Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Model matematyczny stanowiska do badania momentu elektromagnetycznego silników metodą reakcji stojana

100%

Pochanke A.

|

1999

|

tom Z. 201

171-182

PL

W pracy przedstawiono model matematyczny stanowiska do wyznaczania wartości chwilowej momentu elektromagnetycznego silników małej mocy metodą pomiaru siły reakcji stojana na czujnik dynamometryczny. Przeprowadzono przykładowe badania symulacyjne prowadzące do określenia wpływu wartości parametrów stanowiska na dokładność odwzorowania momentu elektromagnetycznego przez siłę reakcji stojana.

EN

The measurement of the electromagnetic torque of an electric motor is very important all the more since often this is the only way to get information about the instantaneous value of the torque. One of the methods is the method using the measurement of the angular displacement of the stator arm. For measuring this reaction of the stator the dynamometric transducers (usually piezoelectric devices) are used. The test stand realising this method is shown in Fig. 1. This is three-mass system with three degrees of freedom: angular positions of the stator, rotor and load. The dynamics equations of this system can be expressed in form (1). The operation of the test stand depends on the values of its parameters: moments of inertia, coefficients of viscosity dumping and torsional stiffnesses of the elements. On values of these parameters also depends difference between the real value of the electromagnetic torque and the instantaneous value of the torque measured by the piezoelectric device (the signal of this device is proportional to the angular displacement of the stator). The equations (1) were examined in the simulation model. The investigations were made for values of the parameters given in Table 1. The results of the simulations are shown in Fig. 2, where the thick line marks the real curve of the electromagnetic torque and the thin line marks the product of the angular displacement of the stator and the stiffness of the measuring device. The results of the simulations show that the values of the parameters of the test stand have the determined influence on the measurement of the motor torque.

2

What does the natural frequency of the mechanical system with the stepping motor depend on and how

100%

Pochanke A.

|

1999

|

tom Z. 201

145-154

EN

The resonance is an oscillatory phenomena which occurs at certain stepping speeds and disturbs the normal operation of the stepping motor. In order to avoid the resonance during the control of the motor it is necessary to know natural frequency of the system. This frequency is not a constant one and this paper is trying to describe factors that it depends on.

PL

Silniki skokowe należą do bardzo ważnej klasy dyskretnych urządzeń pozycjonujących: przetwarzają każdy elektryczny impuls sterujący w mechaniczne przemieszczenie. Charakter odpowiedzi mechanicznej silnika na skok sygnału elektrycznego zależy od wielu czynników np. od wartości i charakteru obciążenia, od sposobu zasilania itp. Przykładowo odpowiedź położenia kątowego, nieobciążonego i pozbawionego tłumienia wiskotycznego, układu mechanicznego z silnikiem skokowym na skok wymuszenia ma charakter oscylacyjny. W przypadku zasilania silnika impulsami o pulsacji zbliżonej lub równej pulsacji drgań własnych układu mechanicznego może wystąpić zjawisko rezonansu lub niestabilna praca. Znajomość pulsacji drgań własnych układu mechanicznego z silnikiem skokowym jest podstawowym warunkiem umożliwiającym ominięcie tych zjawisk w procesie sterowania. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń symulacyjnych pulsacji drgań własnych układu mechanicznego otrzymane na podstawie badania odpowiedzi położenia kątowego układu na pojedynczy skok wymuszający nowe położenie. Badanie przeprowadzono dla różnych kształtów charakterystyki kątowej momentu wymuszającego i dla różnych wartości skoku. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że pulsacja drgań własnych układu mechanicznego napędzanego silnikiem skokowym zależy od kształtu momentu wymuszającego (a zatem od konstrukcji magnetowidu silnika oraz od rozkładu i sposobu zasilania uzwojeń) oraz od wartości skoku podstawowego. Podane obliczenia należy traktować jako ilustrację opisanego procesu, gdyż rzeczywisty moment działający od strony silnika na układ mechaniczny ma najczęściej przebieg odbiegający od kształtów przyjętych do sytuacji.

3

Modele obwodowo-polowe pośrednio sprzężone silników bezstykowych z uwarunkowaniami zasilania

100%

Pochanke A.

|

1999

|

tom z. 110

3-115

PL

Przedmiotem rozprawy są modele matematyczne i symulacyjne zespołów napędowych z bezzestykowymi silnikami elektrycznymi, przeznaczone szczególnie do badania przebiegów chwilowych prądów i momentu elektromagnetycznego w zależności od sposobu zasilania i sterowania silnika o stałych cechach konstrukcyjnych i od konfiguracji części mechanicznej. Do grupy silników bezzestykowych zaliczono silniki skokowe, bezszczotkowe silniki prądu stałego, reluktancyjne silniki przełączalne oraz silniki synchroniczne. Przyjęto model obwodowy układu napędowego - model o parametrach skupionych, których wartości wyznaczono metodami polowymi, analitycznymi lub pomiarowymi. Założono, że wszystkie zbiory wartości parametrów skupionych modelu obwodowego wyznaczone są przed symulacją dynamiczną. Jeżeli wartości parametrów określane są metodami polowymi, to do modelu obwodowego przyjmowane są zbiory wartości uśrednionych wyznaczone wg rozkładu pól statycznych. Model ten nazwano obwodowo-polowym o sprzężeniu pośrednim, gdyż parametry całkowe związane z rozkładem pola magnetycznego wyznaczane są - dla zadanego zestawu wartości zmiennych niezależnych (prądów i położenia kątowego) - tylko jeden raz, a następnie, w postaci tablic wielowymiarowych, mogą być wykorzystywane wielokrotnie w procesie symulacji dynamicznej układu: obwody elektryczne-obwody mechaniczne. Badania wykazują, że ten rodzaj modeli jest obecnie najskuteczniejszym sposobem badania symulacyjnego układów napędowych z silnikami bezzestykowymi. Podstawą opracowanych modeli matematycznych było: - dla obwodu elektrycznego drugie prawo Kirchhoffa wraz z prawem Faradaya uzupełnione funkcjonalnym opisem napięciowych sygnałów zasilających, - dla obwodu mechanicznego drugie prawo Newtona wraz z zasadą d'Alemberta uzupełnione funkcjonalnym opisem momentu elektromagnetycznego. W rezultacie, opracowano pełne równania obwodowe silników bezzestykowych oraz trójma-sowego układu mechanicznego opisujące współczesny układ napędowy zasilany z układu półprzewodnikowego. W szczególności, opracowano pełne równania obwodowe czteropasmowego silnika reluktancyjnego oraz trój pasmowego silnika permasynowego: od równań ogólnych, zawierających wielowymiarowe funkcje strumieni skojarzonych wyznaczonych metodą polową, do równań uproszczonych analitycznych, w których przyjmuje się stałość indukcyjności i stałość strumienia magnesu trwałego. Opracowano także oryginalne modele matematyczne silników reluktancyjnego i permasynowego przeznaczone do tworzenia modeli symulacyjnych tych silników w szczególnych stanach przewodzenia prądu. Rozwinięto funkcjonalne modele matematyczne silnika permasynowego trójpasmowego, łącznie z układem zasilania przy połączeniu pasm uzwojenia w gwiazdę lub w trójkąt. Podano przykłady obliczeń parametrów całkowych otrzymanych w wyniku analizy rozkładu pola magnetycznego. Przeprowadzono badania symulacyjne wybranych układów napędowych, które potwierdziły uniwersalność i przydatność opracowanych modeli.

EN

The topic of the dissertation is mathematical and simulation models of drive units with brushless electric motors. The models are designed largely for the examining the momentary course of electric currents and electromagnetic torque depending on the method of feeding and steering the motor that has fixed construction features, and depending on the configuration of the mechanical component. The group of brushless motors includes stepping motors, brushless DC motors, switched reluctance motors and synchronous motors. In the dissertation a drive unit circuit model is assumed with lumped parameters and the values of those parameters calculated according to field, analytic or measuring methods. It is also assumed that all values of the lumped parameters of the circuit model are calculated before the dynamic simulation. If the values of the parameters are established with field methods, then the circuit model receives the sets of mean values calculated according to the distribution of static fields. The model has been called an indirectly coupled circuit-field model because the integral parameters related to the distribution of the magnetic field are calculated only once (for a given set of independent variables of currents and angular locations). These parameters can then be used many times in the form of multidimensional tables in the process of the dynamic simulation of the block of mechanical and electrical circuits. The research shows that this kind of model is now the most efficient way of simulational examination of drive units containing brushless motors. The bases for the described mathematical models are as follows: - for the electric circuit, Kirchhoffs second law together with Faraday's law complemented with a functional description of the voltage power signals, - for the mechanic circuit, Newton's second law together with d'Alembert's principle complemented with a functional description of the electromagnetic torque. As a result, full circuit equations for brushless motors and three-mass mechanical system are given. They describe a modern drive unit fed from a semiconductor system. The paper presents full circuit equations in detail for a four-phase reluctance motor and a three-phase permanent magnet motor. It describes general equations including multidimensional functions of flux linkages calculated by the field method, it then presents simplified analytic equations, in which the constant inductance and the constant permanent magnet flux are assumed. The paper describes original mathematical models of reluctance and permanent magnet motors designed for the creation of simulation models of these motors in special states of the conduction of electric current. The paper develops functional mathematical models of three-phase permanent magnet motors together with the feeding units when the phase winding has a wye or delta arrangement. There are examples of the calculations of integral parameters resulting from the analysis of the magnetic field distribution. The dissertation closes with simulation experiments of chosen drive units. The research proves the universal character and usefulness of the described models.

4

Moment silników bezzestykowych z magnesami trwałymi w stanie bez prądu

100%

Pochanke A.

|

2001

|

tom Z. 208

131-141

PL

W pracy przeprowadzono analizę wpływu zmienności punktu pracy magnesu trwałego na charakterystyki kątowe momentu elektromagnetycznego silników bezzestykowych, a w szczególności badano problematykę występowania i obliczania momentu, gdy silniki znajdują się w stanie bez prądu. Przedstawiono wyniki obliczeń symulacyjnych wpływu skosu magnesów wirnika na tętnienia momentu wypadkowego. Wykazano teoretyczne możliwości całkowitej redukcji tych tętnień.

EN

In a permanent magnet motor the basic electromagnetic torque is generated as the result of the interaction of the permanent magnet flux with the magnetomotive force of the armature. The interaction between the rotor magnets and the slotting on the stator causes the periodical variations of the permanent magnet flux. This causes the ripple of the total electromagnetic torque which have two fundamental components. The first component of the torque ripple is proportional to magnetomotive force of the armature. The second component which exists even in the absence of the stator currents, results from the modulation of the permanent flux and is called cogging torque or detent torque. The torque ripple causes additional losses, mechanical vibrations and noise. The variation of the permanent magnet flux is an obstruction in realizing constant speed control or high accuracy of position control. There are several methods for reduction of this variation of the permanent magnet flux, but one of the most effective techniques for minimization of this undesirable phenomenon is stator slot skewing or skewing the rotor magnetic field distribution via either skewed rotor magnets or skewed magnetization. In this paper the influence of skewing the rotor field distribution - via skewed mounting of discrete magnet segments on the rotor - on the cogging torque and on the ripple of the total electromagnetic torque is investigated. The finite element method has been used to calculate the magnetic field distribution and the total torque has been calculated using the Maxwell stress method. The cogging torque has been also calculated using the method of the magnetic co-energy variation.

5

Mikrosyn jako silnik momentowy

100%

Pochanke A.

|

2009

|

tom R. 77, nr 5

43-46

PL

Podjęto próbę oceny konstrukcji elektromagnetycznej mikrosyna do zastosowania w charakterze silnika momentowego zasilanego prądem stałym.

EN

The paper presents a proposal of electromagnetic structure of microsyn that could be applied as a dc operated torque motor.

6

Oddziaływanie elektromechaniczne w systemie napędowym z silnikiem skokowym

63%

Pochanke A. , Szolc T.

|

2011

|

tom R. 87, nr 11

64-67

PL

W pracy przedstawiono model matematyczny do badania dynamicznego oddziaływania między częściami elektromechanicznymi w systemie napędowym z hybrydowym silnikiem skokowym. W przypadku takiego systemu musi być zapewniony precyzyjny ruch obrotowy, dlatego już w procesie projektowania trzeba przewidzieć i uwzględnić efekt sprzężenia elektromechanicznego, a można to uczynić jedynie z wykorzystaniem dostatecznie dokładnych modeli matematycznych układu mechanicznego i silnika napędowego. Z przeprowadzonych obliczeń symulacyjnych wynika, że wpływ oddziaływania elektromechanicznego na właściwości systemu napędowego z silnikiem skokowym może być znaczne.

EN

In the paper there is studied dynamic interaction between electromechanical parts of the precise micro-drive system driven by the hybrid stepping motor. Since in such a case a possibly exact rotational motion of the mechanism must be assured, it is necessary to use sufficiently accurate models of the drive system and the electric motor, where dynamic electromechanical coupling effects are going to be taken into consideration. So that models are presented. From the computational results it follows that there is observed significant influence of the electromechanical coupling on the performance of the drive system driven by stepping motor.