych maszyn indukcyjnych: silnik klatkowy, silnik pierścieniowy

- kompensator synchroniczny, to właściwie silnik synchroniczny biegnący jałowo (rys.7.41) i odpowiednio wzbudzony;

Politechnika Warszawska. Instytut Maszyn Elektrycznych. Laboratorium Maszyn Elektrycznych Malej Mocy BADANIE SELSYNÓW. Warszawa 2003.

EA3. Silnik uniwersalny

Rys. 1. Krzywe mocy i momentu: a) w obcowzbudnym silniku prądu stałego, b) w odwzbudzanym silniku synchronicznym z magnesem trwałym

LABORATORIUM POMIARÓW WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH. Pomiary statycznych parametrów indukcyjnościowych przetworników przemieszczenia liniowego

Silniki prądu stałego z komutacją bezstykową (elektroniczną)

PL B1. Sposób sterowania przełączalnego silnika reluktancyjnego i układ sterowania przełączalnego silnika reluktancyjnego

Maszyny elektryczne Electrical machines. Energetyka I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny)

Katedra Elektroniki ZSTi. Lekcja 12. Rodzaje mierników elektrycznych. Pomiary napięći prądów

Trójfazowe silniki indukcyjne. 1. Wyznaczenie charakterystyk rozruchowych prądu stojana i momentu:

Silniki krokowe. 1. Podział siników krokowych w zależności od ich budowy.

Maszyny synchroniczne - budowa

WPŁYW PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH NA TĘTNIENIA MOMENTU CZTEROPASMOWEGO SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO

Napędy urządzeń mechatronicznych

7 Dodatek II Ogólna teoria prądu przemiennego

Zakład Zastosowań Elektroniki i Elektrotechniki

(13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1 H02P 1/34

Napędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie. Ćwiczenie 4 Dobór elektromagnesu do układu wykonawczego

Katedra Energetyki. Laboratorium Podstaw Elektrotechniki. Badanie silników skokowych. Temat ćwiczenia:

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 11/13

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 10/16. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL PATRYK STRANKOWSKI, Kościerzyna, PL

POLOWO - OBWODOWY MODEL BEZSZCZOTKOWEJ WZBUDNICY GENERATORA SYNCHRONICZNEGO

APLIKACJA NAPISANA W ŚRODOWISKU LABVIEW SŁUŻĄCA DO WYZNACZANIA WSPÓŁCZYNNIKA UZWOJENIA MASZYNY INDUKCYJNEJ

Badanie silnika indukcyjnego jednofazowego i transformatora

PL B1. Sposób i układ do wyznaczania indukcyjności fazowych przełączalnego silnika reluktancyjnego

Czujniki prędkości obrotowej silnika

POMIARY MOCY (OBWODY JEDNO- I TRÓJFAZOWE). POMIARY PRĄDÓW I NAPIĘĆ W OBWODACH TRÓJFAZOWYCH

Wykaz ważniejszych oznaczeń Podstawowe informacje o napędzie z silnikami bezszczotkowymi... 13

st. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 4 OBWODY TRÓJFAZOWE

Ćwiczenie nr 7. Badanie wybranych elementów i układów z rdzeniami ferromagnetycznymi

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Laboratorium z Elektrotechniki z Napędami Elektrycznymi

SPIS TREŚCI PRZEDMOWA WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ 1. PODSTAWOWE INFORMACJE O NAPĘDZIE Z SILNIKAMI BEZSZCZOTKOWYMI 1.1. Zasada działania i

Ćwiczenie 4 Badanie wpływu napięcia na prąd. Wyznaczanie charakterystyk prądowo-napięciowych elementów pasywnych... 68

Ćwiczenie EA11. Bezszczotkowy silnik prądu stałego

KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH

Transkrypt:

Politechnika Warszawska nstytut Maszyn Elektrycznych Laboratorium Maszyn Elektrycznych Małej Mocy BADAE LKA RELUKTACYJEGO PRZEŁĄCZALEGO (RM) CZĘŚĆ 1 POMARY MOMETU TATYCZEGO Warszawa 2015

1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z silnikiem reluktancyjnym przełączalnym (ang. RM witched Reluctance Motor) oraz wyznaczenie jego charakterystyk statycznych i dynamicznych. 2. Wprowadzenie ilnik reluktancyjny przełączalny jest maszyną elektryczną składającą się ze stojana na którym nawinięte są uzwojenia oraz blachowanego wirnika. Maszyna reluktancyjna posiada bieguny wydatne zarówno na stojanie jak i na wirniku [1]. Podstawowymi parametrami opisującymi silnik reluktancyjny są: liczba pasm fazowych stojana m, liczba par biegunów stojana na pasmo fazowe q (jedno pasmo = 2q cewek połączonych szeregowo), liczba biegunów stojana s = 2mq, liczba biegunów wirnika r, skok roboczy wirnika ϵ o. ilniki reluktancyjne opisujemy na podstawie jego parametrów geometrycznych (liczba faz: m, liczba biegunów stojana s, liczba biegunów wirnika r ). a rysunku 1 przedstawiony został dwufazowy silnik RM o konfiguracji 4/2. A B B 1 A 1 Rys. 1: Dwufazowy silnik RM o strukturze 4/2. Liczba par biegunów stojana w silniku RM musi być parzysta. Jest to spowodowane koniecznością zrównoważenia naciągu magnetycznego. Jednocześnie bieguny wirnika muszą być rozstawione w taki sposób, aby była możliwość zamknięcia obwodu magnetycznego.

Z powyższych warunków wynika wniosek, iż liczba biegunów stojana musi stanowić parzystą wielokrotność liczby pasm fazowych [3]. 2.1. Zasada działania silnika RM Zasada działania silnika reluktancyjnego przełączalnego (RM) opiera się o podstawowy z jego elementów elektromagnes. iła z jaką elektromagnes przyciąga do siebie ferromagnetyczne przedmioty jest proporcjonalna do kwadratu indukcji magnetycznej B oraz pola przekroju poprzecznego rdzenia i odwrotnie proporcjonalna do przenikalności magnetycznej próżni μ 0 (Rys. 2). F= B2 2 μ 0 F Rysunek 2: Elektromagnes przyciągający żelazną sztabkę. W przypadku, gdy żelazny blok (wirnik) zostanie zamocowany na wale i umieszczony pomiędzy dwoma elektromagnesami, tak jak to pokazano na rysunku 3, powstanie najprostszy silnik RM. iła wywierana na wirnik w czasie przepływu prądu spowoduje obrócenie go do pozycji, w której występuje najmniejsza reluktancja wytwarzając tym samym moment napędowy. F F Rysunek 3: Ruch obrotowy spowodowany siłą wytwarzaną przez elektromagnesy. W silniku reluktancyjnym wyróżniamy charakterystyczne pozycje wirnika: pozycja stabilna (wzdłużna), pozycja niestabilna (poprzeczna), Pozycja wzdłużna stabilna występuje w sytuacji, kiedy bieguny wirnika znajdą się bezpośrednio pod biegunami stojana θ=0 o (Rys. 4)

Θ Rys. 4: Pozycja wzdłużna stabilna(ang. aligned possition). W takiej sytuacji wirnik nie jest w stanie się poruszyć w żadną stronę i generowany moment jest zerowy. Jest to pozycja, w której szczelina powietrzna oraz reluktancja obwodu magnetycznego, między wirnikiem a biegunami stojana jest najmniejsza, a indukcyjność fazy największa. W tym przypadku, jeżeli wirnik zostanie odchylony od położenia zerowego, siła wytwarzana przez elektromagnes spowoduje przyciągnięcie go z powrotem pod jego biegun. Pozycja poprzeczna niestabilna występuje w sytuacji, kiedy bieguny wirnika są, najbardziej jak to możliwe, oddalone od biegunów stojana, a reluktancja jest największa (Rys. 5). Θ=90 o Rys. 5: Pozycja poprzeczna niestabilna (ang. unaligned position) (opracowanie własne). W tej sytuacji wirnik również nie jest w stanie się poruszyć i generowany moment wynosi zero. ndukcyjność w tej pozycji jest najmniejsza, a dowolne odchylenie wirnika od tego położenia spowoduje obrócenie go do pozycji wzdłużnej stabilnej. Pomiędzy pozycją zera niestabilnego, a pozycją zera stabilnego silnik RM jest zdolny do wytwarzania momentu elektromagnetycznego. Moment elektromagnetyczny wytwarzany w silniku RM wynosi gdzie: L indukcyjność uzwojenia, i prąd uzwojenia, Θ - położenie kątowe wirnika T e = 1 2 i2 δ L δ Θ Przykładowy przebieg momentu elektromagnetycznego dla silnika dwufazowego o strukturze 4/2 przedstawiony został na rysunku 6.

Rys. 6: Moment elektromagnetyczny dwufazowego silnika RM 4/2 w funkcji położenia kątowego wirnika. Ciągły obrót wirnika w silniku RM jest uzyskiwany poprzez odpowiednie przełączanie faz stojana. Układ sterowania musi w taki sposób zasilać kolejne uzwojenia by wytwarzany przez nie moment elektromagnetyczny był cały czas dodatni. Położenie wirnika w którym układ sterowania załącza przepływ prądu przez uzwojenie nazywane jest kątem załączenia fazy ( Θ on ). W momencie osiągnięcia przez wirnik położenia zera stabilnego względem danej fazy prąd w tej fazie musi osiągnąć zero. Oznacza to, że należy odpowiednio wcześniej rozpocząć wyłączanie prądu w uzwojeniu, żeby zdążył on zaniknąć. Położenie wirnika, w którym rozpoczynany jest proces wyłączenia prądu w fazie nazywane jest kątem wyłączenia fazy ( Θ off ). Po osiągnięciu przez wirnik położenia stabilnego względem danej fazy załączana jest kolejna powodując dalszy obrót wirnika [2]. Do poprawnej pracy silnika wymagana jest ciągła kontrola oraz regulacja wartości chwilowej prądu w uzwojeniach. Kontrola prądu niezbędna jest do utrzymania obwodu magnetycznego w stanie nienasyconym oraz do regulacji wartości wytwarzanego przez silnik momentu elektromagnetycznego. Za regulację wartości prądu odpowiada układ sterowania, który utrzymuje wartość prądu na zadanym poziomie wynoszącym i lim.

3. tanowisko laboratoryjne i wykonanie ćwiczenia Badania statyczne silnika 230V 230:24 A 0 o 315 o 45 o 270 o 90 o 0.300 225 o 180 o 135 o Rys. 7: chemat stanowiska laboratoryjnego. chemat stanowiska przedstawiony został na rysunku 7: tanowisko wyposażone zostało w następujące elementy: silnik trójfazowy 6/4, ramie pomiarowe o długości 290 mm z możliwością nastawy kąta zamontowane na wale silnika, wagę z cyfrowym odczytem, kątomierz zamontowany na tarczy łożyskowej silnika, układ zasilania silnika składający się z: autotransformatora służącego do regulacji napięcia, transformatora obniżającego napięcie 230/24,

prostownika, filtru typu P, amperomierza. 3.1.1 Wykonanie ćwiczenia, W pierwszej kolejności należy połączyć układ pomiarowy według schematu na rysunku 7. astępnie należy skalibrować kątomierz zamontowany na silniku. W tym celu należy: ustawić wartość prądu w obwodzie silnika na wartość 6A jeśli prowadzący nie wskaże inaczej, wyzerować wskazanie kątomierza po ustawieniu się wirnika w pozycji wzdłużnej stabilnej, astępnie należy wyznaczyć charakterystykę momentu statycznego wybranej fazy maszyny. W tym celu należy: uruchomić wagę i ją wytarować, upewnić się, że kątomierz został poprawnie skalibrowany, nastawić wartość prądu 2 A i kontrolować ją w czasie wykonywania pomiarów, odchylić ramie pomiarowe (obracając pokrętło na nim umieszczone), zanotować wskazanie wagi. Wykonać rodzinę charakterystyk momentu w funkcji kąta obrotu wału od 0 do 90 stopni z krokiem co 5 stopni dla prądów 2 A, 4 A, 6 A, 8 A, 10 A. Tabela 1. Przykładowa tabela pomiarowa momentu. Kąt (stopnie)/prąd 2A Wskazanie wagi (g) Moment (m) 0 5 10... 90

4. Wykonanie sprawozdania. W sprawozdaniu należy umieścić: dane mierzonego silnika, schemat pomiarowy, tabelę z zebranymi pomiarami, wykres przedstawiający rodzinę charakterystyk momentu statycznego silnika, podsumowanie i wnioski. 5. Zagadnienia Określić kąt pomiędzy położeniem podłużnym i poprzecznym dla silnika o liczbie pasm fazowych m, liczbie biegunów stojana p s i liczbie biegunów wirnika p r, określić liczbę skoków silnika na obrót dla silnika 6/4 i 4/2. określić częstotliwość przełączania pasma fazowego przy prędkości obrotowej 3000 obr/min dla silnika dwufazowego 4/2. określić napięcie wymagane dla ustalenia prądu pasma fazowego równego 10 A przy założeniu, ze rezystancja uzwojenia R=1.2Ω @ 20 o C, a uzwojenie nagrzewa się do temperatury 120 o C. Współczynnik temperaturowy miedzi wynosi 0,004 1. K 6. Literatura [1] T.J.E. Miller: Electronic Control of witched Reluctance Machines, 2001 r. [2] R. Krishnan: witched Reluctance Motor Drives: Modeling, imulation, Analysis, Design, an Application, 2001r. [3] K. Bieńkowski, B. Bucki, Model polowy przełączalnego silnika reluktancyjnego, Proceedings of XL nternational ymposium on Electrical Machines, Hajnówka, 15 18.06.2004 r. opracował: mgr. nż. Krzysztof Jackiewicz, Warszawa 2015