Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Impact of scale factor on performance of miniature DC power source based on wideband vibration energy converter

Kulik Marcin, Górecki Krzysztof, Jagieła Mariusz

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 8

185--188

EN

This paper presents a miniature DC source based on a dual system of nonlinear vibration energy converters along with a converter of an induced voltage. The considered electromagnetic system converts vibrations into electrical energy using internal nonlinearity due to magnetic force dependent on relative position of a moving part. This results in a significant widening of the operating frequency band in comparison to linear system. Based on initial design, the output power and voltage were investigated as functions of the scale factor for the systems with the optimized winding. The result of the study is a construction of a DC power source that generates the output power of minimum of 2 mW (with maximum reaching 8.5 mW) over the frequency range between 15 and 40 Hz, proving the applicability of the system in powering of wireless sensor systems.

PL

W pracy zaprezentowano miniaturowe źródło prądu stałego oparte o układ podwójny nieliniowych przetworników energii drgań wraz z przetwornicą napięcia. Zastosowane elektromagnetyczne układy przetwarzające drgania na energię elektryczną charakteryzują się dodatkową siłą wewnętrzną, co powoduje znaczne poszerzenie pasma częstotliwości pracy w stosunku do układów liniowych. Na podstawie początkowego projektu, przeprowadzono badania mocy oraz napięcia wyjściowego w zależności od współczynnika skalującego, z uwzględnieniem optymalizacji rozłożenia zwojów cewek. W wyniku badań zbudowano źródło prądu stałego generujące minimum 2 mW (max 8.5 mW) w zakresie częstotliwości od 15 do 40 Hz, co dowodzi możliwości zastosowania w zasilaniu bezprzewodowych systemów pomiarowych.

2

Dynamic data exchange in the hybrid expert system supporting designing of electromechanical converters

Dems M., Jeżyk A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 8

123-126

EN

The paper presents the hybrid expert system using declarative and also algorithmic language programming. In the first case the pc-shell environment is utilized and in the second – Delphi 2005.NET. The dynamic data exchange in this system is realized on the dynamic libraries level written in C language. Especially for that purpose functions and procedures in Delphi were created. These functions and procedures supervise communication processes between all parts of the designed expert system in on-line mode. The presented expert system gives good results confirmed by calculations made for an example electromechanical converter.

PL

W artykule przedstawiono hybrydowy system ekspertowy wykorzystujący zarówno deklaratywny jak i algorytmiczny język programowania oraz środowiska programistyczne ps-shell i Delphi 2005.NET. Dynamiczna wymiana danych w systemie realizowana jest na poziomie bibliotek dynamicznych napisanych w jezyku C, zapewniających process komunikacji on-line pomiędzy wszystkimi modułami system. Przedstawiony system ekspertowy daje dobre wyniki uzyskane dla przykładowego przetwornika elektromechanicznego.

3

Elektromechaniczny przetwornik wielkości mechanicznych na wielkości elektryczne

Cioska A.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska

|

2004

|

z. 193

19-29

PL

W artykule przedstawiono problematykę przetwarzania mechanicznych wielkości położenia, prędkości i przyspieszenia drgających układów maszynowych na pomiarowe sygnały napięciowe. Przeprowadzono analizę typowego przetwornika elektromechanicznego ze sprzężeniem magnetycznym wychodząc z energetycznych równań równowagi dynamicznej Lagrange'a. Wyznaczono funkcję przejścia, charakterystyki amplitudowe transmitancji przetwornika oraz określono warunki przetwarzania położenia, prędkości i przyspieszenia na sygnał napięciowy.

EN

The paper presents problems of the conversion of the mechanical quantities of the position, speed and acceleration of the oscillating mechanical system to the measuring voltage signals. The analysis of the typical electromechanical converter with the magnetic coupling was carried on the ground of the energetic equations of the Lagrange dynamic equilibrium. The transient function and the gain vs frequency diagrams of the converter transmittance were calculated and the conditions of the conversion of the position, speed and acceleration to the voltage signals were determined.

4

Electromechanical converters linear, cylindrical and spherical. Part II: Force and torque calculation

Spałek D.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska

|

2004

|

z. 191

93-104

EN

The paper deals with the problem of electromagnetic force and torque analysis for linear, cylindrical and spherical electromechanical converters taking into account region anisotropy. The electromagnetic force and torque are determined analytically with the help of separation method for each problem (part I). The results obtained can be used as test tasks for electromagnetic field, force and torque numerical calculations. The analytical relations for torque and forces are used for analysis of material parameters influence on electromechanical converter work.

PL

Artykuł przedstawia obliczenia analityczne sił i momentów sił dla przetwornika elektromechanicznego o symetrii liniowej, cylindrycznej i sferycznej z uwzględnieniem anizotropii środowiska. Analityczne rozwiązania równań pola elektromagnetycznego uzyskano korzystając z metody separacji zmiennych (część I). Wyniki analiz mogą być wykorzystane jako zadania testowe dla analiz numerycznych. Analityczne zależności na siły i moment elektromagnetyczny wykorzystano do analizy wpływu parametrów materiałowych na pracę przetwornika elektromechanicznego.

5

Electromechanical converters linear, cylindrical and spherical. Part I: Electromagnetic field analysis

Spałek D.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska

|

2004

|

z. 191

83-92

EN

The paper deals with the problem of electromagnetic field analysis for linear, cylindrical and spherical electromechanical converters taking into account region anisotropy. The electromagnetic field is determined analytically with the help of separation method for each problem. The boundary conditions are formulated for electromechanical converters linear, cylindrical and spherically shaped. The results obtained can be used as test tasks for electromagnetic field numerical analysis and force/torque calculations (part II).

PL

Artykuł przedstawia rozwiązania analityczne pola elektromagnetycznego dla przetwornika elektromechanicznego o symetrii liniowej, cylindrycznej i sferycznej z uwzględnieniem anizotropii środowiska. Analityczne rozwiązania równań pola elektromagnetycznego uzyskano korzystając z metody separacji zmiennych. Sformułowano warunki brzegowe oraz przedstawiono rozwiązania problemów. Wyniki analizy pola elektromagnetycznego mogą być wykorzystane do oceny rozwiązań numerycznych oraz zostaną wykorzystane do obliczenia sił i momentów elektromagnetycznych (część II).

6

Momenty sił w środowiskach przewodzących i magnetycznych przetworników elektromechanicznych

Spałek D.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska

|

2001

|

z. 179

3-169

PL

W pracy zaprezentowano fizykalnie uzasadnioną ideę rozdziału całkowitej siły, a co za tym idzie, również momentu sił na dwa składniki działające: na ośrodek materialny (składnik środowiskowy, permeancyjny) i na prądy wymuszone (składnik Lorentza). Rozdział na dwa wyróżnione składniki jest zupełny - oba składniki uzupełniają się wzajemnie, opisując całkowitą siłę bądź moment sił powstający w przetworniku elektromechanicznym. Zaproponowana idea dekompozycji - przy założeniu pomijalności zjawiska histerezy, magnetostrykcji oraz efektów związanych ze zjawiskiem pędu pola elektromagnetycznego -odnosi się do stanów nieustalonych i ustalonych, przetworników izotropowych bądź anizotropowych. Został zdefiniowany moment permeancyjny (środowiskowy) dla wirującej maszyny elektrycznej. Określono jego wartość dla maszyny synchronicznej oraz asynchronicznej. Proponowany rozkład momentów sił, w odniesieniu do maszyny synchronicznej, pozwala na wprowadzenie odmiennego od tradycyjnie stosowanego rozkładu momentu całkowitego. Dekompozycja momentu elektromagnetycznego na moment permeancyjny i moment Lorentza, w odróżnieniu od stosowanego podziału na moment synchroniczny i reluktancyjny, ma ogólniejszą interpretację. Moment reluktancyjny nie opisuje w całości wpływu, jaki wywierają cechy geometryczno-środowiskowe wirnika maszyny synchronicznej na wartość momentu sił działającego na wirnik maszyny. Moment środowiskowy - działający na ferromagnetyczny wirnik maszyny - stanowi około (60-70) % całkowitego momentu elektromagnetycznego maszyny synchronicznej z wydatnymi biegunami w znamionowym stanie pracy, przewyższając około dwukrotnie wartość momentu reluktancyjnego. W stanach awaryjnych pracy turbogeneratora również tego samego rzędu wartości może osiągać moment permeancyjny. Wydzielone składowe momentu sił pozwalają na określanie naprężeń mechanicznych w izolacji wirnika. Idea rozkładu może być również z powodzeniem stosowana w odniesieniu do maszyny indukcyjnej o niesymetrycznym wirniku. Moment permeancyjny opisuje tu wartość niepożądanego składnika momentu sił, jak i pozwala na podanie prostego algorytmu prowadzącego do wyznaczenia wartości strat mocy w wirniku maszyny. Zdefiniowano różnicowy tensor energii pola elektromagnetycznego, który pozwala na wprowadzenie zmodyfikowanego algorytmu obliczania momentu metodą prądów magnetyzacji. W pracy rozważono również możliwość przedstawienia całkowitego momentu sił działających w środowiskach anizotropowych magnetycznie poprzez stosowną całkę powierzchniową. W pracy, w oparciu o analizę numeryczną określono wartości sił i momentów sił w elektromagnesie prądu stałego oraz w maszynie synchronicznej z biegunami utajonymi, jak i wydatnymi. Zaś w oparciu o otrzymane rozwiązania analityczne dokonano obliczeń momentów sił w modelowej maszynie synchronicznej (analiza monoharmoniczna), w maszynie indukcyjnej o litym, anizotropowym symetrycznym oraz ekscentrycznie wirującym wirniku (dwuwymiarowa analiza polowa). Określono również rozkład gęstości sił radialnych w maszynie asynchronicznej o przewodzącym i anizotropowym magnetycznie wirniku.

EN

In this work the decomposition idea of the force for two components for electromechanical converter has been presented. One component acts upon the material region the second upon the currents. The decomposition for these two components is complete, and these components describe together the total either force or torque. The mathematical correctness of the idea with the help of the coenergy function has been proved. The idea proposed of the decomposition - if omitted the electromagnetic field momentum phenomena - for transient and steady-state, for isotropic and anisotropic electromechanical converter could be applied. There is defined the permeantive torque. The permeantive torque for the synchronous and asynchronous machines has been evaluated. The permeantive torque enables one to calculate the stresses in insulation of the coils in synchronous salient-pole machine. The defined torque leads to the decomposition method that is different than the traditionally used in the electrical machine theory. Particularly, the idea of the decomposition and it completeness enables one to criticise the reluctantive torque. The separation for the permeantive and the currents torque, on the contrary to the decomposition for the synchronous and the reluctantive torque, has got the simple and the general interpretation. The reluctantive torque does not describe entirely the influence of the geometrical and region features for the torque value. The permeantive torque, which acts upon the ferromagnetic rotor core - is about (60-70)% for salient-pole synchronous machine with nominal state of the work. The value is about twice times higher than the value of the reluctantive torque. Moreover, that fact is important for designing process of the salient-pole synchronous machine. For chosen loci of cylindrical generator the permeantive torque keeps the analogous ratio. The tension in some parts of rotor isolation could be easy calculated with the help of the permeantive torque value. The permeantive torque for induction machines with eccentric and asymmetrical rotor constitutes the simple way for calculating of the unwilling torque component and eddy-current losses in machine rotor. The residual tensor defined gives the insight to the magnetic currents method. It enables to formulate the modified algorithm for electromagnetic torque calculation.