XLIV SESJA STUDENCKICH KÓŁ NAUKOWYCH KOŁO NAUKOWE MAGNESIK

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

Obliczenia polowe 2-fazowego silnika SRM w celu jego optymalizacji

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

Ćwiczenie: "Silnik prądu stałego"

Wykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

Ćwiczenie 1b. Silnik prądu stałego jako element wykonawczy Modelowanie i symulacja napędu CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE

Silniki prądu stałego. Wiadomości ogólne

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie silnika bocznikowego prądu stałego

PRZED PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ PROSZĘ O BARDZO DOKŁADNE

2.2. Metoda przez zmianę strumienia magnetycznego Φ Metoda przez zmianę napięcia twornika Układ Ward-Leonarda

UKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI SILNIKA SZEREGOWEGO PRĄDU STAŁEGO KONFIGUROWANY GRAFICZNIE

Wielkości opisujące sygnały okresowe. Sygnał sinusoidalny. Metoda symboliczna (dla obwodów AC) - wprowadzenie. prąd elektryczny

Mikrosilniki prądu stałego cz. 2

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

BADANIE JEDNOFAZOWEGO SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO Strona 1/5

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

PROGRAM W ŚRODOWISKU LABVIEW DO POMIARU I OBLICZEŃ W LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH

MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

bieguny główne z uzwojeniem wzbudzającym (3), bieguny pomocnicze (komutacyjne) (5), tarcze łożyskowe, trzymadła szczotkowe.

KATEDRA ELEKTROTECHNIKI LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI

ZAGADNIENIA STANÓW DYNAMICZNYCH TRÓJFAZOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH W WYBRANYCH NIESYMETRYCZNYCH UKŁADACH POŁĄCZEŃ

d J m m dt model maszyny prądu stałego

MODELOWANIE MASZYNY SRM JAKO UKŁADU O ZMIENNYCH INDUKCYJNOŚCIACH PRZY UŻYCIU PROGRAMU PSpice

Zasady doboru mikrosilników prądu stałego

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

Bezczujnikowe sterowanie SPMSM

SILNIKI PRĄDU STAŁEGO

Napędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie. Ćwiczenie 1 Dobór mikrosilnika prądu stałego z przekładnią do pracy w warunkach ustalonych

2. Dane znamionowe badanego silnika.

Silniki prądu stałego z komutacją bezstykową (elektroniczną)

Napędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie. Ćwiczenie 3 Dobór silnika skokowego do pracy w obszarze rozruchowym

Zwój nad przewodzącą płytą

LABORATORIUM PRZETWORNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH

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

Matematyczne modele mikrosilników elektrycznych - silniki prądu stałego

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

Napędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych - projektowanie. Ćwiczenie 3 Dobór mikrosilnika prądu stałego do układu pozycjonującego

1. W zależności od sposobu połączenia uzwojenia wzbudzającego rozróżniamy silniki:

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

KOMPLEKSOWE MODELOWANIE SILNIKÓW RELUKTANCYJNYCH PRZEŁĄCZALNYCH W SYSTEMIE MATLAB 1. WSTĘP

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 4

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Prądy wirowe (ang. eddy currents)

4.2 Analiza fourierowska(f1)

Z poprzedniego wykładu:

Ćwiczenie 1 Dobór mikrosilnika prądu stałego do napędu bezpośredniego przy pracy w warunkach ustalonych

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

Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny"

Drgania poprzeczne belki numeryczna analiza modalna za pomocą Metody Elementów Skończonych dr inż. Piotr Lichota mgr inż.

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Bezpośrednie sterowanie momentem silnika indukcyjnego zasilanego z 3-poziomowego. przekształtnika MSI z kondensatorami o zmiennym potencjale

Mikrosilniki prądu stałego cz. 2

Stabilizatory impulsowe

Silniki synchroniczne

Laboratorium Wirtualne Obwodów w Stanach Ustalonych i Nieustalonych

Alternator. Elektrotechnika w środkach transportu 125

SILNIK KROKOWY. w ploterach i małych obrabiarkach CNC.

Napędy urządzeń mechatronicznych

MECHANIKA 2 RUCH POSTĘPOWY I OBROTOWY CIAŁA SZTYWNEGO. Wykład Nr 2. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Pracę każdej prądnicy w sposób jednoznaczny określają następujące wielkości:

Indukcja elektromagnetyczna. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Fale elektromagnetyczne

Podstawy fizyki sezon 1 V. Ruch obrotowy 1 (!)

Elektrodynamika Część 6 Elektrodynamika Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Fizyka 1 (mechanika) AF14. Wykład 9

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

Problemy optymalizacji układów napędowych w automatyce i robotyce

Egzamin 1 Strona 1. Egzamin - AR egz Zad 1. Rozwiązanie: Zad. 2. Rozwiązanie: Koła są takie same, więc prędkości kątowe też są takie same

Hamulce elektromagnetyczne. EMA ELFA Fabryka Aparatury Elektrycznej Sp. z o.o. w Ostrzeszowie

Zastosowanie silników krokowych jako napęd robota mobilnego

Wykład 7. Selsyny - mikromaszyny indukcyjne, zastosowanie w automatyce (w układach pomiarowych i sterowania) do:

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

PRACY SILNIKÓW INDUKCYJNYCH

Wykład 1. Serwonapęd - układ, którego zadaniem jest pozycjonowanie osi.

OBWODY MAGNETYCZNE SPRZĘśONE

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

SILNIK RELUKTANCYJNY PRZEŁĄCZALNY PRZEZNACZONY DO NAPĘDU MAŁEGO MOBILNEGO POJAZDU ELEKTRYCZNEGO

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

Maszyny Elektryczne Ćwiczenia

DANE: wartość skuteczna międzyprzewodowego napięcia zasilającego E S = 230 V; rezystancja odbiornika R d = 2,7 Ω; indukcyjność odbiornika.

Dynamika mechanizmów

w10 Silnik AC y elektrotechniki odstaw P

Podstawowe definicje

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

ANALIZA PORÓWNAWCZA SILNIKÓW LSPMSM TYPU U ORAZ W.

MODEL SYMULACYJNY MASZYNY RELUKTANCYJNEJ PRZEŁĄCZALNEJ

Drgania wymuszone - wahadło Pohla

Ćwiczenie EA1 Silniki wykonawcze prądu stałego

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

Obwody sprzężone magnetycznie.

Indukcyjność. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

Symulacja pracy silnika prądu stałego

) I = dq. Obwody RC. I II prawo Kirchhoffa: t = RC (stała czasowa) IR V C. ! E d! l = 0 IR +V C. R dq dt + Q C V 0 = 0. C 1 e dt = V 0.

VII.1 Pojęcia podstawowe.

SYMULACJA OBLICZENIOWA OPŁYWU I OBCIĄŻEŃ BEZPRZEGUBOWEGO WIRNIKA OGONOWEGO WRAZ Z OCENĄ ICH ODDZIAŁYWANIA NA PRACĘ WIRNIKA

INSTRUKCJA I MATERIAŁY POMOCNICZE

Układy rozruchowe gwiazda - trójkąt od 7,5kW do 160kW

Transkrypt:

XLIV SESJ STUDENCKICH KÓŁ NUKOWYCH KOŁO NUKOWE MGNESIK naliza własności silnika typu SRM z wykorzystaniem modeli polowych i obwodowych Wykonali: Miłosz Handzel Jarosław Gorgoń Opiekun naukow: dr hab. inż. Wiesław Jażdżyński, prof. n. GH

Silnik SRM (Switched Reluctance Motor) - opis adane silniki SRM są stosowane m. innymi jako układy napędowe klimatyzatorów, wiatraków, pralek, odkurzaczy oraz innego sprzętu GD. Są to na ogół silniki małych mocy. W chwili obecnej prowadzone są prace badawcze nad tego typu rozwiązaniami na całym świecie. Celem badań jest osiąganie jak najlepszych własności, w szczególności charakterystyk mechanicznych silników. Ograniczeniami w ich stosowaniu są koszty sterowników, ponieważ konstrukcja samych silników jest stosunkowo prosta i tania.. Metoda rozwiązania układu. Stosowane są równania polowe Maxwell a w postaci: r r δd r roth = J +, rot r = 0, δt divd = ρ, div = 0 Postać tych równań wykorzystanych w Metodzie Elementów Skończonych (MES) (w zależności od potencjału wektorowego) r = μj gdzie: div = 0, = rot, Metoda elementów skończonych Metoda elementów skończonych jest numeryczną metodą analizy, stosowaną do wyznaczania możliwie dokładnego rozwiązania równań polowych w wielu problemach inżynierskich. MES - z powodu przydatności oraz możliwości zastosowań w różnych zagadnieniach jest przedmiotem szczególnej uwagi uczelni technicznych i ośrodków badawczych przemysłu. Podstawową ideą MES jest podział obszaru na skończoną liczbę podobszarów (elementów). Każdy element ma węzły, z którymi są związane szukane wielkości polowe. Węzły te są rozmieszczone najczęściej na bokach i narożnikach elementów w ten sposób, że dany węzeł, a z nim i jego wielkości polowe, są wspólne dla dwóch lub większej liczby sąsiednich elementów. Rozwiązywany obszar jest zdyskretyzowany i przedstawiony jako sieć elementów, najczęściej trójkątnych. Każdemu punktowi

elementu jest przyporządkowany potencjał wektorowy na podstawie jego wartości w węzłach tworzących element. 0 y k i k i j j Podział obszaru G i fragment rozwiązania przechodzącego przez i, j, k, powierzchnia rozwiązana x k ( x, y) = ( ai + bi x + ci y) i i Δ a = x y x y i i j b = y j c = x i m m y x m j m j 3. O programie Flux Praca z programem FLUX firmy Cedrat jest realizowana w kilku etapach: a) konstrukcja modelu oraz budowa siatki, b) przydzielanie wielkości fizycznych poszczególnym obszarom, c) obliczenia, d) analiza i wizualizacja wyników a) d)

4. Zestawienie i przykład wyników. Przykładowe wyniki obliczeń programu FLUX D. Indukcyjność Moment L indukcyjność cewki fazy L indukcyjność cewki fazy T moment pochodzący od cewki T moment pochodzący od cewki Praca nad poprawą kształtu momentu wytwarzanego przez silnik Poniżej przedstawiono tabelę z wynikami przykładowych obliczeń. Przedstawia ona zmianę charakterystycznych parametrów momentu statycznego w zależności od wymiarów geometrycznych. Parametry te zostały pokazane na rysunku poniżej, gdzie są oznaczone ( M max, M max, M 0, M ŚR ). Celem przeprowadzenia obliczeń jest znalezienie takich wymiarów, dla których moment wytwarzany przez silnik ma największą wartość średnią oraz najmniejsze tętnienia. nalizując otrzymane wyniki widać, iż pomimo tego, że moment silnika jest wrażliwy na zmianę tych wymiarów, nie udało się uzyskać zadowalającego kształtu momentu. ) Zmienne fi, fi ) Zmienna SZCZ 3) Zmienne y M ŚR [Nm] M max [Nm] M max [Nm] M 0 [rad] 0,066 0,7 0,04 0,3 0,06 0,3 0,008 0,45 0,049 0,8 0,0 0,3

) Zmienne fi, fi Zmienne wymiary geometryczne ) Zmienna SZCZ 3) Zmienna y Porównanie momentu dodatniego i ujemnego wytwarzanego przez silnik. Moment o ujemnych wartościach pozbawiony jest martwej strefy oraz ma mniejsze tętnienia, cechuje go jednak mniejszy moment średni. Zalety tej formy momentu były przyczyną, że do dalszych obliczeń wykorzystano moment o wartościach ujemnych. T ŚR (T>0)=0,0494 [Nm], T ŚR ( T<0 )=0,040 [Nm]

Równania opisujące pracę silnika: Równania elektryczne silnika, gdy zasilana jest cewka fazy : u = R 0 = (R i + R (t) + L d ) i di (t) L + ω i dt dϕ (t) + L (t) di (t) L ( ϕ) + ω i dt dϕ (t) a równania elektryczne silnika, gdy aktywna jest cewka fazy : 0 = (R u = R + R i d ) i (t) + L Równanie mechaniczne ma postać: (t) + L di (t) L + ω i dt dϕ di (t) L ( ϕ) + ω i dt dϕ (t) (t) dω J dt = T L ϕ L ϕ EL ( ϕ,i,i) = i(t) + i(t) Przyjęto oznaczenia: u napięcie zasilania cewek fazy u napięcie zasilania cewek fazy i, i prądy faz i, L, L indukcyjności cewek faz i, R, R rezystancja cewek faz i, R d rezystancja dołączana, gasząca pole magnetyczne cewek J moment bezwładności wirnika, ω prędkość obrotowa wirnika

Realizacja równań silnika w programie Matlak Simulink: fi In / fi Out / dl Out / i_ w In / w Out / dl Out / i_ Rownania elektryczne In / dl In / i In / dl In / i Out / fi Out / w Rownanie mechaniczne Równanie mechaniczne: In / dl In / i 3 In / dl 4 In / i u Function u Function3 0.5 Gain 0.5 Gain Product6 Product7 Moment /J /J Moment dw/dt w /s Integrator Predkosc Out / w w fi /s Integrator Out / fi Kat obrotu

Równania elektryczne: In / fi Out / L Out / U Out / R cewki Out / dl In / fi Out / L Out / U U Rz dl U L_ u Function u Function w In / R In / (/L) Out / i In / u In / dl Out / i_ In / w Rownanie dla cewki i ch-i Out / dl Out / i_ L_ Out / R cewki Out / dl Funkcje wejciowe R dl_ w In / R In / u Out / i In / (/L) In /dl Out / i_ In / w Rownanie dla cewki i ch-i 4 Out / i_ Out / dl 3 In / w Równanie dla aktywnej cewki fazy : In / dl In / i 3 In / dl 4 In / i u Function u Function3 0.5 Gain 0.5 Gain Product6 Product7 Moment /J /J Moment dw/dt w /s Integrator Predkosc Out / w w fi /s Integrator Out / fi Kat obrotu Równanie dla aktywnej cewki fazy : In / (/L) 3 In / u In / R 4 In /dl i i Product5 Product4 Out / i_ Product3 di/dt /s i Out / i 5 In / w i

Poprawa momentu poprzez sterowanie kątami załączania i wyłączania cewek. Kąty załączania i wyłączania cewek: Charakterystyczne parametry momentu, które można poprawić stosując odpowiedni algorytm sterowania są zdefiniowane na rysunku:

Wpływ kątów załączania i wyłączania na moment: k Z = var, k W = const k Z = const, k W = var Stan pracy ustalonej silnika. ω = 57 [rad/s], k Z = 0,75[rad], k W = 0,75[rad] M ŚR = 0,08 [Nm] Moment T(t) Prądy i (t), i (t) faz i

Rozruch silnika Moment rozruchowy T(t) Prąd rozruchowy i (t) fazy Prędkość wirowania wirnika ω(t) Wnioski: - silnik nadaje się do napędzania urządzeń które charakteryzuje moment wiatrakowy, - silnik wykazuje dużą wrażliwość na zmianę kątów załączania cewek co pozwala na wybór sterowania w zależności od potrzeb, - przy większych wartościach prądów zaobserwowano pojawienia się sprzężenia magnetycznego między cewkami i ; wpływ tego zjawiska będzie analizowany w przyszłych badaniach, - istnieje możliwość i potrzeba lepszego wykorzystania materiałów czynnych w silniku.