Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Shaping the dynamic torque course on example of small induction motor

Zadrożny J.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2001

|

Z. 208

217-225

EN

Shapes of dynamic torque courses on example of small induction motor have been investigated. The results of computer simulation in form of torque and speed courses for free acceleration of motor are presented. Main factors influencing the shapes of torque transients are briefly discussed.

PL

Na przykładzie małego silnika indukcyjnego (370W, 220/380 V, 2p=4) badano kształt przebiegu momentu dynamicznego. Podano wyniki symulacji komputerowej w postaci przebiegów momentu i prędkości. Omówiono pokrótce podstawowe czynniki wywierające wpływ na przebieg momentu. Przebieg ten przedstawia się powszechnie w postaci podobnej, jak na rys. 1, gdzie pokazano moment dynamiczny w czasie rozruchu nieobciążonego silnika. Widać silne oscylacje momentu od chwili startu. Taki przebieg jest źródłem szkodliwych zjawisk, jak dodatkowe naprężenia sprzęgła i napędzanych elementów oraz wzmożone wibracje i hałas. Sądzi się zazwyczaj, że takie oscylacje są cechą właściwą dla przebiegu momentu dynamicznego, jednakże w rzeczywistości przebieg ten może pojawiać się w łagodniejszej postaci. Więcej, można wykazać, że w szczególnych przypadkach silnik może dokonać rozruchu bez jakichkolwiek oscylacji momentu. Korzystając z symulacji komputerowej (program Matlab/Simulink) badano przebiegi momentu i prędkości podczas rozruchu nieobciążonego silnika. Stwierdzono, że kształty tych przebiegów mogą być różnorodne, w zależności od parametrów silnika i warunków zasilania. Przebieg momentu nie jest jednakowo wrażliwy na zmiany poszczególnych parametrów. Wpływ parametrów wirnika jest większy, niż stojana. Silny wpływ na moment wywiera bezwładność wirnika. Duże znaczenie mają też warunki zasilania - napięcie i częstotliwość. W referacie zamieszczono przykłady zmiany kształtu przebiegu momentu wskutek zmian jedynie niektórych parametrów. Wzięto również pod uwagę zjawisko ew. rezonansu parametrycznego układu wirnik-stojan. Na rysunku 2 pokazano wpływ bezwładności wirnika na przebiegi momentu i prędkości. W zależności od wielkości momentu bezwładności wirnika oscylacje momentu dynamicznego występują na początku rozruchu (podobnie, jak na rys.1) lub wokół ustalonej prędkości; przy pewnej bezwładności wirnika możliwy jest także płynny rozruch. Kształt przebiegu momentu podobny do tego, który obserwuje się przy dużej stosunkowo bezwładności wirnika, pojawia się także przy napięciu zasilania o wyraźnie większej częstotliwości (Fig.5). Szczególne przypadki wpływu parametrów zasilania pokazano na rys. 3 i 4; parametry te tak dobrano, aby przebiegi były praktycznie bez oscylacji (np. bliskie teoretycznie parabolicznej zależności momentu dynamicznego od prędkości). Jest to przypadek zasilania silnika (np. z przekształtnika) odpowiednim napięciem o częstotliwości f(m0) rezonansu parametrycznego. Pomiędzy tą częstotliwością a elektromechaniczną stałą czasową zachodzi wtedy relacja f(m0) = 1/(2tauM). Gdy fm0 jest nierówne 1/(2tauM), pojawiają się oscylacje momentu charakterystyczne dla obszaru przed bądź ponad rezonansowego (rys. 2).

2

Pomiar błędu elektrycznego transformatora położenia kątowego pracującego w układzie cyfrowego pomiaru kąta

Sienkiewicz J., Watral Z.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2001

|

Z. 208

155-165

PL

Przedstawiono zautomatyzowane stanowisko do badania układu cyfrowego pomiaru kąta z transformatorem położenia kątowego (tpk) w roli przetwornika pierwotnego. Pomiar błędu elektrycznego opracowanych modeli wielobiegunowych tpk przeprowadzono na tym stanowisku metodą bezpośredniego porównania kątów oraz z wykorzystaniem wzorcowego źródła sygnałów. Omówiono również metody pomiaru błędu elektrycznego tpk wykorzystujące zasadę zerowania napięć. Przedstawiono przykładowe wyniki badań.

EN

In digital angle measurement system (Fig. 1) accuracy can be increased by applying multi-pole resolvers and precise R/D converters. During tests of such system it is important to determine not only overall accuracy, but also error components introduced by resolver and R/D converter. It is especially important for systems reaching 1 minute of arc accuracy, when resolver and electronic converter must be perfectly matched. Laboratory stand designed for complete testing of digital angle measurement devices is presented on Fig. 2. One of the methods of measurement of electric error of a resolver is based on direct comparison of angles alpha(a) derived from resolver output voltages) and alpha(c) (at the output of R/D converter) with reference angle alpha (measured by high-precision sensor). Assuming, that the overall error is the sum of resolver error delta(tpk) and converter error deltaR/D, those errors can be calculated according to (1). Analysis of resolver error delta(tpk) leads to a conclusion that, for errors around minutes of arc, it is difficult to distinguish resolver and converter-related error components, whereas the overall error can be easily determined. The tests were carried out for two-speed pancake resolvers having different speed ratios and the same universal magnetic circuit. The schematic diagram of resolver's windings is presented on Fig. 3. Resolver has its rotor excited with sinusoidal voltage 10V/4500 Hz. Alternative method of determining electric error of a resolver is based on balanced impedance (or resistance) bridge [2, 3]. Resistance ratio of two opposite arms of the bridge is related to the output voltage ratio Us/Uc according to (2) and (3). Electric circuit utilising null voltage technique is presented on Fig. 4. Impedance ratio is set according to tab. 1 and the resolver is rotated until zero voltage is obtained on phase-sensitive voltmeter. The angle between position set on a bridge and null voltage position is an electric error of a resolver. Another method of determining electric error uses reference signal source. In this method resolver signal simulator SIM-36010 was used [4]. Its block diagram is presented on Fig. 5. The simulator has 16-bit resolution and š25 sec of arc accuracy (unloaded). The idea of error measurement is shown on Fig. 6. Simulator excites the stator with voltages according to given angle and the electric error is determined by measurement of rotor voltage. Electric error was measured using direct angle comparison and with resolver signal simulator. The results are shown on Fig. 7 and 8. The results are very similar which proves the uselfulness of direct angle comparison method in determining the electric error of various types of resolvers. Repeatability of measurement results speaks well for mechanical stability of a test stand. It should be mentioned, that the method using resolver signal simulator can be easily automated and applied in the production process, giving significant cost and time savings.

3

Identyfikacja parametrów schematu zastępczego małego silnika indukcyjnego trójfazowego

Zadrożny J.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2001

|

Z. 208

199-208

PL

W badaniach i eksploatacji silników indukcyjnych konieczna jest znajomość ich parametrów elektrycznych i mechanicznych. Przedstawiono model symulacyjny oraz analizę wrażliwości dynamicznych przebiegów wyjściowych na zmianę tych parametrów. Na tej podstawie pokazano ideę metody identyfikacji parametrów schematu zastępczego pozwalającą wyznaczyć także charakterystyki statyczne i dynamiczne badanego silnika.

EN

Induction motors, from regard on wide use continually stay as object of intensive research, design and technology works as well. Lately one of important problems of these works became the identification of electric and mechanical motor parameters. This problem means that such circuit motor scheme parameters should be determined as: resistance and inductance of rotor windings Rs and Ls, resistance and inductance of rotor windings (seen from stator side) R'r, and L'r mutual inductance Lm and of moment of rotor inertia Jr. These parameters can be used to determine the motor characteristics and in diagnostics, control systems, matching energy sources as well. Simulation model of three-phase induction motor has been constructed basing on the equations (1), (2), (3) in Matlab/Simulink environment. To basic dq0 model (rys. 1) the blocks of transformation from abc to dq0 as well as from dq0 to abc reference frame and three-phase supply system have been added. The courses of electromagnetic torque Te(t) , supply phase voltage ua(t), phase current ia(t) and relative rotor speed omegar(t)/omegab can be observed. The simulation for determining the kind and quality of extremes on parameters surface theta = [Rs, Ls, R'r, L'r, Lm, Jr] has been done. Simulation has been executed changing consecutively all motor model parameters within range 0.8...1.2 of nominal values. The simulation model of motor - in differential form, with first partial derivative of torque Te in relation to any parameters theta/theta0) - has been treated as input-output system, supplied with three-phase sinusoidal voltage. Exemplary courses of these derivatives are presented in Fig. 2...Fig. 7. On the base of presented results the effective algorithm of identification of induction motor parameters could be constructed. This algorithm is one of more important chain of new synthetic method in order to determine motor behaviours, basing only on measurements during motor starting-up [2]. Exemplary results of identification are shown in Table 1. Exemplary characteristics obtained using method described above are shown in Fig.9...Fig.12. On the base of analysis of shown above courses one can ascertain, that parameters obtained as result of identification using measurements during motor starting-up permit to qualify static characteristics with accuracy 1...2% to real measured characteristics of motor. The mentioned method worked out is simply to use - measurement follows without necessity of disassembling the machine as well as any external rotor devices what are avoided. This method in spite its own simplicity delivers rich information: electric and mechanical parameters, static and dynamic characteristics. It seems, that the basic application of this method may be the diagnostics of machines - especially in manufacturing cycle, and also in any situation, when quick information about basic parameters or characteristics of motor is necessary.

4

Mikromaszyny elektryczne o magnesach trwałych z szybkochłodzonej taśmy Nd-Fe-B

Ślusarek B.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

1999

|

Z. 201

155-170

PL

Magnesami, które w znacznym stopniu mogą zaspokoić wymagania stawiane magnesom trwałym przeznaczonym do maszyn elektrycznych są dielektromagnesy, a szczególnie dielektromagnesy ze stopów Nd-Fe-B. W artykule przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem dielektromagnesów z proszku z szybkochłodzonej taśmy Nd-Fe-B w silnikach skokowych oraz silnikach komutatorowych. Wadą magnesów, w tym dielektromagnesów, wytwarzanych z proszków materiałów magnetycznie twardych, jest ich mała wytrzymałość mechaniczna, która uniemożliwia często ich stosowanie. Konieczne jest więc opracowanie dielektromagnesów o podwyższonych właściwościach mechanicznych. W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań nad tego typu dielektromagnesami. Artyk€uł w głównej mierze został oparty na referatach przedstawionych na Międzynarodowym XI Sympozjum Mikromaszyny i Serwonapędy, Malbork 1998.

EN

The permanent magnets, able to fulfil most requirements concerning permanent magnets for electrical micromachines, are dielectromagnets from melt-spun ribbon Nd-Fe-B. The papers present the results of the researches on the application of this kind of dielectromagnets in stepping and commutator motors. The weakness of powder's made dielectromagnets is their low mechanical properties, very often making the application difficult. Author finds as necessary to design the technology of dielectromagnets with improved mechanical properties. Papers show the initial trials on the performance of this kind of dielectromagnets. FAO8H is a stepping motor with cylindrical in shape and multi-polar magnetised permanent magnet. First models of FAO8H motors were made with ferrite magnets. Dielectromagnets for FAO8H motors have been prepared from MQP-B powder, made by General Motors from melt-spun ribbon. Magnetic properties of dielectromagnets are shown in Table 1. Mechanical characteristics of motors with ferrite magnet and dielectromagnet have been measured and compared with mechanical characteristic of serial Japan made stepping motor similar in construction and magnets. Mechanical characteristics are shown in Fig. 2. FA-15 is the hybrid type stepping motor with permanent thickwalled ring magnet axially magnetised. The motor is in serial production in Mikroma motor factory with Alnico permanent magnet. Dielectromagnets for FA-15 motor have been prepared from General Motors melt-spun ribbon MQP-D powder and axially magnetised. Magnetic properties of dielectromagnets are shown in Table 2. Models of the FA-15 motor with Alnico 400 and dielectromagnet have been produced and the mechanical characteristics, starting torque in function of operation impulse frequency, have been measured. Results shows Fig. 3. Measures were made for FA-15 motor models with dielectromagnet, with dielectromagnet with enlarged air gap in magnetic circuit and for serial made motor with Alnico 400 magnet. In the commutator motor with permanent magnets designed by a team on Technical University of Wrocław are applied the ferrite magnets from FXD380. For comparison purposes, experiments with FXD380 and dielectromagnets made from different mixtures of the melt-spun ribbon MQP-D powder with the ferrite strontium have been conducted. Table 3 shows the magnetic properties of FXD380 and dielectromagnets. To determine the suitability of dielectromagnets for this type motors, comparative analyses of parameters of the motor excited with ferrite permanent magnets and with the different content dielectromagnets have bee made. Table 4 present the parameters of commutator motors excited with different permanent magnets. Some problems with crushing of hard magnetic powder grains and delamination of the dielectromagnets during magnetisation occurred. During assembling and in normal work of the motor, in dielectromagnets occur some mechanical stresses like stretching, bending and twisting stresses; in effect they can damage the magnet. It makes necessary to develop the technology of dielectromagnets with improved mechanical properties. For the initial investigations on dielectromagnets with improved mechanical properties the hard magnetic powder of melt-spun ribbon Nd-Fe-B type MQP-D has been chosen. As the binder an epoxy resin with iron powder type ABM110.32 by Hogenas as a filler was used. The magnetic properties of dielectromagnets and their compressive strength were measured; table 5 shows the results.