Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Silnik asynchroniczny pierścieniowy synchronizowany magnesami trwałymi

Bernatt J., Bałkowiec M., Barański M., Gawron S., Glinka T., Polak A.

Śląskie Wiadomości Elektryczne

|

2018

|

Nr 2 (118)

13--18

PL

Silnik indukcyjny pierścieniowy, z zabudowanymi w jarzmie wirnika magnesami trwałymi (SAS PM), charakteryzuje się łagodnym rozruchem asynchronicznym. Po rozruchu, silnik sam się synchronizuje i pracuje jako silnik synchroniczny wzbudzony polem magnetycznym magnesów i trwałych. Przy pracy synchronicznej SAS PM ma znacznie wyższą sprawnością w porównaniu z silnikiem indukcyjnym. W artykule przedstawiono badania modelowe oraz symulacyjne dwóch konstrukcji silnika SAS PM: sześciobiegunowego o mocy 1,7 kW i czterobiegunowego o mocy 14,5 kW. Dla pierwszego silnika opracowano algorytm obliczeń charakterystyk elektromechanicznych: rozruchowych i synchronicznych. Wykonano silnik modelowy na którym przeprowadzono weryfikację opracowanego algorytmu. Wykorzystując ten algorytm, dla drugiego silnika obliczono charakterystykę rozruchową i charakterystyki elektromechaniczne przy pracy synchronicznej. Obliczenia wykazały, ze silnik z magnesami trwałymi w układzie ma znacząco lepsze właściwości synchroniczne w porównaniu z silnikiem z magnesami trwałymi w układzie „V".

EN

A slip-ring asynchronous motor with permanent magnets built into the rotor yoke (SAS PM) is distinguished by the smooth start-up process. After start-up, motor self-synchronizes and operates as synchronous motor excited by magnetic field of permanent magnets. At synchronous operation the SAS PM has higher efficiency than induction motor. The article presents research of the mathematical model and simulations of two constructions of SAS PM motor: 6-pole rated at 1,7 kW and 4-pole rated at 14,5 kW. For the first motor the algorithm for electro-mechanic characteristics calculation during start-up and synchronous operation has been developed. Physical model of the motor was manufactured and calculation algorithm was verified. By using this algorithm, the start-up characteristic as well as electromechanical characteristic at synchronous operation for the second motor were calculated. Calculation have shown that motor with permanent magnets in „I" pattern has better properties at synchronous operation comparing to the motor with permanent magnets in „V pattern.

2

Asymetria obciążenia generatora wzbudzanego magnesami trwałymi źródłem drgań

Barański M.

Napędy i Sterowanie

|

2018

|

R. 20, nr 11

116--119

PL

W artykule przedstawiono wpływ asymetrii obciążenia generatora ze wzbudzeniem pochodzącym od magnesów trwałych na generację drgań w rozpatrywanej maszynie. W pracy przedstawiono model matematyczny asymetrycznie obciążonej maszyny z magnesami trwałymi, wyniki symulacji komputerowych wykonanych w programie Ansys Maxwell 2D oraz wyniki badań laboratoryjnych. Autor przedstawił przebiegi czasowe momentu oraz prądu wraz z analizą częstotliwościową – zarówno dla symulacji, jak również dla badań laboratoryjnych. Dodatkowo przedstawiono przebiegi czasowe przyspieszenia drgań dla symetrycznego oraz asymetrycznego obciążenia generatora. W podsumowaniu przedstawiono również autorskie równanie matematyczne, które stanowi pewnego rodzaju marker dla rozpatrywanego zjawiska. Pozwala ono je zdiagnozować na podstawie analizy częstotliwościowej sygnału własnego maszyny. Metoda diagnostyczna bazująca na przedstawionej zależności jest przedmiotem zgłoszenia patentowego.

EN

An influence of load asymmetry of PM generator for the generation of vibrations in the tested machine is described in this article. There is shown mathematical model, simulation and laboratory test results. The waveforms of torque and current and frequency analysis for simulations and laboratory tests are presented in the paper. The mathematical equation – a marker for this disruption is presented in the summary. This is the subject of patent application.

3

Detekcja asymetrii szczeliny powietrznej w generatorze ze wzbudzeniem od magnesów trwałych bazująca na analizie częstotliwościowej prądu

Barański M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2018

|

Nr 1 (117)

57--60

4

SWOT analysis of the Polish organic food sector in the context of its impact on the environment and human health

Średnicka-Tober D., Kraśniewska K., Barański M., Rembiałkowska E., Hallmann E., Kazimierczak R.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2018

|

Vol. 63, nr 3

123--130

EN

The organic food sector is one of the most dynamically developing food sector branches nowadays. Increased interest in organic food production and consumption is a response to the growing negative effects of agriculture intensification, which has contributed to environmental degradation and reduced food safety. The aim of the study was to identify and analyse the strengths and weaknesses, as well as the opportunities and threats of the organic food sector in the context of its impact on the environment and human health. The research material consisted of data collected by analysing literature of the subject. The results are presented using a SWOT matrix. It was found that organic agriculture has more strengths than weaknesses, and that taking advantage of the identified opportunities and minimizing existing threats would affect its further development, with benefits to the environment and humans.

PL

Sektor żywności ekologicznej jest jednym z najdynamiczniej rozwijających się sektorów branży spożywczej. Wzrost zainteresowania produkcją ekologiczną jest m.in. odpowiedzią na narastające negatywne skutki intensyfikacji rolnictwa, która przyczyniła się do degradacji środowiska i zmniejszenia bezpieczeństwa żywności. Celem niniejszej pracy była identyfikacja i analiza mocnych i słabych stron oraz szans i zagrożeń sektora żywności ekologicznej, w kontekście wpływu na środowisko naturalne oraz zdrowie człowieka. Materiał badawczy stanowiły dane zebrane na podstawie analizy literatury przedmiotu. Wyniki zostały przedstawione w formie macierzy analizy SWOT. W wyniku przeprowadzonej analizy stwierdzono, że w rolnictwie ekologicznym mocne strony przeważają nad słabymi, a wykorzystanie zidentyfikowanych szans i minimalizowanie istniejących zagrożeń wpłynęłoby na jego dalszy rozwój, z korzyścią dla środowiska naturalnego i zdrowia ludzi.

5

Field-circuit analysis of LSPMS motor supplied with distorted voltage

Barański M.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2017

|

No. 91

287--297

EN

A line start permanent magnet synchronous motor (LSPMSM) supplied with distorted voltage is analysed. The study is based on the field–circuit model. The algorithm for solving the equations of the model is discussed. In the analysis of the selected states of the motor the non–linearity of the magnetic circuit and skewed slots of the rotor are taken into consideration. In order to verify the developed algorithm and software, among others the startup process of the motor has been examined. The electromagnetic torque and phase currents are calculated. The results of computations have been compared to the results obtained using the commercial FEM package Comsol Multiphisics. Selected results of simulation tests are shown.

6

Analiza wpływu temperatury na proces stabilizacji magnetycznej magnesów w silniku synchronicznym magnetoelektrycznym

Barański M., Szeląg W.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2017

|

No. 91

227--238

PL

W artykule przedstawiono model polowo-obwodowy oraz opracowany na jego podstawie algorytm i oprogramowanie do analizy sprzężonych zjawisk elektromagnetycznych i cieplnych w silniku synchronicznym magnetoelektrycznym przystosowanym do rozruchu bezpośredniego. W modelu uwzględniono nieliniowość obwodu magnetycznego, wpływ temperatury na właściwości magnetyczne magnesów trwałych oraz na parametry elektryczne i cieplne zastosowanych materiałów. Opracowany algorytm i oprogramowanie wykorzystano do analizy wpływu temperatury i przepływu odziaływania twornika na proces stabilizacji właściwości magnetycznych magnesów podczas rozruchu silnika. Zaprezentowano wybrane rezultaty badań symulacyjnych oraz wynikające z nich wnioski.

EN

The paper presents the 2D field–circuit model and elaborated on the basis of this model the algorithm as well as a computer program for simulates coupled electromagnetic–thermal phenomena in a line start permanent magnet synchronous. The non–linearity of the magnetic circuit and the influence of temperature on magnetic properties of permanent magnets as well as on electric and thermal properties of the materials have been taken into account. Developed algorithm and the special software have been used to analyze the temperature influence and armature reaction on the process of magnets stabilization during start–up operation in considered motor. The selected results of the simulations and conclusions are presented.

7

Bezczujnikowa diagnostyka wibracyjna maszyn z magnesami trwałymi, bazująca na sygnałach własnych

Barański M.

Napędy i Sterowanie

|

2017

|

R. 19, nr 5

56--63

PL

Większość badań mających na celu detekcję drgań w maszynie elektrycznej opiera się głównie na wykorzystaniu zewnętrznych czujników wraz z dedykowaną, skomplikowaną aparaturą. Dlatego największą zaletą opisywanej w artykule metody diagnostycznej jest to, że układ pomiarowy nie potrzebuje zewnętrznych czujników drgań. Magnesy trwałe oraz uzwojenie pełnią równocześnie funkcję czujnika drgań. Sposób diagnostyki wykorzystuje specyficzne właściwości konstrukcyjne maszyn z magnesami trwałymi, tj. indukowanie się SEM pod wpływem wibracji. Jest to podyktowane tym, że maszyna elektryczna ze wzbudzeniem od magnesów trwałych jest bardzo podobna do elektrodynamicznego czujnika drgań, którego działanie opiera się na tym, że pod wpływem drgań przemieszczający się magnes indukuje napięcie wewnątrz cewki, zależne od poziomu wibracji. W maszynie PM wirnik z magnesami trwałymi pod wpływem drgań generuje SEM w uzwojeniu. Zarówno czujnik, jak i maszyna do generacji sygnału pomiarowego nie potrzebują zewnętrznych źródeł zasilania. Czułość układu w obu przypadkach jest zależna od ilości zwojów uzwojenia. Metoda opiera się na tym, iż przebieg napięcia bądź prądu maszyny poddaje się analizie częstotliwościowej, która pozwala na określenie częstotliwości ściśle związanych ze zwiększeniem się poziomu drgań wzbudzonych konkretnym stanem, niepożądanym w maszynie. Opracowanie metody było celem projektu „Wibroakustyczna metoda diagnostyczna silników trakcyjnych i generatorów z magnesami trwałymi na podstawie sygnałów własnych” realizowanego w ramach programu LIDER.

EN

Majority of electrical machines vibration diagnostic is based on measurements which are done with external sensors connected to dedicated for this purpose complicated and expensive meters or analyzers. The main advantage of the described method of detecting vibrations in electrical machines with permanent magnets is that the measurement system does not require to use an external sensors for measuring vibration. Excitation circuit and armature winding perform a function of the vibration sensor at the same time. Specific structural properties of machines excited by permanent magnets are used in this method – electromotive force (EMF) generated due to vibrations. PM machine is similar to electro-dynamic sensor of vibration. In the sensor permanent magnet moves inside the coil and generates a voltage on terminals of the coil. The voltage signal is proportional to vibrations. In the PM machine, the rotor with permanent magnets generated the EMF if is exposed to the vibrations. The supply is no required for the sensor and machine. The sensitivity depends on the number of turns in the coil in both of cases. The method based on frequency analysis of voltage or current of tested machine. This analysis allows to determine the frequency closely related to increased level of vibration, excited a particular undesirable state of the machine. Description of method was the aim of “Vibroacoustic diagnostic method of traction permanent magnets motors and generators based on the own signals“ project realized in LIDER program.

8

Silnik asynchroniczny pierścieniowy synchronizowany magnesami trwałymi

Bernatt J., Bałkowiec M., Barański M., Gawron S., Glinka T., Polak A.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2017

|

Nr 3 (115)

37--43

PL

Silnik indukcyjny pierścieniowy, z zabudowanymi w jarzmie wirnika magnesami trwałymi (SAS PM), charakteryzuje się łagodnym rozruchem asynchronicznym. Po rozruchu, silnik sam się synchronizuje i pracuje jako silnik synchroniczny wzbudzony polem magnetycznym magnesów trwałych. Przy pracy synchronicznej SAS PM ma znacznie wyższą sprawnością w porównaniu z silnikiem indukcyjnym. W artykule przedstawiono badania modelowe oraz symulacyjne dwóch konstrukcji silnika SAS PM: sześciobiegunowego o mocy 1.7 kW i czterobiegunowego o mocy 14.5 kW. Dla pierwszego silnika opracowano algorytm obliczeń charakterystyk elektromechanicznych: rozruchowych i synchronicznych. Wykonano silnik modelowy na którym przeprowadzono weryfikację opracowanego algorytmu. Wykorzystując ten algorytm, dla drugiego silnika obliczono charakterystykę rozruchową i charakterystyki elektromechaniczne przy pracy synchronicznej. Obliczenia wykazały, że silnik z magnesami trwałymi w układzie „I” ma znacząco lepsze właściwości synchroniczne w porównaniu z silnikiem z magnesami trwałymi w układzie „V”.

EN

A slip-ring asynchronous motor with permanent magnets built into the rotor yoke (SAS PM) is distinguished by the smooth start-up process. After start-up, motor self-synchronizes and operates as synchronous motor excited by magnetic field of permanent magnets. At synchronous operation the SAS PM has higher efficiency than induction motor. The article presents research of the mathematical model and simulations of two constructions of SAS PM motor: 6-pole rated at 1.7 kW and 4-pole rated at 14.5 kW. For the first motor the algorithm for electro-mechanic characteristics calculation during start-up and synchronous operation has been developed. Physical model of the motor was manufactured and calculation algorithm was verified. By using this algorithm, the start-up characteristic as well as electromechanical characteristic at synchronous operation for the second motor were calculated. Calculation have shown that motor with permanent magnets in "I" pattern has better properties at synchronous operation comparing to the motor with permanent magnets in "V" pattern.

9

Asymetria obciążenia generatora wzbudzanego magnesami trwałymi źródłem drgań

Barański M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2017

|

Nr 2 (114)

51--55

PL

W artykule przedstawiono wpływ asymetrii obciążenia generatora ze wzbudzeniem pochodzącym od magnesów trwałych na generację drgań w rozpatrywanej maszynie. W pracy przedstawiono model matematyczny asymetrycznie obciążonej maszyny z magnesami trwałymi, wyniki symulacji komputerowych wykonanych w programie Ansys Maxwell 2D oraz wyniki badań laboratoryjnych. Autor przedstawił przebiegi czasowe momentu oraz prądu wraz z analizą częstotliwościową – zarówno dla symulacji, jak również badań laboratoryjnych. Dodatkowo przedstawiono przebiegi czasowe przyspieszenia drgań dla symetrycznego oraz asymetrycznego obciążenia generatora. W podsumowaniu przedstawiono również autorskie równanie matematyczne, które stanowi pewnego rodzaju marker dla rozpatrywanego zjawiska. Pozwala ono na podstawie analizy częstotliwościowej sygnału własnego maszyny je zdiagnozować. Metoda diagnostyczna bazująca na przedstawionej zależności jest przedmiotem zgłoszenia patentowego.

EN

An influence of load asymmetry of PM generator for the generation of vibrations in the tested machine is described in this article. There is shown mathematical model, simulation and laboratory test results. The waveforms of torque and current and frequency analysis for simulations and laboratory tests are presented in the paper. The mathematical equation – a marker for this disruption is presented in the summary. This is the subject of patent application.

10

Model ewakuacji wykorzystujący automaty komórkowe

Barański M., Maciak T.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2017

|

Vol. 45, iss. 1

68--79

PL

Cel: Zapewnienie ludziom bezpieczeństwa podczas zgromadzeń i imprez masowych wymaga m.in. analizy warunków ewakuacji oraz właściwej organizacji ewakuacji w czasie zagrożenia. Modelowanie procesu ewakuacji to jeden z możliwych wariantów analizowania i planowania bezpiecznej ewakuacji zarówno z budynków, obiektów, jak i z terenu przeznaczonego na zorganizowanie imprezy. Celem artykułu jest zaprezentowanie praktycznego wykorzystania automatów komórkowych w modelowaniu ewakuacji oraz porównanie otrzymanych wyników z wynikami modelowania wykonanego dzięki wykorzystaniu oprogramowania komercyjnego. Dodatkowym celem pracy jest porównanie kosztu obliczeniowego modelowania ewakuacji przy zastosowaniu automatu komórkowego z kosztem obliczeniowym modelowania ewakuacji przy wykorzystaniu modelu Social Force. Projekty i metody: Posłużono się automatem komórkowym z siatką o stałych wymiarach 0,5 x 0,5 m. Podstawowym założeniem dla modelu ruchu były wartości pól warstwy statycznej Floor Field, obliczane zgodnie z metryką euklidesową, oraz algorytmem zachłannym. Wyznaczono wartość parametru μ = 0,55 określającą prawdopodobieństwo przejścia osoby do sąsiedniej komórki automatu. Implementację modelu wykonano w języku Python, korzystając z biblioteki do obliczeń naukowych Numpy i biblioteki matematycznej Math. Wyniki modelowania ewakuacji przy wykorzystaniu proponowanego modelu porównano z wynikami modelowania przy wykorzystaniu programu FDS+Evac dla pomieszczenia o wymiary 11,5 x 9 m z jednym wyjściem ewakuacyjnym i z dwoma wyjściami ewakuacyjnymi. Ponadto wykonano modelowanie i zestawiono uzyskane wyniki z wynikami programów FDS+Evac, Pathfinder oraz TraffGo zgodnie z testem Międzynarodowej Organizacji Morskiej (International Maritime Organization – IMO) IMO 9 dla 1000 osób. Wyniki: Stwierdzono, że zarówno przy modelowaniu ewakuacji z pomieszczenia zaproponowanego przez autorów, jak i przy modelowaniu ewakuacji z pomieszczeń zaproponowanych w teście IMO 9 oszacowane czasy ewakuacji są zbieżne z czasami oszacowanymi przy wykorzystaniu programów mających zastosowanie w inżynierii bezpieczeństwa pożarowego. Ponadto wykazano, że zastosowanie automatu komórkowego przy modelowaniu ewakuacji 1000 osób pozwala na wykonanie modelowania 20-krotnie szybciej niż w przypadku modelu Social Force zaimplementowanego w programie FDS+Evac. Średni koszt modelowania 1 s ewakuacji przy wykorzystaniu automatu komórkowego zależy liniowo od liczby osób podlegających ewakuacji, inaczej niż to jest w przypadku modelu Social Force, w którym czas modelowania zwiększa się wykładniczo w stosunku do liczby osób. Wnioski: Modele ewakuacji wykorzystujące automaty komórkowe, w przeciwieństwie do modelu Social Force, umożliwiają modelowanie ruchu dużych grup ludzi przy niższym koszcie obliczeniowym. Zastosowanie automatów komórkowych pozwala na wprowadzanie dodatkowych warstw wpływających na ruch ludzi przy niewielkim zwiększeniu się złożoności obliczeniowej. Wprowadzenie dodatkowych założeń i warstw do modeli opartych na automatach komórkowych umożliwi bardziej rzeczywiste odwzorowanie ewakuacji przy niewielkim wzroście kosztu zużycia zasobów sprzętowych. Ponadto narzędzia pozwalające na szybkie szacowanie czasu ewakuacji w przystępny dla inżynierów sposób byłyby pomocne w prawidłowym projektowaniu budynków. Obecnie komercyjne programy wymagają specjalistycznej wiedzy z zakresu modelowania. Zastosowanie prostego interfejsu z szybkim algorytmem szacowania czasu ewakuacji może przynieść wymierne korzyści w postaci poprawy bezpieczeństwa w projektowanych budynkach i obiektach budowlanych.

EN

Aim: The safety of people during meetings and public events requires an analysis of the conditions of evacuation and the proper organisation of escape in times of danger. Modelling the evacuation process is one of the options for analysing and planning the safe evacuation of the buildings, facilities and spaces during events. The aim of the article was to present the practical use of cellular automata for evacuation modelling and comparing the results with the results achieved using commercial software. Additionally, the objective of this work was to compare the cost of computational evacuation modelling of cellular automata with the “Social Force” model. Project and methods: The authors used cellular automata on the grid with a fixed size of 0.5 m x 0.5m. The basic premise for the traffic model was the “Floor Field” static layer with Euclidean metric and the greedy algorithm. The determined value μ = 0.55 indicated the probability of the transition of a person to the neighbouring automat cell. The implementation of the model was made in “Python”, using the library for scientific computing “Numpy”, and the maths library “Math”. We compared the results of modelling the evacuation using the proposed model with the program “FDS + Evac” for room size 11.5 x 9 m with one and two emergency exits. Furthermore, the modelling was done and the results were juxtaposed with the results of the programs “FDS + Evac”, “Pathfinder” and “TraffGo”, using the example of a test of the International Maritime Organisation (IMO 9) covering the evacuation of 1,000 people. Results: For both the evacuation modelling proposed by the authors and the IMO 9 test estimated evacuation times are consistent with the times estimated using programs applicable in fire-safety engineering. It was further found that the use of cellular automata for modelling the evacuation of 1,000 people allows modelling 20 times faster than in the “Social Force” model implemented in the “FDS + Evac” program. The average cost of modelling of 1 s of evacuation using cellular automata depends linearly on the number of persons subjected to evacuation, in contrast to the “Social Force” model, where the modelling time will increase exponentially with the number of people. Conclusions: Evacuation models based on cellular automata, in contrast to the “Social Force” model, provide the ability to model the movement of large groups of people at a lower computing cost. The use of cellular automata allows the introduction of additional layers affecting the movement of people with a small increase in computational complexity. Introducing additional assumptions and layers to cellular automata models allow a more realistic representation of the evacuation with the small increase in the cost of the equipment used. Furthermore, a tool allowing fast estimates of the evacuation time in a manner accessible to engineers would help in the correct designing of buildings. Current commercial programs require expertise in the field of modelling. Using a simple interface with a fast algorithm estimating evacuation times can bring measurable benefits in terms of improving the safety of designed buildings and construction works.

11

Autonomous, telemetric, multi-channel system of data acquisition to monitor the traction electric machines

Barański M., Decner A., Jarek T., Polak A.

Pojazdy Szynowe

|

2016

|

Nr 4

33--38

EN

The structure of the measurement system based on the cellular networks is relatively easy and cheap in building and operation. Remote monitoring system must be appropriately adapted to the specific requirements of network, it is necessary the appropriate equipment allowing to record and transmit the data on the GSM network or the Internet. Operation of the device is presented in this article on the basis of an interesting case of damage of the traction electric motors. The motors were used for driving of vehicles, and the measurements were made during the normal vehicle operation. The examples of measurement results are also presented. Measurements and recordings were carried out remotely using the telemetric devices, whose concept was developed by the authors of this article. Structure of the autonomous, telemetric, multi-channel system and the possible applications are also presented. The authors plan to expand the capabilities of the device by the measurement of other non-electrical quantities.

PL

Budowa systemu pomiarowego opartego o sieci komórkowe jest stosunkowo łatwa i tania w budowie i eksploatacji. System zdalnego monitoringu musi zostać odpowiednio dostosowany specyficznych wymagań sieci, niezbędne jest odpowiednie wyposażenie, umożliwiające rejestrowanie i przesyłanie danych w sieci GSM lub Internet. Działanie urządzenia zostało przedstawione w artykule na podstawie ciekawego przypadku uszkodzeń trakcyjnych silników elektrycznych. Silniki były wykorzystywane do napędu pojazdów szynowych a pomiary zostały wykonane w trakcie normalnej eksploatacji pojazdu. Przedstawiono również przykładowe wyniki pomiarów. Pomiary i rejestracje wykonywane były zdalnie za pomocą urządzeń telemetrycznych, których koncepcja została opracowana przez autorów niniejszego artykułu. Budowa autonomicznego, telemetrycznego, wielokanałowego systemu oraz możliwe zastosowania również zostały przedstawiane. Autorzy planują poszerzenie możliwości urządzenia o pomiar innych wielkości nieelektrycznych.

12

Diagnostyka maszyn elektrycznych z magnesami trwałymi – wybrane metody

Barański M., Decner A.

Napędy i Sterowanie

|

2016

|

R. 18, nr 5

72--78

PL

Artykuł przedstawia metody diagnostyczne, które mogą być zastosowane do określenia stanu technicznego silników i generatorów z magnesami trwałymi, wykorzystywanych, m.in. w elektrowniach wodnych i wiatrowych oraz napędach trakcyjnych pojazdów elektrycznych. Opisywane metody wykorzystywane są przez autorów w czasie okresowych badań diagnostycznych. W artykule zwrócono szczególną uwagę na metodę diagnostyki drganiowej oraz diagnostykę izolacji zwojowej, gdyż obie zostały opracowane w Instytucie KOMEL. Metoda dotycząca diagnostyki drganiowej wykorzystuje specyficzne właściwości konstrukcyjne maszyn ze wzbudzeniem od magnesów trwałych, mianowicie indukowanie się SEM pod wpływem drgań. Autorzy przedstawiają podobieństwo maszyny z magnesami trwałymi do czujnika elektrodynamicznego oraz wyniki symulacji i badań laboratoryjnych maszyn z magnesami trwałymi, w których zwiększony poziom wibracji spowodowany był niewywagą.

EN

This article presents a several diagnostic methods that can be used to determine the technical condition of electrical machines, especially permanent magnets (PM) machines. Those machines are commonly used in small wind and water systems and vehicles drives. Those methods are preferred by the author in periodic diagnostic of electrical machines. The special attention should be paid for diagnostic methods of turn-to-turn insulation and vibrations. Both of those methods were invented in the Institute of Electrical Drives and Machines Komel. Specific structural properties of machines excited by permanent magnets are used in vibration method - electromotive force (EMF) generated due to vibrations. Authors present similarity of machine excited by permanent magnets to electrodynamic sensor and the results of simulation and laboratory tests of electrical machine excited by permanent, in which an increased level of vibration was caused by unbalance.

13

Bezczujnikowa diagnostyka wibracyjna maszyn z magnesami trwałymi bazująca na sygnałach własnych

Barański M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2016

|

Nr 2 (110)

111--116

PL

Większość badań mających na celu detekcję drgań w maszynie elektrycznej opiera się głównie na wykorzystaniu zewnętrznych czujników wraz z dedykowaną, skomplikowaną aparaturą. Dlatego największą zaletą opisywanej w artykule metody diagnostycznej jest to, że układ pomiarowy nie potrzebuje zewnętrznych czujników drgań. Magnesy trwałe oraz uzwojenie pełnią równocześnie funkcję czujnika drgań. Sposób diagnostyki wykorzystuje specyficzne właściwości konstrukcyjne maszyn z magnesami trwałymi, tj. indukowanie się SEM pod wpływem wibracji. Jest to podyktowane tym, że maszyna elektryczna ze wzbudzeniem od magnesów trwałych jest bardzo podobna do elektrodynamicznego czujnika drgań, którego działanie opiera się na tym, że pod wpływem drgań przemieszczający się magnes, indukuje napięcie wewnątrz cewki zależne od poziomu wibracji. W maszynie PM, wirnik z magnesami trwałymi pod wpływem drgań generuje SEM w uzwojeniu. Zarówno czujnik, jak i maszyna do generacji sygnału pomiarowego nie potrzebują zewnętrznych źródeł zasilania. Czułość układu w obu przypadkach jest zależna od ilości zwojów uzwojenia. Metoda opiera się na tym, iż przebieg napięcia, bądź prądu maszyny poddaje się analizie, która pozwala na określenie częstotliwości ściśle związanych ze zwiększeniem się poziomu drgań wzbudzonych konkretnym stanem niepożądanym w maszynie. Opracowanie metody było celem projektu „Wibroakustyczna metoda diagnostyczna silników trakcyjnych i generatorów z magnesami trwałymi na podstawie sygnałów własnych” realizowanego w ramach programu LIDER.

EN

Majority of electrical machines vibration diagnostic is based on measurements which are done with external sensors connected to dedicated for this purpose complicated and expensive meters or analyzers. The main advantage of the described method of detecting vibrations in electrical machines with permanent magnets is that the measurement system does not require to use an external sensors for measuring vibration. Excitation circuit and armature winding perform a function of the vibration sensor at the same time. Specific structural properties of machines excited by permanent magnets are used in this method - electromotive force (EMF) generated due to vibrations. PM machine is similar to electro-dynamic sensor of vibration. In the sensor permanent magnet moves inside the coil and generates a voltage on terminals of the coil. The voltage signal is proportional to vibrations. In the PM machine, the rotor with permanent magnets generated the EMF if is exposed to the vibrations. The supply is no required for the sensor and machine. The sensitivity depends on the number of turns in the coil in both of cases. The method based on frequency analysis of voltage or current of tested machine. This analysis allows to determine the frequency closely related to increased level of vibration, excited a particular undesirable state of the machine. Description of method was the aim of “Vibroacoustic diagnostic method of traction permanent magnets motors and generators based on the own signals“ project realized in LIDER program.

14

Environment friendly electric motors for driving low-power farm devices and municipal installations

Idziak P., Barański M.

Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich

|

2016

|

nr III/1

823--833

EN

The article presents the most important causes of energy losses in magnetic circuits of electrical machines and describes a new design of a synchronized induction motor. The basic operational parameters of two structures: induction machine with squirrel cage (IM) and newly designed machine with a rotor with permanent magnets and a copper squirrel cage (induction machine synchronized with self-starting (LSPMSM) have been identified and compared. Performance characteristics were determined for work in steady states. In both cases the stator, type Sg 100L-4B of 3 kW induction motor was used. It has been shown that the PSPMSM supplied from the public mains grid shows the efficiency approx. 5% higher than the conventional motor. The influence of the change in the supply voltage frequency on the work of both structures was tested, i.e. on the measured efficiency, power factor and the electricity from electrical grid. Studies have shown that the LSPMSM can be a replacement for an induction motor. It has been shown that the torque pulsations occurring in the new structure (cogging torque) do not increase the environmental risks.

15

Electrothermal analysis of start-up process in the squirrel cage induction motor using FEM

Barański M.

Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika

|

2016

|

Y. 113, iss. 2-E

151--160

EN

The paper presents a special algorithm and software for the analysis of coupled electromagnetic-thermal phenomena in a squirrel cage induction motor. In the proposed model the nonlinearity of the magnetic circuit, the movement of the rotor, the skewed slots and the influence of temperature on electrical and thermal properties of the materials have been taken into account. In order to verify the developed algorithm and software, the startup process of the motor has been examined, among others. The results of computations have been compared to the measurements.

PL

W artykule przedstawiono opracowany przez autora algorytm i oprogramowanie do analizy sprzężonych zjawisk elektromagnetycznych i cieplnych w silniku indukcyjnym klatkowym, Sg 100L-4B o mocy 3 kW. W opracowanym modelu zjawisk uwzględniono nieliniowość obwodu magnetycznego, ruch wirnika, skoszenie żłobków oraz wpływ temperatury na właściwości elektryczne i termiczne materiałów. W celu weryfikacji opracowanego algorytmu i oprogramowania przeprowadzono badania laboratoryjne. Przeprowadzono rozruch silnika indukcyjnego obciążonego momentem wynoszącym 12 Nm.

16

Automaty komórkowe w modelowaniu ewakuacji

Barański M., Maciak T.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2016

|

Vol. 43, nr 3

127--141

PL

Cel: Przedstawienie i omówienie modeli automatów komórkowych wykorzystywanych w oprogramowaniu do modelowania ewakuacji i zjawisk jej towarzyszących. Wprowadzenie: Bezpieczeństwo w budynkach i obiektach budowlanych obejmuje wiele zagadnień. Jednym z nich jest zapewnienie procesu bezpiecznej ewakuacji z zagrożonych budowli. W obliczeniach symulacyjnych ewakuacji szerokie zastosowanie znalazło specjalistyczne oprogramowanie pozwalające na przybliżenie rzeczywistych zjawisk panujących podczas ewakuacji. Programy te pozwalają również na oszacowanie czasu ewakuacji. Obliczenia czasu ewakuacji dokonuje się według określonych algorytmów i modeli. W pracy zaprezentowano możliwości zastosowania jednej z gałęzi informatyki jaką są automaty komórkowe do projektowania modeli pozwalających odwzorowywać ewakuację. Na wstępie zostały zawarte założenia niezbędne do prawidłowej budowy modelu. Następnie przedstawiono rozwój modeli wykorzystujących automaty komórkowe. Autorzy przedstawili również niedoskonałości modeli oraz problemy, które mogą występować podczas implementacji algorytmów opartych na automatach komórkowych. Zaprezentowany materiał w sposób syntetyczny przedstawia elementy, które mogą posłużyć do budowy programów modelujących ewakuację na bazie automatów komórkowych. Jednym z najważniejszych w tym obszarze jest model Floor Field. Model ten podlega ciągłym modyfikacjom i udoskonaleniom. Zastosowanie automatów komórkowych pozwala na modelowanie ewakuacji przy wykorzystaniu znacznie mniejszych zasobów obliczeniowych niż w przypadku modeli agentowych czy Social Force, a dokładność wykonanych obliczeń jest porównywalna. Zrozumienie własności automatów komórkowych ma ogromne znaczenie we właściwym odwzorowaniu procesu ewakuacji przy zastosowaniu tego typu modeli. Metodologia: Przegląd publikacji, analiza poszczególnych modeli. Wnioski: W wyniku analizy literatury przedstawiono rozwój modeli na przestrzeni ostatnich lat. Wykazano, że proste modele bazujące na automatach komórkowych mają niską złożoność obliczeniową, co pozwala na modelowanie ewakuacji dla dużej grupy osób przy niewielkiej mocy obliczeniowej komputerów. Prawidłowo zweryfikowany model można stosować do dokładnego szacowania czasu ewakuacji osób z budynków i obiektów budowlanych.

EN

Aim: Presentation and discourse of issues associated with cellular automata models used in evacuation modelling software and accompanying events. Introduction: Security in buildings and construction works covers many issues. One of these addresses the matter of ensuring a process for the safe evacuation of endangered buildings. Specialized simulation software for approximation of real events, which prevail during an evacuation, was used in calculations. Such software also allows for the estimation of evacuation time. Evacuation time calculations are performed according to specific algorithms and models. This paper reveals the potential use of one branch of computer science, namely cellular automata, to design models, which facilitate the mapping of evacuations. At the outset it was necessary to make essential assumptions for a proper construction of the model. These were followed by the development of models using cellular automata. The authors described the model imperfections and problems, which can occur during implementation of algorithms based on cellular automata. Material revealed by the study shows in a synthetic way the elements, which can be used to build evacuation modelling programmes using cellular automata. One of the most important models in this area is known as Floor Field. This model is exposed to continuous modifications and improvements. The use of cellular automata allows for the modelling of evacuations using much less computational resources than in the case of agent models or Social Force and the accuracy of calculations is comparable. Understanding the properties of cellular automata is of great importance for the correct mapping of the evacuation process when using such models. Methodology: Review of publications and analysis of individual models. Conclusions: An analysis of literature reveals advances made in the development of models during recent years. It is revealed that simple models based on cellular automata have low computational complexity, which permits the modelling of evacuation for a large group of people with low computing power. A properly validated model can be used to estimate the time to evacuate people from buildings and construction works with great accuracy.

17

Analiza rozwoju pożarów i ewakuacji wybranych fragmentów budynku wysokościowego przy zastosowaniu Fire Dynamics Simulator + Evac

Barański M., Maciak T.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2015

|

Nr 56 (4)

21--38

PL

W artykule zaprezentowano możliwości zastosowania oprogramowania CFD do prognozowania rozprzestrzeniania się pożaru w budynkach wysokościowych, wyposażonych w systemy kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła oraz w stałe urządzenia gaśnicze. Do modelowania wykorzystano program Fire Dynamics Simulator (FDS) – jedno z wiodących narzędzi CFD przeznaczonych do symulowania zagrożeń spowodowanych rozwojem pożarów. Wyniki uzyskane na podstawie modelowania, tj. temperatura, zasięg widzialności, stężenia toksycznych gazów pożarowych, pozwalają na określenie dostępnego czasu bezpiecznej ewakuacji. Natomiast wyniki otrzymane przy zastosowaniu rozszerzenia Evac, modelującego czas przejścia ludzi drogami ewakuacyjnymi, prowadzą do określenia wymaganego czasu bezpiecznej ewakuacji. Dostępny i wymagany czas bezpiecznej ewakuacji to jedne z kluczowych parametrów stosowanych w inżynierii bezpieczeństwa pożarowego. W artykule przedstawiono wyniki przeprowadzonego modelowania pożarów w wybranych fragmentach budynku wysokościowego. Pierwszy fragment to kondygnacja zakwalifikowana do kategorii zagrożenia ludzi ZLIV. Drugi fragment, to punkt widokowy zlokalizowany na ostatniej kondygnacji – zakwalifikowany do kategorii ZLIII. Dokonano porównania rozwoju pożarów przy braku instalacji i systemów przeciwpożarowych oraz przy wyposażeniu budynku w odpowiednie systemy. Wykazano, że program FDS jest narzędziem pozwalającym na weryfikację działania instalacji i systemów przeciwpożarowych jeszcze na etapie projektowania budynków.

EN

The article presents the applicability of CFD software to predict the spread of fire in high-rise buildings equipped with systems to control the spread of smoke and heat and the fixed fire-extinguishing system. To the modeling, we used the Fire Dynamics Simulator Program, one of the leading CFD tools for simulating hazards caused by the development of fires. The results obtained on the basis of modeling, ie. the temperature, range of the concentrations of toxic fumes, allow to determine the time available for safe evacuation. In contrast, the results obtained while using the extension Evac, modeling the transition time of people escape routes lead to determine the required safe evacuation times. Available and the required safe evacuation time is one of the key parameters used in fire safety engineering. The article presents results of the modeling of fires in some parts of the high rise building. The first fragment is a storey qualified for the ZLIV hazard category of people. The second fragment is a sightseeing point located on the top floor and classified as the ZLIII hazard category. A comparison was made considering the fire development, both, with the lack of fire installation and fire protection systems and with the presence of all appropriate systems being installed . It has been shown that the FDS program is a tool for verification of the installation and fire protection systems as early as at the stage of buildings design.

18

Vibration increase level problem caused load asymmetry of PM generator

Barański M.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2015

|

R. 22, nr 12

78--82, CD

EN

The paper presents a new vibration diagnostic method designed for permanent magnets (PM) generators with point operation asymmetry. Those machines are commonly used in small wind or water systems. The described method is very innovative and unique. Specific structural properties of machines excited by permanent magnets are used in this method - electromotive force (EMF) generated due to vibrations. In this article several issues will be discussed: the similarity of permanent magnet machines to vibration sensor, calculations, results of simulation and laboratory tests. The method is the subject of patent application [1]-[2].

PL

Praca przedstawia zastosowanie wibracyjnej metody diagnostycznej dla generatorów z magnesami trwałymi pracujących w stanach asymetrii obciążenia. Maszyny te są wykorzystywane w małych elektrowniach wiatrowych oraz wodnych. Opisywana metoda jest innowacyjna i unikalna. Wykorzystuje ona specyficzne właściwości konstrukcyjne maszyn z magnesami trwałymi, tj. indukowanie się SEM pod wpływem wibracji. W pracy przedstawiono min. podobieństwo maszyny z magnesami trwałymi do czujnika drgań, zawarto wyniki obliczeń, symulacji oraz badań laboratoryjnych. Metoda ta jest przedmiotem zgłoszenia patentowego [1]-[2].

19

Sensorless vibration diagnostics of permanent magnets generators – the unbalance example

Barański M.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2015

|

R. 22, nr 12

74--77, CD

EN

This paper presents a new vibration diagnostic method designed for diagnose of permanent magnets (PM) generators. Those machines are commonly used in small wind, water systems and electrical vehicles. The described method is very innovative and unique. Specific structural properties of machines excited by permanent magnets are used in this method - electromotive force (EMF) generated due to vibrations. In this article several issues will be discussed: the method genesis, the similarity of permanent magnet machines to vibration sensor, mathematical model, and results of simulation and laboratory tests. The method of determination the technical condition of PM electrical machine basing on its own signals is the subject of patent application [1]-[2].

PL

Praca przedstawia zastosowanie wibracyjnej metody diagnostycznej dla generatorów z magnesami trwałymi pracujących w stanach asymetrii obciążenia. Maszyny te są wykorzystywane w małych elektrowniach wiatrowych oraz wodnych. Opisywana metoda jest in-nowacyjna i unikalna. Wykorzystuje ona specyficzne właściwości konstrukcyjne maszyn z magnesami trwałymi, tj. indukowanie się SEM pod wpływem wibracji. W pracy przedstawiono min. podobieństwo maszyny z magnesami trwałymi do czujnika drgań, zawarto wyniki obliczeń, symulacji oraz badań laboratoryjnych. Metoda ta jest przedmiotem zgłoszenia patentowego [1]-[2].

20

Bezczujnikowa diagnostyka drganiowa maszyn elektrycznych z magnesami trwałymi - przykład ekscentryczności

Barański M.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2015

|

R. 22, nr 12

70--73, CD

PL

W artykule przedstawiono drganiową metodę diagnozowania silników trakcyjnych wzbudzanych magnesami trwałymi, które są wykorzystywane m.in. w pojazdach elektrycznych. Metoda wykorzystuje właściwości maszyn elektrycznych z magnesami trwałymi, a mianowicie zjawisko indukowania się napięcia w uzwojeniu twornika pod wpływem drgań mechanicznych wirnika względem stojana. W pracy przedstawiono model polowo – obwodowy, wyniki badań statycznych, wyniki obliczeń oraz symulacji mających na celu detekcję częstotliwości, które odpowiadają wibracjom, wymuszonych asymetrią geometrii promieniowej między stojanem, a wirnikiem.

EN

This article presents a vibration diagnostic method designed for permanent magnets (PM) traction motors. Those machines are commonly used in traction drives of electrical vehicles. Specific structural properties of machines excited by permanent magnets are used in this method - electromotive force (EMF) generated due to vibrations. This work presents: field-circuit model, results of static tests, results of calculations and simulations.