Zwarcia zwojowe w uzwojeniu stojana silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim

• Autorzy: Antal M. , Gozdowiak A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.09.25

Warianty tytułu

EN

Inter-turns short-circuits in stator winding of line-start permanent magnet synchronous motor

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zbadano zjawiska towarzyszące zwarciom zwojowym w uzwojeniu stojana silnika LSPMSM. Badania zrealizowano przy użyciu modelu polowo-obwodowego badanego silnika. Wykonano obliczenia dla kilku przypadków zwarć w jednej z faz uzwojenia stojana. Zwarcia różnią się rozległością i wartością rezystancji punktu zwarcia. Zjawiska występujące w silniku na skutek zwarcia zwojowego pokazano porównując wybrane dwa przypadki: zwarcie czterech zwojów i całej cewki dla niemal zerowej wartości rezystancji punktu zwarcia. W obu przypadkach zwarcie następuje podczas pracy obciążonego znamionowo silnika zasilanego symetrycznym i sinusoidalnym układem napięć trójfazowych. Z wyników obliczeń polowo-obwodowych wyznaczono przebiegi czasowe prędkości obrotowej, momentu elektromagnetycznego, prądów fazowych stojana, prądu w zwojach zwartych, prądów w prętach klatki wirnika oraz mocy chwilowej pobieranej przez uszkodzony silnik. Analiza uzyskanych wyników wskazuje na możliwość wykorzystania pomiaru pobieranej mocy chwilowej do wczesnego wykrywania zwarcia zwojowego.

The phenomena accompanying the coils short circuits in the stator winding of the Line Start Permanent Magnet Synchronous Motor (LSPMSM) were investigated. The tests were carried out using a field-circuit mathematical model of the motor. Calculations were performed for several cases of short-circuits in one of the phases of the stator winding. Short circuits differ in the extent and value of the fault point resistance. The phenomena occurring in the motor due to a coil shorting are shown comparing the selected two cases: shorting of four turns and shorting of the entire coil for almost zero resistance of the fault point. In both cases, the short-circuit occurs when the motor is working with nominal load powered by a symmetrical and sinusoidal three-phase voltage system. The time characteristics of rotational speed, electromagnetic torque, stator phase currents, currents in short circuited turns, currents in the rotor cage bars and instantaneous power of damaged motor were determined from the results of the field-circuit calculations. The analysis of the obtained results indicates the possibility of using the measured instantaneous power of the motor for early detection of the coil shorting.

Słowa kluczowe

PL

silnik synchroniczny; magnesy trwałe; rozruch bezpośredni; zwarcia zwojowe; uzwojenie stojana

EN

synchronous motor; permanent magnets; line-start; coils short circuits; stator winding

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 9
• Strony: 104--107
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Antal M.

• Politechnika Wrocławska, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, ul. Smoluchowskiego 19, 50-372 Wrocław, Polska

autor

Gozdowiak A.

• Politechnika Wrocławska, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, ul. Smoluchowskiego 19, 50-372 Wrocław, Polska

Bibliografia

• [1] Antal M., Antal L., Zawilak J., Badania uszkodzeń uzwojenia stojana klatkowego silnika indukcyjnego, Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, (2007), nr 76, 83-88
• [2] Feng X., Bao Y., Liu L., Huang L., Zhang Y., Performance investigation and comparison of Line Start-up Permanent Magnet Synchronous Motor with super premium efficiency, 2012 XXth International Conference on Electrical Machines, (2012), 424-429
• [3] Zawilak J., Zawilak T., Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi o dużej sprawności, Przegląd Elektrotechniczny, (2014), R 90 nr 1, 224-226
• [4] Fei W., Luk P. C. K., Ma J., Shen J. X., Yang G., A High-Performance Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor Amended From a Small Industrial Three-Phase Induction Motor, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 45, (2009), no. 10, 4724-4727
• [5] Antal L., Gwoździewicz M., Marciniak T., Antal M., Badania skutków cieplnych zwarć zwojowych w uzwojeniach stojana silnika indukcyjnego, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały, (2012), nr 32, 316-324
• [6] Obeid N. H., Boileau T., Nahid-Mobarakeh B., Modeling and diagnostic of incipient inter-turn faults for a three phase permanent magnet synchronous motor, 2014 IEEE Industry Application Society Annual Meeting, Vancouver, BC, (2014), 1-8
• [7] Aubert B., Régnier J., Caux S., Alejo D., Kalman-Filter-Based Indicator for Online Interturn Short Circuits Detection in Permanent-Magnet Synchronous Generators, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 62 (2015), no. 3, 1921-1930
• [8] Zawilak T., Gwoździewicz M., Uzwojenie mieszane stojana typu gwiazda-trójkąt w silniku synchronicznym z magnesami trwałymi, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, (2011), Nr 91, 191–194
• [9] Urresty J., Riba J., Romeral L., Saavedra H., Analysis of demagnetization faults in surface-mounted permanent magnet synchronous with inter-turns and phase-to-ground shortcircuits, 2012 XXth International Conference on Electrical Machines, Marseille, (2012), 2384-2389
• [10] Wei-fu Lu, Hai-sen Zhao, Shi Liu, Demagnetization conditions comparison for line-start permanent magnet synchronous motors, 2014 17th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), (2014), 48-52

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).