Three dimensional field modelling and the simulation results for a hybrid magnetic bearing are presented in the paper. The magnetic field distributions and the values of electromagnetic parameters in the function of the current intensity and the rotor position are given. The aim of the investigation was the determination of the magnetic bearing stiffness through the calculations of the magnetic force acting on the bearing rotor and the flux linkages with the windings. The simulations are important to the actuator designing and determination of its controlling parameters for proper operation of an electric drive system.
PL
W artykule przedstawiono trójwymiarowe modelowanie pola oraz wyniki symulacji dla hybrydowego łożyska magnetycznego. W pracy podano rozkłady pola magnetycznego oraz wartości parametrów elektromagnetycznych w funkcji prądu i położenia wirnika. Celem badań było określenie sztywności łożyska magnetycznego poprzez obliczenia siły magnetycznej działającej na wirnik łożyska oraz strumienia skojarzonego z uzwojeniami. Symulacje są istotne w procesie projektowania siłownika oraz przy określeniu parametrów sterowania dla właściwej pracy elektrycznego systemu napędowego.
In this paper, calculations of magnetic field, including eddy currents phenomenon and thermal field in the 1-phase modular amorphous transformer (C-core) under f =1 kHz frequency supplying, were carried out. Using analytical and iterative methods the equivalent electrical conductivity of the core, has been obtained. 3D field problems were analysed using the electrodynamic potentials within the finite element method (FEM). The selected thermal models have been verified experimentally.
PL
W niniejszej pracy analizowano rozkłady pola magnetycznego, z uwzględnieniem zjawiska prądów wirowych i pól temperaturowych w 1-fazowym amorficznym transformatorze modułowym (z rdzeniem typu C) przy zasilaniu napięciem o częstotliwości f= 1 kHz. Do wyznaczenia zastępczej przewodności elektrycznej rdzenia wykorzystano metody: iteracyjną oraz analityczną. Trójwymiarowe zagadnienia analizowano z wykorzystaniem potencjałów elektrodynamicznych zaimplementowanych w metodzie MES. Wybrane modele termiczne weryfikowano pomiarowo.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono zagadnienia związane z zastosowaniem energooszczędnych amorficznych transformatorów modułowych. Przedstawiono wybrane wyniki analizy pola w tego typu transformatorach przy zasilaniu napięciem o podwyższonej częstotliwości.
EN
Thes paper discusses issues concerning energy-efficient amorphous modular transformers. Moreover the selected calculation results of the field analysis of this type transformers supplied with high-frequency voltage, are presented.
The reluctance network model of a permanent magnet tubular motor (PMTM) has been presented in the paper. The reluctance values of the magnetic circuit have been calculated with using analytical expressions. The air gap reluctance has been determined with using both analytical expressions and the finite element method (FEM). Using the calculation model, the flux values coupled with the windings have been obtained and used in the calculations of force value. The calculated results have been compared with numerical and measured ones.
W niniejszej pracy przedstawiono sposób pomiaru dynamicznych pętli histerezy dla stali o nowatorskim składzie przeznaczonej na nabiegunniki maszyn elektrycznych, a szczególnie generatorów wiatrowych. Pomiary wykonano dla dwóch częstotliwości zasilania, a mianowicie f1=10 Hz oraz f2=50 Hz. Porównano wartości strat mocy w rdzeniu otrzymane z całkowania pola powierzchni pętli histerezy oraz metodą bezpośredniego pomiaru poboru mocy ze źródła zasilającego uzwojenie próbki stalowej.
EN
The measurement tests of the dynamic hysteresis loops for the innovative composition casting steel. In measurements designed for poles of the electrical machines, especially wind generators, were presented in this paper. The measurements were performed for two frequencies of power supplying f1=10 Hz and f2=50 Hz. The power core losses obtained by integration of the dynamic hysteresis loop surfaces have been compared with those obtained by direct measurements of the source power supplying the steel probe winding.
The calculations results of the temperature distribution in a 3-phase transformer with modular amorphous core are presented. They were performed for two frequency values which were higher than the power system one. For the 3D field analyses the Finite Element Method (FEM) was used. The calculated temperature at the points of the core surface has been verified using an infrared camera.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wyniki obliczeń strat mocy w rdzeniu oraz rozkładu temperatury w transformatorze 3-fazowym z rdzeniem amorficznym budowy modułowej, dla dwóch wartości częstotliwości wyższej od technicznej. Do trójwymiarowych analiz pola wykorzystano Metodę Elementów Skończonych (MES).
EN
The calculations results of the losses and temperature distributions in 3-phase transformer with modular amorphous core, under two values of the frequency which are higher than the power system one, have been presented. For the 3D field analyses the Finite Element Method (FEM) was used.
W artykule przedstawiono wielowariantowe obliczenia pola i siły magnetycznej siłownika aktywnego osiowego łożyska magnetycznego (AAMB). Wykonano model polowy oparty na Metodzie Elementów Skończonych (MES), który pozwolił na analizę konstrukcji AAMB. W wyniku wielowariantowych obliczeń określono najkorzystniejsze wymiary tarczy łożyska dla założonych wymiarów elektromagnesu.
EN
The paper presents multivariate calculations of magnetic field and magnetic force in the active axial magnetic bearing actuator (AAMB). The field model has been developed using Finite Element Method (FEM) and has been used for AAMB construction analysis. As a result of multivariate calculations the beneficial dimensions of a bearing disk were determined, where the electromagnet dimensions were used as a reference.
W artykule przedstawiono wyniki obliczeń pola temperaturowego analizowanego w siłowniku liniowym tubowym prądu stałego z magnesami trwałymi (PMDCTLA – permanent magnet direct current tubular linear actuator). Badany siłownik jest przeznaczony do pracy ciągłej w stanowiskach do badań zmęczeniowych. Poprawne określenie nagrzewania konstrukcji siłownika jest związane z ograniczeniami dotyczącymi dopuszczalnej temperatury magnesów. Dlatego też, wykonano polowy model matematyczny do analizy nagrzewania z wykorzystaniem metody elementów skończonych. W przypadku jednoczesnego uwzględnienia promieniowania i konwekcji zmodyfikowano warunek brzegowy poprzez wprowadzenie innowacyjnego współczynnika konwekcji. Określono nieliniowy składnik opisujący zjawisko promieniowania. Osiągnięciami pracy są również obliczenia współczynników statycznego modelu cieplnego, które prawidłowo odwzorowują stan ustalony nagrzewanego obiektu. Przeanalizowano cztery modele statyczne. Różnią się one stopniem uwzględnienia każdego ze zjawisk zachodzących w procesie przepływu ciepła. Wykonanie wielowariantowych obliczeń wymagało wykonania oryginalnego, autorskiego algorytmu. Dzięki jego wdrożeniu było możliwe uwzględnienie nieliniowego warunku brzegowego ujmującego zarówno konwekcję, jak i promieniowanie. Zbadano wpływ uwzględnienia poszczególnych zjawisk fizycznych na czas trwania obliczeń każdego z rozpatrywanych przykładów. Modele numeryczne zweryfikowano pomiarowo.
EN
The calculation results for the thermal field analyses in the permanent magnet direct current tubular linear actuator (PMDCTLA) have been presented in the paper. The considered actuator is purposed for the perpetual operation in the fatigue test stand. The proper determination of the actuator heating is related to the limitations connected with the permanent magnet temperature. Thus, for the analysis of the actuator heating, the mathematical field model with finite element method (FEM) has been created. In the case of including both thermal radiation and convective heating the modification of the boundary conditions, by the involving the innovative convective heat transfer coefficient, has been done. The nonlinear component describing the radiation phenomenon, has been determined. The calculations of the static thermal model coefficients, chich map correctly the steady-state of the device heating, are some achievements of this work. Four static models have been analyzed. They differ each to other in terms of including each phenomenon occurring in the heat transfer. Execution of the multi-variant calculations required doing of the original, own algorithm. Owing its running it was possible to develop the adequate nonlinear boundary condition for taking into account both thermal convection and radiation. The influence of the physical phenomena including the simulation time of each calculated case, has been studied. The numerical models have been verified experimentally.
The results of the eddy currents losses calculations with using electrodynamics scaling were presented in this paper. Scaling rules were used for obtain the same values of the eddy currents losses. For the calculations Finite Element Method was used. Numerical calculations were verified by measurements and a good agreement was obtained.
PL
W artykule przedstawiono wyniki obliczeń strat wiroprądowych z wykorzystaniem skalowania elektrodynamicznego. W modelowaniu matematycznym wykorzystano zasady skalowania obiektów w celu otrzymania jednakowych strat. Do obliczeń zastosowano Metodę Elementów Skończonych. Obliczenia zostały zweryfikowane pomiarowo na obiekcie rzeczywistym i otrzymano dobrą zgodność obliczeń z pomiarami.
This paper presents an analysis of the stator teeth geometry impact on the parameters of the 8-pole radial magnetic bearing. In this paper, such parameters as current gain and position stiffness have been analysed. Additionally, we have proposed criteria for evaluating the characteristics of these parameters by calculating the variability of current gain and position stiffness. The research has been performed by solving the magnetic bearing actuator boundary problem using the finite element method. Magnetic force has been calculated using the Maxwell stress tensor method. Other parameters, such as current gain and position stiffness have been calculated as partial derivate of the force with respect to control current and position of the rotor.
The transient thermal model of the permanent magnet linear actuator (PMLA) has been considered. The characteristics of heating have been calculated including the main subdomains of the actuator. The carcasses from various materials have also been considered. The calculations have been verified experimentally and a good conformity was obtained.
W referacie przedstawiono, prowadzone na Politechnice Białostockiej i w Fundacji Ekonomistów Środowiska i Zasobów Naturalnych w Białymstoku, działania związane z wprowadzeniem przedmiotu ekonomika zaopatrzenia w wodę i ochrony wód do programu studiów na kierunkach inżynieria środowiska i ochrona środowiska w uczelniach technicznych i rolniczych. Spośród tych działań na uwagę zasługują ogólnopolskie seminaria zorganizowane w 2005 roku na Politechnice Białostockiej oraz w 2008 roku na Politechnice Łódzkiej i poświęcone kształceniu w zakresie ekonomiki zaopatrzenia w wodę i ochrony wód. Omówiono również bezpośrednie efekty tych działań w postaci publikacji trzech książek oraz opracowania propozycji programu wykładu i ćwiczeń z przedmiotu ekonomika zaopatrzenia w wodę i ochrony wód. Opisano programy wykładów z tego przedmiotu prowadzonych na studiach magisterskich i podyplomowych na Politechnice Białostockiej, Politechnice Krakowskiej oraz na Politechnice Śląskiej. Podano także informacje dotyczące działania Sekcji Ekonomiki Użytkowania i Ochrony Wód Europejskiego Stowarzyszenia Ekonomistów Środowiska i Zasobów Naturalnych.
EN
The paper examines efforts made at Białystok Technical University and the Foundation of Environmental and Resource Economists to introduce Water Supply and Water Pollution Control Economics into curriculums of environmental engineering and environmental protection specialties at technical and agricultural universities. Attention is focused on nationwide seminars organized in 2005 at Białystok Technical University and Technical University of Łódź which were dedicated to education in the field of water supply and water pollution control economics. The direct effects of these activities are the publication of three books and development of a draft lecture and exercise curriculum for water supply and water pollution control economics. Lecture curriculums for this subject, conducted at M. Sc. and post-graduate level studies at Białystok Technical University, Cracow University of Technology and Silesian University of Technology are discussed in detail. An update on the activities of the Section of Water Pollution Control Economics of the European Association of Environmen-tal and Resource Economists is also presented.
W pracy przedstawiono analizę wpływu rozpiętości kątowej zębów stojana na parametry elektromagnetyczne promieniowego 8-biegunowego siłownika łożyska magnetycznego. W pracy analizowano parametry takie jak sztywność prądowa oraz sztywność przemieszczeniowa. Dodatkowo, zaproponowano kryteria oceny charakterystyk sztywności prądowej oraz przemieszczeniowej, które pozwalają określić optymalne parametry konstrukcyjne. Badania symulacyjne wykonano w oparciu model polowy siłownika dla którego rozwiązywano zagadnienie brzegowe metodą elementów skończonych. Na podstawie uzyskanego rozkładu pola magnetycznego wyznaczono siłę magnetyczną działającą na wał siłownika. Zastosowano metodę całkowania wektora naprężeń Maxwella.
EN
The paper presents the analysis of the stator teeth geometry impact on the parameters of the 8-pole radial magnetic bearing. In this work, such parameters as current and position stiffnesses, have been analyzed. Additionally, we propose criteria for the evaluating the characteristics of the stiffnesses, which allow to determine the optimum of the designing parameters. The research have been performed with modelling the magnetic bearing actuator boundary problem using the finite element method. Magnetic force acting on the actuator shaft has been calculated using the magnetic field distribution knowledge using Maxwell stress tensor method.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki analizy parametrów siłownika łożyska magnetycznego dla dwóch konfiguracji uzwojeń stojana. Zaprezentowano uzyskane na drodze symulacji komputerowej rozkłady pola magnetycznego dla analizowanych wariantów. Wyznaczono i przedstawiono wykresy indukcyjności dynamicznej, siły magnetycznej, jak i sztywności prądowej oraz przemieszczeniowej w funkcji prądu sterującego oraz przemieszczenia wału. Matematyczne modelowanie rozkładu pola magnetycznego oparto na metodzie elementów skończonych (MES).
EN
In this work we compared the results of analyses for two kinds of windings connection in active magnetic bearing (AMB). The magnetic flux density of each active magnetic bearing is determined. The dynamic inductance, magnetic force as well as current and position stiffness as a function of control current and rotor position also have been calculated and presented. Mathematical modeling of magnetic field distribution was based on the finite element method (FEM).
W artykule przedstawiono wyniki rocznego monitoringu efektywności ośmiu gruntowo-roślinnych oczyszczalni ścieków wybudowanych w ramach projektu Centrum Zielonych Technologii, realizowanego przez Podlaską Stację Przyrodniczą NAREW. Celem badań było sprawdzenie, czy obok wysokiej efektywności ekonomicznej i wysokiego poziomu satysfakcji użytkowników, zapewniają one również wymaganą efektywność oczyszczania.
EN
The paper presents results of the annual research project on effectiveness of eight vertical flow constructed wetland built within the framework of the Centrum Zielonych Technologii project, which was conducted by Podlaska Stacja Przyrodnicza NAREW. The aim of the research was to prove whether or not the constructed wetlands provide required ecological effectiveness apart from their high economical efficiency as well as high level of users' satisfaction.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki porównania dwóch rodzajów konfiguracji cewek dla 12 biegunowego aktywnego łożyska magnetycznego (AMB). Przedstawiono różnice między sztywnościami prądowymi i przemieszczeniowymi dla obu konfiguracji cewek w łożysku. Weryfikację modelu numerycznego wykonano poprzez pomiar indukcyjności cewek oraz siły działającej na wał w AMB. Otrzymano dobrą zgodność porównania wyników analizy numerycznej oraz wyników pomiarów.
EN
In this work, the results of comparison for two kinds of coil configurations for a 12 pole active magnetic bearing (AMB) are presented. The magnetic flux of each magnetic pole of AMB is determined. Differences between the current and displacement stiffness for both coil configurations of the AMB are shown. Verification of the numerical model was executed by measurement of coil inductance and force acted on AMB shaft. A good agreement between results of numerical analysis and measurement verification has been achieved.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The Field- Circuit Method (FCM) and the new Modified Time Stepping Finite Element Method (MTSF) as well as classical Time Stepping Finite Element Method (TSF) have been used for the transient current calculations in transformers. The execution times for MTSF and TSF methods have been compared. The novel method (MTSF) is about two times faster than the classical (TSF) method. Two constructions of the 1-phase transformer have been studied. The first one is an amorphous modular transformer (T1) and the second one is the transformer with laminated carbon steel core (T2). The calculated inrush currents were compared with the measured ones.
PL
Do obliczeń przebiegów czasowych prądów w transformatorach wykorzystano: Metodę Polowo-Obwodową (MPO), Zmodyfikowaną Metodę Kroku Czasowego (ZMKC) oraz klasyczną Metodę Kroku Czasowego. Porównano czasy obliczeń dla klasycznej Metody Kroku Czasowego (MKC) oraz dla ZMKC wykorzystującej dwuwymiarową analizę polową. ZMKC jest około dwa razy szybsza od MKC. Analizowano dwa 1-fazowe transformatory. Pierwszy to transformator amorficzny budowy modułowej T1, natomiast drugi to transformator tradycyjny z rdzeniem z blachy elektrotechnicznej T2. Otrzymano dobrą zgodność obliczeń z pomiarami.
Active Magnetic Bearing (AMB) supports a rotor by magnetic attractive forces, without any mechanical contact. The paper presents a field-circuit model of an active magnetic bearing including its control loop. The basic parameters of the active magnetic system has been obtained from a FEM analysis of an magnetic bearing actuator. The position control system is based on operation of the local conventional PID controller, which has been widely used in industrial applications of the active magnetic bearing systems. The parameters of the controller have been obtained with the use of the root locus method. The obtained simulation and experimental results are compared in case of lifting the rotor.
PL
Aktywne łożysko magnetyczne podtrzymuje wirnik magnetycznymi siłami przyciągania, bez kontaktu mechanicznego. Przedstawiono model obwodów magnetycznych aktywnego łożyska magnetycznego włącznie z jego pętla sterowania. Podstawowe parametry aktywnego układu magnetycznego otrzymano z analizy FEM (metoda elementów skończonych) aktuatora łożyska magnetycznego. System sterowania położeniem oparty jest na działaniu lokalnego konwencjonalnego sterownika PID, który był szeroko stosowany w przemysłowych zastosowaniach systemów z aktywnymi łożyskami magnetycznymi. Parametry sterownika otrzymano metodą miejsca geometrycznego pierwiastków (równania charakterystycznego układu). Otrzymana symulacja i wyniki doświadczalne są porównane dla przypadku lewitacji wirnika.
W artykule zamieszczono wybrane wyniki badań siłowników o ruchu liniowym i nowoczesnych transformatorów. Przedstawiono zarówno modele fizyczne analizowanych obiektów, jak i ich modele matematyczne. Praca zawiera wyniki obliczeń rozkładu pola magnetycznego oraz jego parametrów całkowych dla nowoczesnego siłownika liniowego do badań zmęczeniowych, dla siłownika łożyska magnetycznego oraz transformatora z rdzeniem z blach amorficznych. Prototypy wymienionych obiektów charakteryzują się parametrami spełniającymi wymagania przyszłych użytkowników. Należy także podkreślić dobrą zgodność wyników obliczeń i pomiarów.
EN
Selected investigation results of linear actuators and modern transformers are presented in the paper. Both, physical and mathematical models of the analysed objects are shown. There are given results of calculating the magnetic field distribution and its integral parameters for three objects: a modern linear actuator for fatigue tests, a magnetic bearing actuator and amorphous core transformer. The prototypes of the mentioned objects are characterised by parameters which fulfill the future user's needs. One should underline good conformity of the calculation and measurement results. In the introduction (Section 1), the up-to-date information on linear actuators [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] and transformers [1, 9, 10 11] is given. In Section 2 numerical models of the analysed objects are described. In all cases the finite element method was used [12, 13, 14, 15]. The next three sections include the calculation results and measurement verification for: the linear actuator for fatigue tests (Section 3), the magnetic bearing actuator [16, 17] (Section 4) and the amorphous core transformer [18] (Section 5).
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.