Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wolnoobrotowe generatory synchroniczne wzbudzane magnesami trwałymi o uzwojeniach skupionych

Zieliński P., Schoepp K.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2006

|

Vol. 59, nr 26

3-14

PL

W artykule przedstawiono krótką charakterystykę maszyn synchronicznych wielobiegunowych wzbudzanych magnesami trwałymi o uzwojeniach skupionych. Uzwojenia skupione charakteryzują się tym. że ich cewki mają minimalną rozpiętość - każda obejmuje tylko jeden ząb. Przy użyciu dwuwymiarowej analizy polowej obliczono podstawowe parametry czterech wybranych modeli maszyn o jednakowej liczbie biegunów i takich samych głównych wymiarach. Poszczególne modele różniły się szerokością nie uzwojonych zębów i rodzajem uzwojenia. Porównywano ich moce maksymalne, zawartość wyższych harmonicznych w przebiegach indukowanych napięć fazowych, oraz występowanie pasożytniczych momentów reluktancyjnych. Największą moc maksymalną wykazuje model o jednakowych zębach i uzwojeniu dwuwarstwowym.

EN

The paper presents a brief description of the multi-polar low-speed permanent magnets synchronous machines with concentrating windings. Coils of the concentrated windings have the smallest possible spans - each embracing only one stator tooth. Four selected machine models of equal pole-number and of the same main dimensions were analyzed. They differed in width of their unwound teeth and of the type of winding. 2-D field analysis program has been used to calculate the main models parameters, maximum power, voltage harmonics and cogging torques. The model of equal teeth and with two-layer winding appeared to have the largest capacity of all considered cases.

2

Urządzenie elektromagnetyczne do prostowania i napinania blach poszycia wagonów i lokomotyw

Schoepp K., Antal L., Zieliński P.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2005

|

Vol. 58, nr 25

175-182

PL

Nowa koncepcja elektromagnetycznego prostowania i napinania dużych powierzchni blach stalowych stanowiących poszycia pudeł wagonów i lokomotyw, wymagała zaprojektowania specjalnego urządzenia, którego główną część składową stanowi elektromagnes o bardzo dużej powierzchni roboczej i o dużej sztywności. Pierwszy projekt takiego urządzenia, prostującego blachy o grubości do 2 mm został wykonany w Zakładzie Maszyn Elektrycznych Instytutu, a następnie wdrożony do produkcji wagonów we Wrocławskiej Fabryce Wagonów "Pafawag". Skuteczna i bezawaryjna eksploatacja tego urządzenia zachęciła producenta do zastosowania podobnego, prostującego blachy o grubości do 4 mm. Projekt elektromagnesu dla takiego urządzenia został również opracowany w Instytucie i obecnie jest z powodzeniem wykorzystywany w przemyśle przy produkcji elektrowozów. W niniejszej pracy przedstawiono krótki opis zastosowanej metody prostowania i napinania, wraz z charakterystyką obydwu zaprojektowanych elektromagnesów. Omówiono również efekty ich pracy.

EN

A new technology for straightening and stretching of large steel sheets being a sheathing of railway cars and locomotives needed a design of special device with an electromagnet of very large working surface and very high rigidity. The first design of such a device was meant for steel sheathings of 2mm thick and it was made in Electrical Machines Section of the Institute and realized in "Pafawag" of Wroclaw, where it was operating for a very long time without any major failures. This encouraged the producer to use the similar device for thicker sheathing of 4mm. Such a device has been designed in the Institute an successfully used in fabrication of railway cars and locomotives. The brief characteristic of the method of straightening and stretching and characteristics of both designed electromagnets has been presented in the paper.

3

Wyniki badań laboratoryjnych dwustopniowego generatora synchronicznego o magneśnicy swobodnej

Zielinski P., Schoepp K.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2004

|

Vol. 56, nr 24

3-16

PL

W artykule przedstawiono zasadę działania i krótki opis konstrukcji modelu fizycznego wolno-obrotowego dwustopniowego generatora synchronicznego z magneśnica swobodną. Generatory dwustopniowe mogą znaleźć zastosowanie jako generatory w elektrowniach wiatrowych pracujących bezpośrednio na sieć, bez potrzeby stosowania przekładni mechanicznych. Przeanalizowano zjawisko samosynchronizacji magneśnicy swobodnej w czasie rozruchu generatora, oraz wpływu parametrów uzwojeń wirnika na wartość momentu synchronizującego, wytwarzanego w wewnętrznej szczelinie magneśnicy. Załączono wyniki badań laboratoryjnych modelu generatora pracującego samotnie, przy różnych częstotliwościach, oraz na sieć sztywną. Wynika z nich, że wyposażenie drugiego stopnia maszyny w magneśnicę swobodną sprawiło dużą obniżkę zmienności napięcia generatora oraz wzrost jego sprawności. Obserwuje się wzrost mocy maksymalnej oraz sprawności ze wzrostem prędkości obrotowej.

EN

The paper gives the principle of operation and a brief description of construction of the test model of the two-stage synchronous generator with freewheeling magnets. Due to a doubled output voltage frequency, the two-stage generator may be considered for application as a directly driven low-speed alternator for the grid-connected wind-power plants. A small 150 rpm Iaboratory model of the generator was tested. The auto-synchronizing of the freewheeling magnets, during the generator starting, was simulated and tested practically - some factors improving infallibility of that process arc indicated. The results of the generator load tests, at lonely operation and when connected to the grid, show improvement in machine voltage regulation and efficiency. An inner pull-out torque of the magnets was found not satisfactory. The analysis shows that a high value of resistance-to-reactance ratio of the rotor windings (typical of small, permanent magnet excited machines) is accountable for it. It was observed that the pull-out torque, within investigated speed region {150-300 rpm), is almost linearly proportional to the speed, thus the pull-out power is proportional to the square of the generator speed.

4

Wolnoobrotowy, dwustopniowy generator synchroniczny z magneśnicą swobodną

Schoepp K., Zieliński P.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2003

|

Vol. 54, nr 23

3-14

PL

Przedstawiona w artykule konstrukcja wolnoobrotowego dwustopniowego generatora synchronicznego z magneśnicą swobodną z magnesów trwałych jest rozwinięciem koncepcji dwustopniowego generatora synchronicznego. Zachowana jest podstawowa właściwość maszyny dwustopniowej polegająca na tym, że częstotliwość napięcia wyjściowego jest dwukrotnie większa niż w maszynach konwencjonalnych, o takiej samej prędkości i liczbie biegunów, co sprawia, że możliwe są konstrukcje wolnoobrotowe takich maszyn o odpowiednio mniejszych średnicach. Maszyny takie mogą znaleźć zastosowanie jako generatory w elektrowniach wiatrowych pracujących bezpośrednio na sieć, bez potrzeby stosowania przekładni mechanicznych. Wyposażenie drugiego stopnia maszyny w magneśnicę, wirującą swobodnie między stojanem a wirnikiem drugiego stopnia sprawia, że generator zyskuje szereg zalet. Magneśnica swobodna spełnia tu zarówno rolę kompensatora mocy biernej jak i układu tłumiącego drgania powodowane zmianami momentu napędowego turbiny wiatrowej. Dużo mniejsza jest zmienności napięcia generatora. W artykule przedstawiono opis modelu generatora i wyniki wstępnych badań laboratoryjnych.

EN

The slow-speed two-stage synchronous generator with freewheeling magnets presented in the paper evolves from the concept of two-stage generator. The basic feature of two-stage generators is that their output voltage frequency is doubled. This make possible to build the slow-speed synchronous machines of correspondingly smaller diameters. This kind of machines could be applied as generators in windpower plants, coupled directly to the system, without speed-up gears. Provision of the second stage of the generator with the freewheeling permanent magnets, rotating freely between the stator and rotor of the second stage, introduces some advantages. The freewheeling magnets plays a role of a compensator of reactive power as well as of damping system suppressing vibrations caused by the wind-turbine. The principle of the generator operation and some problems of self synchronizing are discussed. Description of a physical model and results of initial tests are included.

5

Low-speed two-stage synchronous generator for wind power plants

Schoepp K., Zieliński P.

Archives of Electrical Engineering

|

2002

|

Vol. 51, nr 2

189-201

EN

A two-stage synchronous generator (TSSG) described in the paper is proposed as a directly driven converter for a wind power plant. The first stage of TSSG is a synchronous generator excited by surface-mounted high-energy permanent magnets. The second stage is built similarly as a rotor-wound induction machine. Both stages are coupled mechanically and electrically. Due to a double frequency transformation taking place in TSSG, the machine pole-pairs number could be reduced two or even more times, and as a result, the machine overall diameter would be reduced as well. Another advantage of such an arrangement, compared to a conventional synchronous generator of the same rating, is much smaller volume of the permanent magnet material used which decreases the machine capital cost. A simplified equivalent circuit has been used for the generator performance analysis. An expression for a maximum power generated by TSSG as a function of the main reactances and of the pole numbers of both machine stages as well as of the permanent magnets length was developed. The proportion in which both machine stages contribute to mechanical-to-electrical energy conversion was established. The results of evaluation of the maximum power are presented in graphic form.

PL

Dwustopniowy generator synchroniczny, opisany w artykule, jest proponowany do zastosowania w elektrowniach wiatrowych pracujących bezpośrednio na sieć sztywną i nie wymagających przekładni mechanicznych. Pierwszy stopień generatora stanowi generator synchroniczny wzbudzany magnesami trwałymi. Drugi stopień jest zbudowany podobnie jak maszyna indukcyjna z uzwojonym wirnikiem. Wirniki obydwu stopni maszyny są ze sobą połączone zarówno mechanicznie jak i elektrycznie w taki sposób, że maszyna indukcyjna pracuje przy poślizgu s większe albo równe 2. Dzięki podwójnej przemianie częstotliwości jaka zachodzi w maszynie, jej liczba biegunów może być zredukowana dwa lub więcej razy, co pozwala na proporcjonalne zmniejszenie średnicy zewnętrznej generatora. Analizę pracy maszyny przeprowadzono na podstawie opracowanego, uproszczonego schematu zastępczego. W pracy przedstawiono uzyskane zależności na moc maksymalną generatora w funkcji głównych reaktancji i liczb par biegunów obydwu stopni oraz w funkcji długośći magnesów trwałych. Ustalono proporcje, w których poszczególne stopnie generatora uczestniczą w przemianie energii mechanicznej na elektryczną. Wyniki analizy zostały zaprezentowane w postaci wykresów.

6

Dwustopniowy generator synchroniczny

Schoepp K., Zieliński P.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2000

|

Vol. 50, nr 22

172-180

PL

Przedstawiono koncepcję konstrukcji, zasadę działania oraz uproszczoną analizę pracy dwustopniowego generatora synchronicznego, wzbudzanego magnesami trwałymi Częstotliwość napięcia wyjściowego generatora, którą można uzyskać, jest ponad dwukrotnie większa niż w tradycyjnej maszynie o takiej samej liczbie biegunów magneśnicy, toteż może on znaleźć zastosowanie jako generator wolnoobrotowy.

EN

Construction and principle of operation of the two-stage synchronous generator is described in the paper. A terminal voltage frequency of the generator is over two times higher then that of conventional machines of the same pole number. It makes that type of machine suitable for low-speed applications such as in small ecological hydro- or wind-power plants.

7

Prądnice synchroniczne o magnesach trwałych z rozszczepionymi biegunami

Zieliński P., Schoepp K.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn i Napędów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Monografie

|

1999

|

Vol. 46, nr 12

59--59

PL

Przedmiotem opracowania są wolnoobrotowe prądnice synchroniczne wzbudzane magnesami trwałymi, przeznaczone do pracy w małych elektrowniach wiatrowych i wodnych bez konieczności stosowania przekładni mechanicznych. Docelowe prędkości prądnic odpowiadające częstotliwości 50 Hz wynoszą 30-50 obr/min. Analizowano ograniczenia, jakie wykazują maszyny konwencjonalne, realizowane jako wolnoobrotowe. Wybrano topologię maszyn synchronicznych o rozszczepionych biegunach (MSRB) jako najbardziej przydatną w konstrukcjach wolnoobrotowych. Topologia MSRB umożliwia budowę maszyn o bardzo małych podziałkach biegunowych i o dużych wartościach obciążenia liniowego, niemożliwych do uzyskania w konstrukcjach tradycyjnych. Zdefiniowano kryteria przynależności do tej topologii oraz usystematyzowano liczne odmiany konstrukcyjne znane w literaturze. Przeprowadzona analiza dotyczy głównie maszyn cylindrycznych o strumieniu podłużnym, wzbudzanych magnesami trwałymi. Zbadano wpływ liczby biegunów magneśnicy i liczby biegunów globalnych twornika na parametry maszyn oraz określono wpływ proporcji wymiarowych magneśnicy na wydajność maszyn i stopień wykorzystania materiału magnesów trwałych. Analizowano pracę MSRB jako prądnicy pracującej na sieć wydzieloną, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu dużej, charakterystycznej dla tych maszyn, wartości reaktancji oddziaływania twornika. Zaproponowano szeregowo-boczny układ baterii kondensatorów służący do kompensacji oddziaływania twornika i związanej z nim zmienności napięcia. Przedstawiono opisy konstrukcji wykonanych modeli oraz wybrane wyniki ich badań laboratoryjnych.

EN

Low-speed permanent-magnets synchronous machines investigated in the paper are proposed for generators in small ecological wind-and hydropower-plants. The nominal speed range of such generators, required to eliminate the necessity of gear-boxes, is from 30 to 50 r.p.m. (at the frequency of 50 Hz). Some limitations of the conventional synchronous machines, designed as low-speed machines, have been pointed out. A new electrical machine topology, termed as Split-Poles Synchronous Machines (SPSM), has been selected for that purpose. The definition of that topology has been given and numerous types of machines, described in the literature and belonging to this topology, have been systematized. Characteristic feature of the split-poles machines is that their specific output is directly proportional to the pole-pairs number. Very small pole-pitches and comparatively high electric loading, not feasible in conventional machines, could be applied in the SPSM designs. The investigations were focused mainly on the cylindrical machines of longitudinal flux with the permanent magnet excitation. The effect of the field magnet pole-pairs number and global (armature) pole-pairs number upon the SPSM parameters was analyzed. The effect of the field magnet dimensional proportions on the machine specific output and on the permanent magnet material volume was calculated. The performance of SPSM as a lonely operating generator was analyzed, with special attention paid to high values of the armature reactance and the voltage regulation, which appears to be characteristic of this type of machines.