Synchronizacja silnika synchronicznego prądem wzbudzenia

Podobne dokumenty
Wpływ forsowania wzbudzenia na proces synchronizacji silnika synchronicznego o ciężkim rozruchu

ŁAGODNA SYNCHRONIZACJA SILNIKA SYNCHRONICZNEGO DUŻEJ MOCY Z PRĘDKOŚCI NADSYNCHRONICZNEJ

DWUBIEGOWY SILNIK SYNCHRONICZNY SYNCHRONIZOWANY NAPIĘCIEM ZMIENNYM

WPŁYW UKŁADU STEROWANIA PRĄDEM WZBUDZENIA NA PROCES SYNCHRONIZACJI SILNIKA SYNCHRONICZNEGO

Blok zasilania wzbudzenia silnika synchronicznego z regulatorem mocy biernej

SYNCHRONIZACJA SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH. WYBÓR CHWILI ZAŁĄCZENIA PRĄDU WZBUDZENIA

WPŁYW PARAMETRÓW UKŁADU NAPĘDOWEGO NA SKUTECZNOŚĆ SYNCHRONIZACJI SILNIKA DWUBIEGOWEGO

Podręcznik: Jan Machowski Regulacja i stabilność

SYNCHRONIZACJA SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH PRZEZ ZMIANĘ KIERUNKU PRZEPŁYWU PRĄDU WZBUDZENIA

SYNCHRONIZACJA SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH PRZEZ STEROWANIE PRĄDEM WZBUDZENIA

9. Napęd elektryczny test

BADANIA BEZSZCZOTKOWEGO SILNIKA PRĄDU STAŁEGO

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 72/

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI PROSTOWNIKI

Maszyny prądu stałego - charakterystyki

Rozruch silnika prądu stałego

ROZRUCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH DUŻEJ MOCY PRZY CZĘŚCIOWYM ZASILANIU UZWOJENIA STOJANA

Parametry elektryczne i czasowe układów napędowych wentylatorów głównego przewietrzania kopalń z silnikami asynchronicznymi

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania. Podstawy Automatyki

ZASTOSOWANIE KASKADOWEGO REGULATORA ROZMYTEGO W UKŁADZIE STEROWANIA MASZYNĄ PRĄDU STAŁEGO

Silniki synchroniczne

BEZCZUJNIKOWA PRACA SILNIKA Z MAGNESAMI O POLU OSIOWYM W ZAKRESIE NISKICH PRĘDKOŚCI WIROWANIA

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny"

PRZEGLĄD KONSTRUKCJI JEDNOFAZOWYCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

Wykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne

Silnik indukcyjny - historia

Temat: ŹRÓDŁA ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

BADANIE JEDNOFAZOWEGO SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO Strona 1/5

ĆWICZENIE 4 Badanie stanów nieustalonych w obwodach RL, RC i RLC przy wymuszeniu stałym

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU SYNCHRONIZACJI SILNIKÓW INDUKCYJNYCH PIERŚCIENIOWYCH

MINIMALIZACJA PULSACJI PRĘDKOŚCI PODCZAS SYNCHRONIZACJI SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH

Tętnienia prądu zasilającego bezszczotkowy silnik prądu stałego

PORÓWNANIE SILNIKA INDUKCYJNEGO ORAZ SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI I ROZRUCHEM BEZPOŚREDNIM - BADANIA EKSPERYMENTALNE

SAMOCZYNNA SYNCHRONIZACJA SILNIKÓW LSPMSM

LABORATORIUM Z ELEKTRONIKI

Analityczny opis łączeniowych strat energii w wysokonapięciowych tranzystorach MOSFET pracujących w mostku

Układy sekwencyjne asynchroniczne Zadania projektowe

Diagnostyka i monitorowanie pracy mikroprocesorowo sterowanego bloku zasilania wzbudzenia silnika synchronicznego

Badanie prądnicy synchronicznej

Opracował: mgr inż. Marcin Wieczorek

POLOWO OBWODOWY MODEL DWUBIEGOWEGO SILNIKA SYNCHRONICZNEGO WERYFIKACJA POMIAROWA

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

Wykład 4. Strumień magnetyczny w maszynie synchroniczne magnes trwały, elektromagnes. Magneśnica wirnik z biegunami magnetycznymi. pn 60.

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2009/2010 Zadania dla grupy elektrycznej na zawody I stopnia

Cyfrowe przetwarzanie sygnału przetwornika obrotowo-impulsowego

Badanie silnika indukcyjnego jednofazowego i transformatora

Maszyny prądu stałego reakcja twornika

ENERGIA WYDZIELONA W UZWOJENIACH SILNIKA INDUKCYJNEGO PODCZAS ROZRUCHU W UKŁADZIE ŁAGODNEGO ROZRUCHU

PRZEKSZTAŁTNIK PRĄDU JAKO STEROWNIK W UKŁADACH NAPĘDOWYCH Z SILNIKAMI INDUKCYJNYMI

ANALIZA WPŁYWU CZASÓW MARTWYCH NA WŁAŚCIWOŚCI HYBRYDOWEGO ENERGETYCZNEGO FILTRU AKTYWNEGO

Podstawy Elektroniki dla Elektrotechniki

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

SILNIK SYNCHRONICZNY ŚREDNIEJ MOCY Z MAGNESAMI TRWAŁYMI ZASILANY Z FALOWNIKA

EA3. Silnik uniwersalny

PORÓWNANIE WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNYCH NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO Z KLASYCZNYM I PREDYKCYJNYM REGULATOREM PRĄDU

Silniki indukcyjne. Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe.

Temat: Silniki komutatorowe jednofazowe: silnik szeregowy, bocznikowy, repulsyjny.

AWARYJNE STANY PRACY SILNIKÓW INDUKCYJNYCH PIERŚCIENIOWYCH

Wyznaczanie zakresu regulacji mocy biernej silnika z biegunami jawnymi na podstawie pomiarów stanu pracy synchronicznej

Badanie funktorów logicznych TTL - ćwiczenie 1

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

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 80/

UKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI SILNIKA SZEREGOWEGO PRĄDU STAŁEGO KONFIGUROWANY GRAFICZNIE

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

ZWARTE PRĘTY ROZRUCHOWE W SILNIKU SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

Silniki prądu przemiennego

Prace Naukowe Instytutu Maszyn i Napędów Elektrycznych Nr 44 Politechniki Wrocławskiej Nr 44

Badanie transformatora 3-fazowego

ANALIZA BIPOLARNEGO DYNAMICZNEGO MODELU DIAGNOSTYCZNEGO MONITOROWANIA WYPOSAśENIA ELEKTRYCZNEGO SAMOCHODU

LABORATORIUM PRZETWORNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH

Rozwój sterowania prędkością silnika indukcyjnego trójfazowego

Podstawy elektrotechniki

Opracować model ATP-EMTP silnika indukcyjnego i przeprowadzić analizę jego rozruchu.

ZJAWISKA W OBWODACH TŁUMIĄCYCH PODCZAS ZAKŁÓCEŃ PRACY TURBOGENERATORA

WPŁYW PARAMETRÓW SIECI DYSTRYBUCYJNEJ ŚREDNIEGO NAPIĘCIA NA STANY PRZEJŚCIOWE GENERATORÓW ŹRÓDEŁ ROZPROSZONYCH ANALIZA WRAŻLIWOŚCI

Wskazówki projektowe do obliczania nośności i maksymalnego zanurzenia statku rybackiego na wstępnym etapie projektowania

ELEKTROMECHANICZNY MODEL LOKOMOTYWY EU07

Maszyna indukcyjna jest prądnicą, jeżeli prędkość wirnika jest większa od prędkości synchronicznej, czyli n > n 1 (s < 0).

POMIAR PARAMETRÓW SYGNAŁOW NAPIĘCIOWYCH METODĄ PRÓKOWANIA I CYFROWEGO PRZETWARZANIA SYGNAŁU

Zastosowanie predykcji sygnału odchylenia regulacyjnego do centralnej regulacji mocy czynnej i częstotliwości w systemie elektroenergetycznym

W3 Identyfikacja parametrów maszyny synchronicznej. Program ćwiczenia:

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

Zasilanie silnika indukcyjnego poprzez układ antyrównoległy

TRANZYSTOROWO-REZYSTANCYJNY UKŁAD KOMPENSACJI WPŁYWU TEMPERATURY WOLNYCH KOŃCÓW TERMOPARY

Układ kaskadowy silnika indukcyjnego pierścieniowego na stały moment

POMIAR MOCY OBIEKTÓW O EKSTREMALNIE MAŁYM WSPÓŁCZYNNIKU MOCY

MODERNIZACJA NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO WIRÓWKI DO TWAROGU TYPU DSC/1. Zbigniew Krzemiński, MMB Drives sp. z o.o.

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

Przekaźniki czasowe ATI opóźnienie załączania Czas Napięcie sterowania Styki Numer katalogowy

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

PRACA RÓWNOLEGŁA PRĄDNIC SYNCHRONICZNYCH WZBUDZANYCH MAGNESAMI TRWAŁYMI

ZAGADNIENIA STANÓW DYNAMICZNYCH TRÓJFAZOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH W WYBRANYCH NIESYMETRYCZNYCH UKŁADACH POŁĄCZEŃ

ZASTOSOWANIE UKŁADÓW REZONANSOWYCH W URZĄDZENIU SPAWALNICZYM

Ćwiczenie 6 WŁASNOŚCI DYNAMICZNE DIOD

POZYCJONOWANIE I NADĄŻANIE MINIROBOTA MOBILNEGO M.R.K

Ćwiczenie: "Silnik prądu stałego"

SILNIK SYNCHRONICZNY WZBUDZANY MAGNESAMI TRWAŁYMI W NAPĘDZIE POMPY DUŻEJ MOCY

MOMENT ORAZ SIŁY POCHODZENIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO W DWUBIEGOWYM SILNIKU SYNCHRONICZNYM

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

Transkrypt:

Marian HYLA Poliechnika Śląska, Kaedra Energoelekroniki, Napędu Elekrycznego i Roboyki doi:.599/48.7.9.5 Synchronizacja silnika synchronicznego prądem wzbudzenia Sreszczenie. W arykule przedsawiono wyniki badań symulacyjnych rozruchu asynchronicznego jawnobiegunowego silnika synchronicznego dużej mocy ukierunkowane na możliwość implemenacji w mikroprocesorowo serowanym bloku zasilania wzbudzenia procedur łagodzenie przebiegu procesu synchronizacji. Porównano przebieg procesu synchronizacji dla różnych chwil załączenia napięcia zasilania uzwojenia wzbudzenia. Zbadano możliwość wyboru chwili załączenia wzbudzenia na podsawie przebiegu prądu w uzwojeniu wzbudzenia. Przedsawiono wpływ forsowania prądu wzbudzenia na proces synchronizacji dla różnych momenów obciążenia silnika. Absrac. The aricle presens he resuls of simulaion of he large-power silen-pole synchronous moor synchronizaion process during asynchronous sar-up. The paper focuses on possibiliy of synchronizaion process miigaion implemenaion ino he microprocessor-conrolled exciaion supply uni. The possibiliy o choose he ime of swiching he volage based on he exciaion curren waveform has been invesigaed. Effec of forcing he exciaion curren o he synchronizaion process for various load orque of he engine was presened. (Synchronous moor synchronizaion by exciaion curren) Słowa kluczowe: silnik synchroniczny, rozruch asynchroniczny, synchronizacja, serowanie prądem wzbudzenia, symulacja kompuerowa Keywords: synchronous moor, asynchronous sar-up, synchronizaion, exciaion curren conrol, compuer simulaion Wsęp Wolnoobroowe silniki synchroniczne dużej mocy wykonuje się jako silniki z biegunami jawnymi [], a ich rozruch przeprowadza się zazwyczaj meodą rozruchu asynchronicznego bezpośredniego lub z wykorzysaniem dławika rozruchowego [,, 4]. Rozruch asynchroniczny realizowany jes poprzez załączenie napięcia zasilania sojana bez zasilania obwodu wzbudzenia. Wirujące pole kołowe powsałe na skuek przypływu prądu w uzwojeniach sojana indukuje prądy wirowe w liych nabiegunnikach magneśnicy oraz prądy w uzwojeniach łumiących działających podobnie jak klaka rozruchowa w silniku asynchronicznym. W celu ograniczenia warości napięcia indukowanego w obwodzie wzbudzenia, na czas rozruchu do uzwojenia wzbudzenia dołączany jes rezysor rozruchowy umożliwiający przepływ prądu w uzwojeniu. Po osiągnięciu przez wirnik maszyny prędkości bliskiej prędkości synchronicznej w uzwojeniu wzbudzenia indukowane są niewielkie prądy o małej częsoliwości, rezysor rozruchowy jes rozwierany, a uzwojenie wirnika zasilane jes napięciem sałym. Powsały momen synchronizujący umożliwia wciągnięcie wirnika do pracy z prędkością synchroniczną. Skueczny proces synchronizacji wymaga właściwego wyznaczenia chwili załączenia napięcia do obwodu wzbudzenia. Wybór chwili załączenia wzbudzenia ma wpływ na dynamikę procesu synchronizacji oraz przeciążenia mechaniczne powsałe na skuek zmian momenu rozwijanego przez silnik [, 5, 6, 7, 8, 9,,,,, 4, 5]. Rozruch silnika z mikroprocesorowo serowanym blokiem zasilania wzbudzenia Na rysunku przedsawiono schema blokowy silnika synchronicznego z opracowanym przy współudziale auora mikroprocesorowym blokiem zasilania wzbudzenia [6]. Blok zasilania wzbudzenia przeznaczony jes do współpracy z silnikami dużej mocy o znamionowym napięciu sojana 6 kv i prądzie wzbudzenia do 4 A. Zaimplemenowane w sysemie mikroprocesorowym algorymy pozwalają na przeprowadzenie rozruchu asynchronicznego w układzie klasycznym lub z dławikiem rozruchowym, konrolę pracy synchronicznej z możliwością regulacji mocy biernej lub prądu wzbudzenia oraz echnologiczne lub awaryjne wyłączenie napędu z rozładowaniem energii obwodu wzbudzenia poprzez pracę falownikową przekszałnika yrysorowego [4, 7]. Rezysor rozruchowy zwierany jes poprzez klucze ranzysorowe w konfiguracji umożliwiającej przepływ dwukierunkowego prądu indukowanego w uzwojeniu wzbudzenia podczas rozruchu asynchronicznego silnika. Sysem mikroprocesorowy przeprowadza rozruch silnika poprzez serowanie łącznikami w polu 6 kv zasilającym silnik oraz odpowiednie serowanie prądem wzbudzenia. Procedura rozruchu asynchronicznego wykonywana przez mikroprocesorowy blok zasilania wzbudzenia może być realizowana według różnych, parameryzowanych algorymów, m.in. algorymów czasowych, prądowych, prędkościowych i częsoliwościowych [4, 6]. Rys.. Schema układu serowania silnika z mikroprocesorowy blokiem zasilania wzbudzenia i dławikiem rozruchowym: M silnik synchroniczny, WT blok zasilania wzbudzenia, P - sysem mikroprocesorowy, PT prosownik yrysorowy, UR układ rozruchowy, W wyłącznik, O odłącznik, WD wyłącznik dławika, DR dławik rozruchowy 4 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN -97, R. 9 NR 9/7

Możliwe jes akże akywowanie procedury forsowania prądu wzbudzenia przy rozruchu, co pozwala na zwiększenie momenu synchronizującego w końcowym eapie rozruchu gdy jes o wymagane oraz skueczniejsze przejście silnika do pracy synchronicznej [, 4]. Celem badan przedsawionych w arykule było określenie sraegii wyboru chwili włączenia napięcia zasilania obwodu wzbudzenia podczas rozruchu asynchronicznego realizowanego przez mikroprocesorowy blok zasilania wzbudzenia. Obiek badań Obiekem badań był silnik synchroniczny jawnobiegunowy ypu GAe5p/ o danych znamionowych przedsawionych w Tabeli sosowany do napędu wenylaorów ypu WPK.. Tabela. Dane znamionowe silnika synchronicznego GAe5p/ Paramer Oznaczenie Warość Moc znamionowa P N 5 kw Napięcie sojana U N(Y) 6 V Prąd sojana I N 4 A Napięcie wzbudzenia U wn 79 V Prąd wzbudzenia I wn A Częsoliwość f N 5 Hz Prędkość obroowa n N 6 obr/min Współczynnik mocy cos N,9 poj. W układach napędowych wenylaorów przewierzania kopalni, w celu zmniejszenia momenu obciążenia podczas rozruchu, rozruch silnika wykonuje się przy zamknięych klapach aparau kierowniczego. Po uzyskaniu sanu pracy synchronicznej klapy są owierane, a silnik obciążany momenem roboczym. Rozruch silnika odbywa się przy momencie obciążenia znacznie mniejszym od momenu roboczego. Na rysunku przedsawiono przebiegi pomiarowe końcowego eapu rozruchu asynchronicznego silnika bez załączenia napięcia w obwodzie wzbudzenia. Rozruch przeprowadzono w układzie bez dławika rozruchowego z zamknięymi klapami układu kierowniczego. Całkowiy czas rozruchu od chwili włączenia napięcia zasilania sojana do chwili osiągnięcia prędkości bliskiej prędkości synchronicznej wyniósł około 6 sekund. rezysorem rozruchowym powoduje oscylacje prądu sojana i prądu w uzwojeniu wzbudzenia, zależne od paramerów silnika, momenu obciążenia i wypadkowego momenu bezwładności wirnika i napędzanego wenylaora [L8, L5]. Praca silnika z prędkością podsynchroniczną skukuje znacznym nagrzewaniem uzwojeń sojana powodowanym prądem większym od warości znamionowej, oscylacjami prędkości obroowej, pulsacjami momenu elekromagneycznego oraz znacznymi przeciążeniami mechanicznymi na wale silnika i przyspieszonym zużyciem łożysk. Konieczne jes więc zsynchronizowanie silnika w możliwie krókim czasie po osiągnięciu prędkości bliskiej prędkości synchronicznej. Zmniejszenie warości skuecznej prądu sojana poniżej założonej warości lub zmniejszenie częsoliwości oscylacji prądu w uzwojeniu wzbudzenia poniżej określonej warości może być informacją o pracy silnika z prędkością podsynchroniczną i konieczności włączenia napięcia zasilania wzbudzenia w celu synchronizacji silnika [4]. Włączenie napięcie do obwodu wzbudzenia w dowolnej chwili po przekroczeniu warości uznawanych za wskaźnik pracy z prędkością podsynchroniczną może jednak powodować niekorzysne zjawiska. Na rysunku przedsawiono przykładowe przebiegi pomiarowe rozruchu asynchronicznego silnika z wymuszeniem napięcia w obwodzie wzbudzenia podczas pracy z prędkością bliską prędkości synchronicznej. Zasosowano -sekundową procedurę forsowania prądu wzbudzenia o warości,i wn po kórej nasępuje przejście do pracy ze znamionowym prądem wzbudzenia, a nasępnie obniżenie prądu wzbudzenia do warości wynikającej z warości zadanej mocy biernej. Na rysunku można zauważyć oscylacje prądu sojana i prądu wzbudzenia powsające od chwili włączenia napięcia sałego do obwodu wzbudzenia do chwili usalenia się pracy synchronicznej silnika. Rys.. Końcowy fragmen procesu rozruchu asynchronicznego silnika z wymuszeniem napięcia sałego w obwodzie wzbudzenia podczas pracy z prędkością podsynchroniczną: prąd obwodu wzbudzenia, prąd sojana Rys.. Końcowy fragmen procesu rozruchu asynchronicznego silnika bez wymuszenia napięcia w obwodzie wzbudzenia: prąd obwodu wzbudzenia, prąd sojana Jak można zauważyć na rysunku po osiągnięciu prędkości podsynchronicznej wirnik silnika nie zosaje wciągnięy do pracy synchronicznej. Różnica prędkości wirowania pola sojana i pola wirnika wyworzonego na skuek przepływu prądu w uzwojeniu wzbudzenia zwarym Na przebiegi dynamiczne podczas procesu synchronizacji, poza momenem obciążenia, momenem bezwładności układu napędowego oraz sałą czasową obwodu wzbudzenia, isony wpływ ma wzajemne położenie osi pól sojana i wirnika w chwili włączenia napięcia sałego do obwodu wzbudzenia [, 7, 8,,,,, 4, 5]. Wzajemne oddziaływanie momenu synchronicznego, momenu mechanicznego oraz momenu bezwładności powodują znaczące oscylacje prędkości wokół warości usalonej. Wywołuje o znaczące pulsacji momenu elekromagneycznego oraz udary mechaniczne na wale silnika [5, 6, 7, 8,, ]. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN -97, R. 9 NR 9/7 5

Rys.4. Model symulacyjny programu Malab-Simulink Sosowane powszechnie forsowanie prądu wzbudzenia [] w chwili rozpoczęcia synchronizacji pozwala na przeforsowanie przemiennego napięcia indukowanego w uzwojeniu wzbudzenia i wymuszenie przepływu prądu wzbudzenia o odpowiednim kierunku i zwiększenie momenu synchronizującego. Niewłaściwa chwila włączenia napięcia wzbudzenia może jednak prowadzić do powsania znacznego momenu hamującego i powiększenia pulsacji momenu elekromechanicznego [7, 8, 9,,,, 4]. Celem badań prezenowanych w arykule było określenie możliwości zaimplemenowania w mikroprocesorowo serowanym bloku zasilania wzbudzenia [6] procedur łagodnej synchronizacji zaproponowanych przez auorów prac [75]. Badania symulacyjne Przebieg procesów dynamicznych w silnikach synchronicznych jes zagadnieniem rudnym, a nierzadko niemożliwym do analizy za pomocą narzędzi algebraicznych. Z ego względu powszechnie sosuje się symulację kompuerową oparą o modele maemayczne bazujące na układach równań różniczkowych. Jednym z powszechnie wykorzysywanych narzędzi jes środowisko Malab-Simulink umożliwiające m.in. symulację różnorodnych układów napędowych [8, 9]. W celu określenia sraegii wyboru chwili włączenia napięcia zasilania obwodu wzbudzenia opracowano model symulacyjny w środowisku Malab-Simulink przedsawiony na rysunku 4. Przyjęo, że rozruch odbywa się w układzie bez dławika rozruchowego przy zamknięych klapach aparau kierowniczego wenylaora. Badania symulacyjne przeprowadzono zmieniając chwilę włączenia napięcia zasilania obwodu wzbudzenia przy idenycznych warunkach rozruchowych silnika. Podczas pracy asynchronicznej wzajemne położenie osi pola magneycznego wornika i osi pola magneycznego wzbudzenia można opisać zmiennym w czasie kąem δ [4]. Warość kąa δ w chwili włączenia napięcia sałego do obwodu wzbudzenia ma znaczący wpływ na przebieg procesu synchronizacji. Na rysunku 5 przedsawiono przebiegi symulacyjne końcowej fazy rozruchu asynchronicznego bezpośredniego i włączeniu napięcia zasilania obwodu wzbudzenia o warości U wn (,6 pu) przy kącie odpowiednio (=4,75 s), 9 (=,5 s), -9º (=4,6 s) i 8 (=,65 s). Jak można zauważyć na rysunku 5, rozpoczęcie procesu synchronizacji przy kącie δ=, zn. w chwili, gdy biegun pola wornika nabiega na odpowiadający mu biegun pola magneśnicy [7, 9], pozwala na zsynchronizowanie silnika przy najmniejszych udarach momenu i najmniejszej warości momenu hamującego powsającego dla ujemnych warości kąa δ. Dla ak wybranej chwili rozpoczęcia procesu synchronizacji prąd wymuszany przez napięcie sałe włączone do uzwojenia wzbudzenia współdziała z prądem przemiennym w obwodzie magneśnicy. W pozosałych przypadkach prąd en nie współdziała z prądem przemiennym w obwodzie magneśnicy i powoduje powsawanie zwiększonego momenu hamującego kóry powiększa pulsacje momenu elekromagneycznego i urudnia proces synchronizacji. Łagodzenie procesu synchronizacji może się odbywać ylko w pewnym zakresie kąa [7, 8, 9,,,,, 4, 5]. Wyznaczenie kąa w rzeczywisym układzie serowania wzbudzeniem [6] jes urudnione. Można jednak zauważyć, że w chwili zmiany kierunku przepływu prądu w uzwojeniu wzbudzenia z warości ujemnej na dodanią podczas pracy z prędkością bliską prędkości synchronicznej, ką jes zbliżony do. Dla przyjęych paramerów symulacji, prąd uzwojenia wzbudzenia dla kąa =º (=4,75 s) wyniósł 7 A przy ujemnym kierunku przepływu. Dla przedsawionego na rysunku układu serowania silnika z mikroprocesorowy blokiem zasilania wzbudzenia wybór chwili załączenia napięcia do uzwojenia wzbudzenia może być realizowany na podsawie pomiaru warości prądu w uzwojeniu wzbudzenia. Dla przyjęych paramerów obciążenia załączenie napięcia sałego do obwodu wzbudzenia w chwili zmiany kierunku przepływu prądu w uzwojeniu wzbudzenia z warości ujemnej na dodanią odbywa się przy kącie =9,. Wybór akiej chwili załączenia napięcia do obwodu wzbudzenia nie wpływa znacząco na proces synchronizacji w porównaniu z przebiegami przedsawionymi na rysunku 5a). Ką wysępujący pomiędzy osią uzwojenia wirnika a osią pola wirującego sojana w chwili zmiany kierunku przepływu prądu w uzwojeniu wzbudzenia z warości ujemnej na dodanią zależy od paramerów silnika, paramerów obciążenia oraz od warości rezysancji rezysora rozruchowego. Badania symulacyjne przeprowadzone dla dwukronie większej oraz dwukronie mniejszej warości rezysora rozruchowego nie wykazały znaczącej zmiany przebiegu procesu synchronizacji, a zmiana kąa w chwili zmiany kierunku przepływu prądu w uzwojeniu wzbudzenia z warości ujemnej na dodanią wyniosła kilka sopni. Częsą prakyką podczas rozruchu asynchronicznego silnika synchronicznego jes forsowanie wzbudzenia w końcowym eapie rozruchu. Badania symulacyjne przeprowadzone dla różnych warości kaa w chwili załączenia napięcia o warościach,u wn,,5u wn oraz,8u wn do obwodu wzbudzenia i przyjęych paramerów układu wykazały kilkunasoprocenowe wydłużenie czasu synchronizacji, powodując jednoczesne zwiększenie udarów momenu na wale silnika. 6 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN -97, R. 9 NR 9/7

a) b)...5.5 -.5 -.5 -. -. - - c) d)...5.5 -.5 -.5 -. -. - - Rys.5. Przebieg procesu synchronizacji: a) załączenie zasilania wzbudzenia o warości U wn dla kąa =, b) załączenie zasilania wzbudzenia o warości U wn dla kąa =9, c) załączenie zasilania wzbudzenia o warości U wn dla kąa =-9, d) załączenie zasilania wzbudzenia o warości U wn dla kąa =8 ; T e momen elekromagneyczny, - odchyłka prędkości, I f prąd obwodu wzbudzenia, - ką pomiędzy osią pola sojana, a osią pola wirnika, I prąd sojana PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN -97, R. 9 NR 9/7 7

a) b)...5.5 -.5 -.5 -. -. - - c) d)...5.5 -.5 -. -.5 -. - - Rys.6. Proces synchronizacji przy dwukronie powiększonym momencie obciążenia: a) załączenie zasilania wzbudzenia o warości U wn w chwili =4,5 s ( =8 ), b) załączenie zasilania wzbudzenia o warości U wn w chwili =,89 s ( =59 ), c) załączenie zasilania wzbudzenia o warości,5u wn w chwili =4,5 s ( =8 ), d) załączenie zasilania wzbudzenia o warości,5u wn w chwili =,89 s ( =59 ); T e momen elekromagneyczny, - odchyłka prędkości, I f prąd obwodu wzbudzenia, - ką pomiędzy osią pola sojana, a osią pola wirnika, I prąd sojana 8 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN -97, R. 9 NR 9/7

Nie należy jednak całkowicie rezygnować z możliwości forsowania prądu wzbudzenia podczas rozruchu silnika. Na rysunku 6 przedsawiono przebiegi symulacyjne przy dwukronie powiększonym momencie obciążenia podczas rozruchu silnika. Jak można zauważyć na rysunku 6, nie jes możliwe uzyskanie sanu synchronizmu bez forsowania prądu wzbudzenia. Dodakowo przyjęe napięcie forsowania o warości,5u wn pozwala na zsynchronizowanie silnika przy załączeniu napięcia wzbudzenia w chwili zmiany kierunku przepływu prądu w uzwojeniu wzbudzenia z warości ujemnej na dodanią (=4,5 s, =8 ). Nie pozwala jednak na uzyskanie sanu pracy synchronicznej przy załączeniu napięcia do uzwojenia wzbudzenia podczas zmiany kierunku przepływu prądu w uzwojeniu wzbudzenia z warości dodaniej na ujemną (=,89 s, =59 ). Duża warość poślizgu powoduje, że silnik nie może uzyskać sanu pracy synchronicznej. Usalony san asynchroniczny charakeryzuje się dużymi udarach momenu i znacznymi wahaniach prędkości obroowej. Aby zapewnić synchronizację silnika dla akich warunków obciążenia należy zwiększyć napięcie i czas forsowania lub zapewnić załączenia napięcia sałego do obwodu wzbudzenia w odpowiednio dobranej, korzysnej chwili czasowej. Podsumowanie W arykule przedsawiono problemaykę wyboru chwili załączenia napięcia do obwodu wzbudzenia podczas synchronizacji silników synchronicznych prądem wzbudzenia w rakcie rozruchu asynchronicznego. Przeprowadzone badania symulacyjne pozwoliły na określenie sraegii wyznaczania chwili załączenia napięcia sałego do obwodu wzbudzenia na podsawie pomiaru warości chwilowej prądu w uzwojeniu wzbudzenia podczas pracy asynchronicznej. Jednokierunkowy pomiar prądu w uzwojeniu wzbudzenia zrealizowany za pomocą przewornika LEM w mikroprocesorowym bloku zasilania wzbudzenia [6] nie eliminuje możliwości wyznaczenia korzysnej chwili włączenia napięcia zasilania wzbudzenia podczas procesu synchronizacji. Przyjęa na podsawie badań symulacyjnych chwila załączenia napięcia wzbudzenia odpowiadająca chwili zmiany kierunku przepływu prądu w uzwojeniu wzbudzenia z warości ujemnej na dodanią pozwala na łagodzenie procesu synchronizacji, ograniczenie udarów momenu na wale silnika oraz niekorzysnego wpływu momenu hamującego powsałego na skuek przepływu prądu w uzwojeniu wzbudzenia przy ujemnych warościach kąa. Zapewnienie skuecznego rozruchu pozwala na zauomayzowanie procesu i wykorzysanie silnika w układach auomaycznego załączania napędu rezerwowego w przypadku awarii układu podsawowego. Łagodzenie skuków rozruchu dzięki właściwemu wyborowi chwili włączenia napięcia zasilania obwodu wzbudzenia pozwala na zmniejszenie przeciążeń, zużycia łożysk oraz awaryjności napędu. Opracowane na podsawie przeprowadzonych badań algorymy wyznaczania chwili załączenia moska yrysorowego podczas rozruchu silnika zosaną zaimplemenowane w opracowanym przy współudziale auora mikroprocesorowym bloku zasilania wzbudzenia [6] wykorzysywanym w przemysłowych napędach synchronicznych dużej mocy. Auor: dr inż. Marian Hyla, Poliechnika Śląska, Kaedra Energoelekroniki, Napędu Elekrycznego i Roboyki, ul. B. Krzywousego, 44 Gliwice, E-mail: marian.hyla@polsl.pl LITERATURA [] Kaczmarek T., Zawirski K.: Układy napędowe z silnikiem synchronicznym, Wydawnicwo Poliechniki Poznańskiej, Poznań [] Das J. C.; Casey J.: Characerisics and analysis of saring of large synchronous moors. IEEE Indusrial and Commercial Power Sysems Technical Conference, Sparks, NV, 999, s.- [] Kay J. A., Paes R. H., Seggewiss J. G., Ellis R. G.: Mehods for he conrol of large medium-volage moors: applicaion consideraions and guidelines. IEEE Transacions on Indusry Applicaions, vol.6, no.6, pp.688696, Nov/Dec [4] Hyla M.: Rozruch silnika synchronicznego z mikroprocesorowo serowanym blokiem zasilania wzbudzenia. Przegląd Elekroechniczny nr 4/7, s.7784 [5] Campeanu A., Enache S., Vlad I., Liuba G., Augusinov L., Cauil I.: Simulaion of asynchronous operaion in high power salien pole synchronous machines, XXh Inernaional Conference on Elecrical Machines (ICEM), Marseille,, s.888 [6] Dordea T., Muneanu R., Campeanu A.: Simulaion of dynamic operaion in salien pole synchronous machines. Inernaional Aegean Conference on Elecrical Machines and Power Elecronics and Elecromoion, Isanbul,, s.885 [7] Zalas P., Zawilak J.: Wybór chwili załączenia napięcia wzbudzenia podczas synchronizacji silników synchronicznych. Masz. Elekr. Zesz. Probl. BOBRME Komel 5, Nr 7, s.59-64 [8] Zalas P., Zawilak J.: Łagodzenie oraz skrócenie czasu procesu synchronizacji silników synchronicznych. Elekroechnika i Elekronika, Tom 5, z., 6, s.6- [9] Zalas A., Zalas P.: Modyfikacja układu łagodnej synchronizacji silników synchronicznych dużej mocy. Prace Nauk. IMiNE PWr., vol.6, Sudia i Maeriały nr 8, 8, s.56-54 [] Zalas P., Zawilak J.: Skueczność procesu synchronizacji silnika synchronicznego z układem zamknięej regulacji przemiennego prądu wzbudzenia. Masz. Elekr. Zesz. Probl. BOBRME Komel 9, nr 8, s.8-86 [] Zalas P., Zawilak J.: Synchronizacja silników synchronicznych przez serowanie prądem wzbudzenia. Masz. Elekr. Zesz. Probl. BOBRME Komel 5, nr 7, s.448 [] Zalas P., Zawilak J.: Wpływ sałej czasowej obwodu wzbudzenia na przebieg procesu synchronizacji silnika synchronicznego. Masz. Elekr. Zesz. Probl. BOBRME Komel 7, nr 77, s.6 [] Zalas P., Zawilak J.: Wpływ układu serowania prądem wzbudzenia na proces synchronizacji silnika synchronicznego. Masz. Elekr. Zesz. Probl. BOBRME Komel 6, nr 75, s.8-88 [4] Zalas P., Zawilak J.: Synchronizacja silników synchronicznych. Wybór chwili załączenia prądu wzbudzenia, Prace Nauk. IMiNE PWr., vol.54, Sudia i Maeriały nr,, s.947 [5] Zalas P., Zawilak J.: Minimalizacja pulsacji prędkości podczas synchronizacji silników synchronicznych. Zagadnienia maszyn, napędów i pomiarów elekrycznych. Oficyna Wydaw. PWr., 6, s.97 [6] Hyla M.: Power supply uni for he exciaion of a synchronous moor wih a reacive power regulaor. Mining Informaics, Auomaion and Elecrical Engineering, 5, nr (5), s.57-6 [7] Hyla M.: Wybrane aspeky serowania yrysorową wzbudnicą silnika synchronicznego. V Ogólnopolska Konferencja Naukowa Modelowanie i Symulacja MIS-5, Kościelisko -7 czerwca 8, s.4548 [8] Mrozek B., Mrozek Z.: Malab uniwersalne środowisko do obliczeń naukowo-echnicznych, Wyd. PLJ, Warszawa 996. [9] Sajkowski M., Senzel T., Hemańczyk J.: Developmen of parallel manipulaor conrol sysem for simulaion of seleced means of ranspor. s Inernaional Conference on Mehods and Models in Auomaion and Roboics, Międzyzdroje, 9.8-.9.6, ss.45-5 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN -97, R. 9 NR 9/7 9