Hybrydowa metoda wyznaczania sprawności silników indukcyjnych

Dąbała, K. J.

doi:10.5604/00326216.1189670

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Hybrydowa metoda wyznaczania sprawności silników indukcyjnych

Autorzy

Dąbała K. J.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.5604/00326216.1189670

Warianty tytułu

Hybrid method of induction motors efficiency determination

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy przedstawiono hybrydową metodę wyznaczania sprawności silników indukcyjnych. Jest to system wyznaczania sprawności, w którym uwzględnia się wpływ warunków pomiaru, określonych przez wybrane parametry, według zaproponowanych algorytmów na sprawność silnika indukcyjnego klatkowego budowy zamkniętej. Nazwa „hybrydowa” jest uzasadniona tym, że w metodzie tej proces pomiarowy połączony jest z obliczeniami wymagającymi danych konstrukcyjnych i materiałowych silnika i bazującymi na algorytmach zbliżonych do algorytmów projektowych, z uwzględnieniem jednak danych z pomiarów. Poza uwzględnieniem warunków pomiaru zaproponowano nowe modele przepływu mocy w silniku, modyfikacje strat w rdzeniu i mechanicznych oraz związane z tymi modelami i modyfikacjami nowe metody wyznaczania sprawności, zastosowanie arytmetyki interwałowej do wyznaczania błędu systematycznego granicznego sprawności oraz przyrządy pomiarowe i urządzenia laboratoryjne używane do wyznaczania sprawności optymalnych z punktu widzenia wyznaczania sprawności. Stosowanie tej metody jest korzystne zarówno dla użytkowników silników jak i dla ich producentów. Dla użytkowników – ze względu na to, że otrzymywana tą metodą wartość sprawności jest bardziej zbliżona do rzeczywistej, dla producentów – ze względu na to, że nieuwzględnienie w dostatecznym stopniu warunków pomiaru prowadzi do obniżenia wyznaczanej sprawności wyprodukowanego przez nich silnika.

In the work the hybrid method for the determination of the efficiency of squirrel-cage induction motors of a closed construction was presented. In this method the influence of measurement conditions that are determined by selected parameters accordingly to the proposed algorithms for the efficiency of the mentioned induction motors is taken into account. The name "hybrid" is justified with the fact that in this method the measuring process is connected with calculations that require the design and material data of the considered motor. These computations are based on the algorithms that are similar to the algorithms used in the designing process, however, with the application of measurement data. Moreover, the new models of the power flow in the motor as well as modifications of iron and mechanical losses and new methods associated with these models and modifications for the efficiency determination were elaborated. The interval arithmetic for the estimation of the border systematic error of the efficiency as well as the errors of measuring instruments and laboratory devices used for the efficiency determination was applied. The application of this method is advantageous for the motor users as well as producers. For the users – because they receive the efficiency value which is more similar to real, for the producers – because the measurement inaccuracies lead to the lowering of the determined efficiency of the motor produced by them.

Słowa kluczowe

maszyny elektryczne silniki indukcyjne klatkowe sprawność metody wyznaczania sprawności silników indukcyjnych

electrical machines squirrel-cage induction motors efficiency methods of induction motors efficiency determination

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki

Czasopismo

Prace Instytutu Elektrotechniki

Rocznik

2015

Tom

Z. 271

Strony

9--145

Opis fizyczny

Bibliogr. 95 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Dąbała K. J.

Instytut Elektrotechniki, Warszawa

Bibliografia

1. AC Power Analyzer D 5255M: Manual.
2. Alefeld G., Herzberger J.: Introducion to Interval Computation. Academic Press, 1983.
3. Almeida A.T, Bertoldi P., Leonhard W.: Energy Efficiency Improvements In Electric Motors and Drives. Springer Verlag, Berlin, 1997.
4. Almeida A.T., Faulkner H., Fong J., Jugdoyal K. EuP-Lot-30-Task-2-5-Jun-2012- Draft.pdf http://www.eco-motors-drives.eu/Eco/Documents_files/EuP Lot-30-Task-2-5- Jun-2012-Draft.pdf, Coimbra, 2012.
5. Almeida A.T., Ferreira F.J.T.E., Fong J., Fonseca P.: EUP Lot 11 Final. ISR-University of Coimbra, http://www.ebpg.bam.de/de/ebpg_medien/011_studyf_08- 04_motors_updated.pdf, Coimbra, 2008.
6. Almeida A. T., Ferreira T. E., Busch J. F., Angers P.: Comparative Analysis of IEEE 112- B and IEC 34-2 Efficiency Testing Standards Using Stray Load Losses in Low-Voltage Three-Phase Induction Motors. IEEE Trans. on Industry Applications. vol. 38, nr 2, March/April 2002, s. 608-614.
7. Basta J., Kudla V., Mericka J. I in.: Mereni na elektrickych stroju. 1 Vseobecna cast. SNTL, Praha, 1959.
8. Bertoldi P., Almeida A.T., Falkner H.: Energy Efficiency Improvements In Electric Motors and Drives. Springer Verlag, Berlin, 2000.
9. Boche R. E.: An operational interval arithmetic. Illinois National Electronics Conference, Chicago, October 28-30 1963, Paper No. CP 62-1431 CD-1.
10. Bolkowski S.: Obwody elektryczne liniowe w stanie ustalonym. WNT, Warszawa 1974.
11. Cantu M.: Delphi 5. Mikom, Warszawa 2000.
12. Cholewicki T.: Elektrotechnika teoretyczna. tom I, WNT, Warszawa 1973.
13. Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A.: Metrologia elektryczna. WNT, Warszawa, 1979.
14. Cumming P. G.: Estimating Effects of System Harmonics on Losses and Temperature Rise of Squirrel-Cage Motors. IEEE Trans. on Industry Applications, vol. IA-22, nr 6, November/December, 1986, s. 1121-1126.
15. Czempik W., Dąbała K., Kopczyński H.: Wspomagana komputerem (CAT) metoda badań silników indukcyjnych małej mocy. Wiadomości Elektrotechniczne, nr 4, 1994 r., s. 139-141.
16. Dąbała K.: Analysis of Mechanical Losses in Three-Phase Squirrel-Cage Induction Motor. Proc. of The Fifth International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS’2001), 18-20 August, 2001, Shenyang, China, s. 39-42.
17. Dąbała K.: A Method of Stray No-load Losses Determination in Induction Squirrel-Cage Motors. Procc. of ICEM, Helsinki (Finland), 28-30.08.2000, vol. I, s. 515-518.
18. Dąbała K.: Current study concerned induction motor efficiency and its experimental determination. Prace IEl. Nr 223/2005, s. 43-56.
19. Dąbała K., Dylis W., Zagrajek M.: Hamownica prądu stałego z oddawaniem energii do sieci. Nowa Elektrotechnika. Nr 2/2006, s. 8-9.
20. Dąbała K. i in.: Hamownica prądu przemiennego o mocy 15 kW. Dokumentacja IEl Nr 14/2006.
21. Dąbała K.: Hamownice prądu stałego i przemiennego ze zwrotem energii do sieci. Zeszyty Problemowe BOBRME „Komel”, materiały konferencyjne PEMiNE. Nr 80/2008, Rytro 2008, s. 131-136.
22. Dąbała K.: Modele przepływu mocy stosowane przy wyznaczaniu sprawności silników indukcyjnych klatkowych. Przegląd Elektrotechniczny, nr 9, 2009, s. 54- 57.
23. Dąbała K.: Modified Method to Determine Rotor Bar-Iron Resistance In Three-Phase Copper Casted Squirrel-Cage Induction Motors. Book of Abstracts of XVII ICEM 2006 and CD of XVII ICEM 2006 no 230, Chania, Crete Island (Greece), 2-5 September, 2006, s. 213.
24. Dąbała K.: Organizacja bazy danych pomiarowych silników indukcyjnych. Zeszyty Problemowe BOBRME „Komel”, materiały konferencyjne, nr 64/2002, Ustroń 2002, s. 183-188.
25. Dąbała K.: Propozycje nowych metod wyznaczania sprawności silników indukcyjnych klatkowych. Zeszyty Problemowe BOBRME „Komel”, materiały konferencyjne PEMiNE, nr 75/2006, Ustroń 2006, s. 107-112.
26. Dąbała K.: Reduction of Stray Losses in Three Phase Squirrel-Cage induction Motors. Proc. of The Third Chinese International Conference on Electrical Machines, Xi’an (China), August 29-31, 1999, s. 56- 59.
27. Dąbała K.: Rezystancja przejścia pakiet-pręt w wirnikach z klatką miedzianą. Proceedings of XLII International Symposium on Electrical Machines (SME 2006), Kraków, 3-6 lipca 2006, s. 327-330.
28. Dąbała K.: Selected elements of a new method of induction motors efficiency determination. Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences. (w druku).
29. Dąbała K.: Sprawność w małych silnikach indukcyjnych klatkowych. Archiwum Konferencji Podstawowe Problemy Energoelektroniki i Elektromechaniki, vol. 6, Wisła, 22-25 marca 1999, s. 495-498.
30. Dąbała K., Śliwiński T.: Pomiary rozkładu strat w rdzeniu silnika indukcyjnego. Conference proceedings of XXXVIII International Symposium on Electrical Machines (SME'2002), Cedzyna-Kielce, 18-20 czerwca 2002, s. 715-725.
31. Dąbała K.: The Influence of Select Losses Components on Induction Squirrel-Cage Motor Efficiency. Energy Efficiency Improvements in Electric Motors and Drives. Springer Verlag Berlin, 2000, s. 102-106.
32. Dąbała K.: The Influence of Stray No-Load Losses on Induction Motor Efficiency. Proc. of International Aegean Conference on Electrical Machines and Power Electronics, Kusadasi (Turcja), 27-29 June, 2001, s. 513-517.
33. Dąbała K.: Wpływ temperatury otoczenia na sprawność silnika indukcyjnego klatkowego. Proceedings-summaries of 39th International Symposium on Electrical Machines (SME'2003), Gdańsk-Jurata, 9-11 czerwca 2003, s. 65-65.
34. Dąbała K., Zapaśnik R.: Badania porównawcze silników z miedzianą i aluminiową klatką wirnika. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej Nr 62, seria Studia i Materiały nr 28: Zagadnienia maszyn, napędów i pomiarów elektrycznych. Wrocław 2008, s. 128-130.
35. Dąbała K.: Zbadanie możliwości zastosowania arytmetyki interwałowej do wyznaczania sprawności silników indukcyjnych. Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, BOBRME „Komel”, Katowice, czerwiec 2009, nr 84/2009, s. 39-44.
36. Dąbrowski M., Dąbała K.: Dokładność wyznaczania sprawności silnika indukcyjnego w zależności od dokładności nastawienia napięcia zasilania. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej nr 48, seria Studia i Materiały nr 20, SME 2000, Szklarska Poręba, 19-22 czerwca 2000, s. 86-96.
37. Dąbrowski M., Dąbała K.: Klasyfikacja metod wyznaczania strat mocy silników indukcyjnych. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Elektryka, z. 111, Międzynarodowe Sympozjum Maszyn Elektrycznych, Kazimierz Dolny, 14-16 czerwca 1999, s. 189-200.
38. Dąbrowski M., Dąbała K.: Ocena dokładności wyznaczania sprawności maszyny elektrycznej. Przegląd Elektrotechniczny, nr 11, 1999, s. 269- 272.
39. Dąbrowski M., Dąbała K.: Rozszerzony bilans mocy w silniku indukcyjnym. Przegląd Elektrotechniczny, nr 12, 1997, s. 309-315.
40. Dąbrowski M., Dąbała K.: Sprawność warunkowa silników indukcyjnych klatkowych. Conference proceedings of XXXVIII International Symposium on Electrical Machines (SME'2002), Cedzyna-Kielce, 18-20 czerwca 2002, s. 661-669.
41. Dąbrowski M.: Projektowanie maszyn elektrycznych prądu przemiennego. WNT, Warszawa 1994.
42. DYREKTYWA 2005/32/WE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY z dnia 6 lipca 2005 r. ustanawiająca ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów wykorzystujących energię oraz zmieniająca dyrektywę Rady 92/42/EWG, oraz dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 96/57/WE i 2000/55/WE. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej, L 191, s. 29-58, 2005.
43. El-lbiary Y.: An accurate low cost method for determining electric motors’ efficiency for the purpose of plant energy management. IEEE, Paper No. PCIC 2002-29, 2002, nr 229-235.
44. Gajda K., Marciniak A., Szyszka B.: Three- and Four-stage Implicit Interval Methods of Runge-Kutta Type. Computational Methods in Science and Technology, 6/2000, s. 41-59.
45. Gutowski M. W.: Prosta dostatecznie gruba. Postępy fizyki, Tom 53, 4/2002.
46. Hayes B.: A Lucid Interwal. American Scientist, vol. 91, nr 6, 2003, s. 484 488.
47. Hernandez M. J.: Bazy danych dla zwykłych śmiertelników. Mikom, Warszawa, 1998.
48. Interface IEEE 488: Manual.
49. Jakubiec J.: Redukcyjna arytmetyka interwałowa w zastosowaniu do wyznaczania niepewności algorytmów przetwarzania danych. Wydawnictwa Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2002.
50. Klingshirn E. A., Jordan H. E.: Polyphase Induction Motor Performance and Losses on Nonsinusoidal Voltage Sources. IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, vol. 87, nr 3, March 1968, s. 624-631.142
51. Kopertowska M.: Zaawansowane możliwości bazy danych Access 2000.Wersja polska. Mikom, Warszawa, 2000.
52. Korn G. A., Korn T. M.: Matematyka dla pracowników naukowych i inżynierów. PWN, Warszawa 1983.
53. Kostrikin A. I.: Wstęp do algebry t. 3. PWN, 2005.
54. Kovacs K. P.: Symmetrische Komponenten in Wechselstrommaschinen. Birkhäuser Verlag Basel und Stuttgart, 1962.
55. Lebson S.: Podstawy miernictwa elektrycznego. WNT, Warszawa, 1970.
56. Le Croy: Manual.
57. Lee Ch-Y.: Effects of Unbalanced Voltage on the Operation Performance of a Three- Phase Induction Motor. IEEE Trans. on Energy Conversion, vol. 14, nr 2, June 1999, s. 202-208.
58. Lee Ch-Y., Lee W-J.: Effects of Nonsinusoidal Voltage on the Operation Performance of a Three-Phase Induction Motor. IEEE Trans. on Energy Conversion, vol. 14, nr 2, June 1999, s. 193-201.
59. Linders J. R.: Effects of Power Supply Variations on AC Motor Characteristics. IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 8, nr 4, July/August 1972, s. 383-400.
60. Marciniak A.: Object Pascal – język programowania w środowisku Borland Delphi 2.0. Wydawnictwo Nakom, Poznań, 1997.
61. Mericka J.: Odvozeni kriteria pro volbu prime a neprime metody mereni ucinnosti s ohledem na presnost mereni. Elektrot. obzor, 1958, s. 460.
62. Moore R. E.: Automatic error analysis in digital computation. Lockheed Missiles and Space Co., Technical Report LMSD-48421, Palo Alto, CA, 1959.
63. Moore R. E., Yang C. T.: Interval analysis. Lockheed Missiles and Space Co., Technical Report LMSD-285875, Palo Alto, CA, 1959.
64. Morgan T.H., Brown W.E., Schumer A.J.: Reverse-rotation test for the determination of stray load loss in induction machines. Electr. Eng. Trans. 58, 1939, s. 319-324.
65. Mukosiej J., Cieślak-Burkot J.: Dostosowanie i udokładnienie metody obliczeń cieplno wentylacyjnych dla silników zamkniętych serii “g”. Dokumentacja IEl Nr 72/1982.
66. Norma Energy Efficiency Test Methods for Three-Phase Induction Motors. CSA Standard C390-M 1998.
67. Norma IEEE Standard Test Procedure for Polyphase Induction Motors and Generators. IEEE Std 112-1996.
68. Norma Method for determining losses and efficiency of three-phase cage induction motors. IEC 61972:2002.
69. Norma Motors and generators. NEMA Standards Publication No. MG 1 1998.
70. Norma Rotating electrical machines – Part 1: Rating and performance. IEC 60034-1:2010.
71. Norma Rotating electrical machines – Part 2: Methods for determining losses and efficiency of rotating electrical machinery from tests (excluding machines for traction vehicles). IEC 60034-2:2000.
72. Norma Rotating electrical machines – Part 2-1: Methods for determining losses and efficiency of rotating electrical machinery from tests (excluding machines for traction vehicles). IEC 60034-2-1:2007.
73. Norma Rotating electrical machines – Part 30: Rotating electrical machines – Part 30:„Efficiency classes of single speed, three-phase, cage-induction motors (IE-code). IEC 60034-30:2008.
74. Norma Rotating electrical machines – Part 30-1: Efficiency classes of Line operated AC motors (IE-code). IEC 60034-30-1:2014.
75. Norma Quantities and units – Part 2: Mathematical signs and symbols to be used in the natural sciences and technology. ISO 80000-2:2009.
76. Parasiliti F., Bertoldi P.: Energy Efficiency in Motor Driven Systems. Springer Verlag, Berlin, 2003.
77. Powruk A.: Zastosowanie teorii zbiorów rozmytych do oceny niezawodności konstrukcji budowlanych. Praca doktorska, Gliwice, 2001.
78. Prague C. N., Irwin M. R.: Biblia Access 2000. RM, Warszawa 2000.
79. Renier B., Hameyer K., Belmans R.: Comparision of Standards for Determining Efficiency of Three Phase Induction Motors. IEEE Trans. on Energy Conversion, August 7, 1998, s. 567-571.
80. ROZPORZĄDZENIE KOMISJI (WE) NR 640/2009 z dnia 22 lipca 2009 r. w sprawie wykonania dyrektywy 2005/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla silników elektrycznych. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej, L 191, s. 26-34, 2009.
81. Sen P. K., Landa H. A.: Derating of Induction Motor Due to Waveform Distortion. IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 26, No. 6, November/December, 1990, pp. 1102- 1107.
82. Shayer S.: Interval arithmetic with some applications for digital computers. Lockheed Missiles and Space Co., No. 5-13-65-12, Palo Alto, CA, 1965.
83. Snarska A.: Ćwiczenia z Delphi 3.0, 4.0, 5.0. Mikom, Warszawa, 2000.
84. Struzińska-Walczak A., Walczak K.: Nauka programowania systemów baz danych. Delphi. Wydawnictwo W&W, Warszawa 2000.
85. Śliwiński T., Krzymiński L., Owczarska M.: Unificirovannaja seria asinchronnych dvigatelej Interelektro. Énergoatomizdat, Moskva 1990.
86. Taegen F., Walczak R.: Experimental verification of stray losses in cage induction motors under no-load, full-load and reverse rotation test conditions. AfE, nr 70, 1987, s. 255-263.
87. Waide P., Brunner C. U.: Energy efficiency policy opportunities for electric motor driver systems. International Energy Agency, http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/EE_for_ElectricS stems.pdf, Paris, 2011.
88. Wang Y-J.: Analysis of Effects of Three-Phase Voltage Unbalanced on Induction Motor with Emphasis on the Angle of the Complex Voltage Unbalanced Factor. IEEE Trans. On Energy Conversion, vol. 16, nr 3, September 2001, s. 270-275.
89. Warmus M.: Calculus of Approximations. Bulletin de l’Academie Polonaise des Sciences, Cl. III-Vol IV, nr 5, 1956.
90. Wiener N.: A contribution to the theory of relative position. Proc. Cambridge Philos. Soc., 1914, vol. 17, s. 441-449.
91. Wiener N.: A new theory of measurement: a study in the logic of mathematics. Proc. Of the London Mathematical Society, 1921.
92. Williams J. E.: Operation of 3-Phase Induction Motors on Unbalanced Voltages. AIEE Trans., Part III-A, Power Apparatus and Systems, vol. 73, April 1986, s. 125 133.
93. Williamson S., Sambath H. P.: Induction Motor Efficiency Measurement. Procc. of ICEM, Helsinki (Finland), 28-30.08.2002, vol. II, s. 1115-1119.
94. Wyrażanie niepewności pomiaru. Przewodnik. GUM 1999.
95. Zięba A.: Jeszcze o prostej dostatecznie grubej: w odpowiedzi M. W. Gutowskiemu. Postępy fizyki, Tom 54, 3/2003, s. 1-8.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-e06079d0-7427-4e35-97c8-90d90328b670