MINIMALIZÁCIA ZVLNENIA MOMENTU KONŠTRUKČNOU ÚPRAVOU SPÍNANÉHO RELUKTANČNÉO MOTORA

Transcription

1 MIIMALIZÁCIA ZVLEIA MOMET KOŠTRKČO ÚRAVO SÍAÉHO RELKTAČÉO MOTORA obík, D. Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, Katedra výkonových elektrotechnických systémov, bobik.dusan@post.sk Abstrakt: Úlohou tohto článku je informovať o problematike spínaného reluktančného motora, zoznámenie sa so základnými parametrami a charakteristikou a popisuje základné využitie spínaného reluktančného motora. Kľúčové slová: spínaný reluktančný motor, odpor vinutia, počet závitov, -H charakteristika. 1. ÚVOD rincíp spínaného reluktančného motora (SRM) bol objavený roku 1838, ale nemohol byť realizovaný v plnom výkone až do čias, kedy nastal rýchly rozvoj výkonovej elektroniky. V 60-tych rokoch rozvoj uvedených oblastí umožnil zlepšiť SRM jeho vlastnosti na úroveň, ktorú možno porovnať s jednoduchými striedavými, jednosmernými alebo bezkefovými pohonmi. Je ťažké s určitosťou povedať kedy vznikol pojem spínaný reluktančný, ale jedna z prvých citácií je v asarovi (1969), ktorý použil tento pojem vo vzťahu k diskovému motoru, ktorý používa spínaný jednosmerný prúd. rofesor.j. Lawrenson (1980) bol vari prvým, ktorý prevzal tento výraz vo vzťahu k motoru s radiálnou vzduchovou medzerou [1]. SRM má veľmi jednoduchú konštrukciu. Rotor aj stator majú vyjadrené póly a sú vrstvené. Má veľmi jednoduché vinutie na statore. Rotor je bez vinutia a bez magnetov a celý vyvíjaní moment je reluktančný. Existujú dva rozdiely, ktoré odlišujú SRM od hociktorého iného motora s premenlivou reluktanciou. rvý rozdiel je ten, že uhol vedenia fázového prúdu je riadený a synchronizovaný s polohou rotora, čo sa obvykle uskutoční pomocou snímača polohy rotora. V tomto smere je SRM presne taký, ako bezkefový jednosmerný motor z permanentnými magnetmi, ale odlišuje sa od krokového motora, ktorý býva obyčajne napájaný obdĺžnikovým fázovým prúdom bez spätnej väzby o polohe rotora. Druhý rozdiel je ten, že SRM je konštruovaný pre vysokú účinnosť premeny výkonu premeny výkonu pri vysokých rýchlostiach, čo je porovnateľné s bezkefovým jednosmerným motorom z permanentnými magnetmi. Krokový motor na rozdiel od toho je konštruovaný ako momentový motor s obmedzeným rozsahom rýchlosti. Hoci sa zdá, že to nie je podstatný rozdiel, vedie to k základným rozdielom v geometrii, výkonovej elektronike a riadení [2]. V poslednom čase silne rastie záujem o pohony so SRM. Záujem je v oblasti malých, ale aj veľkých výkonov v rôznych oblastiach priemyslu. Ako príklad [1] sú uvedené paletový vozík výkonu 2 kw na 24 V (obr. 1a) a veľkokapacitný nakladač v povrchových baniach o výkone približne 400 W na každé koleso (obr. 1b). Tento záujem vyplýva z veľmi dobrých vlastností SRM v porovnaní s ostatnými druhmi pohonov, najmä s pohonmi striedavými. Medzi výhody patria: jednoduchosť (jednoduchá konštrukcia), nízka cena, ktorá vyplýva z toho, že rotor nemá žiadne vinutie, resp. magnety, účinné chladenie motora, pretože všetky vinutia sú len na statore, použitie pre oblasť vysokých rýchlostí, pretože rotor neobsahuje komutátor, krúžky ani uhlíky, malé zotrvačné hmoty a vysoký pomer momentu a zotrvačných hmôt, jednoduché výkonové meniče pre napájanie, vyznačujúce sa vysokou účinnosťou (hospodárnosťou) a spoľahlivosťou, pričom sa vo fáze motora vyžaduje prúd len jednej polarity, široký rozsah riadenia uhlovej rýchlosti, výborná riaditeľnosť (ovládanie), nehrozí priamy skrat vo vetve meniča, lebo vo všetkých meničoch pre reluktančné motory je vinutie fázy v sérii s hlavnou výkonovou súčiastkou. 1

2 Tieto hlavné výhody stimulujú výskumnú aktivitu s cieľom využiť tento pohon v širokej škále aplikácií a výkonov v priemysle. ohony so SRM nachádzajú využitie v letectve, samočinných pohonoch, pre pohon ventilátorov, čerpadiel, zariadení v domácnosti, obrábacích strojov a trakčných zariadení. Typický rez SRM 6/4 pólov je na obr. 2a a vyobrazenie statora (magnetický a elektrický obvod) a rotora je na obr. 2b, pričom tu ide o SRM 12/8 pólový [3]. a) b) Obr. 1. ríklady použitia pohonov so SRM a) paletový vozík výkonu 2kW na 24V b) veľkokapacitný nakladač v povrchových baniach a) b) Obr. 2. Spínaný reluktančný motor a) typický rez SRM 6/4 pólov b) vyobrazenie statora (magnetický a elektrický obvod) a rotora SRM 12/8 pólov 2. ZMERAIE ARAMETROV A ROZMEROV Základné merania parametrov a rozmerov robíme na SRM. Medzi základne parametre patrí meranie odporu vinutia, počtu závitov a meranie -H charakteristiky. Štítkové hodnoty meraného SRM: typ SR 40, 3x10 V, 28,5 A, otáčky max rpm, rok výroby:

3 2.1 Meranie odporu vinutia Tab. 1. Meranie odporu vinutia A C R (Ω) I (A) (mv) Cievky sú zapojené paralelne, preto: R1. R2 R1 R c = =, (1) R + R 2 1 R 2 I 2 =, (2) Odpor jednej cievky bude pre: fázu A: R=0,023745Ω, fázu : R=0,020765Ω, fázu C: R=0,02275Ω. 2.2 Meranie počtu závitov Tab. 2. Meranie počtu závitov c (V) p (V) C = C, (3). C C =, (4) kde je: C počet závitov hlavnej cievky, počet závitov pomocnej cievky, C napätie na hlavnej cievke, napätie na pomocnej cievke, počet závitov hlavnej cievky C =50, počet závitov pomocnej cievky = Meranie -H charakteristiky Tab. 3. Meranie -H charakteristiky I (A) (V) I (A) (V)

4 mfe = i 4,44. f.. S, (5) p H 2.( 1. I H. δ ) C m δ mfe =, (6) ls H = δ δ μ, (7) O δ = mfe, (8) l S lsdo.. I.δ (9) Tab. 4. Výpočet parametrov pre -H charakteristiku mfe (T) H mfe (A.m -1 ) Meranie rozmerov motora Obr. 3. -H charakteristika, =f(h) Tab. 4. Rozmery motora Stator R 1 =41,5 (mm) R 2 =34 (mm) R 3 =21,5 (mm) l Fe =50 (mm) jarmo=12 (mm) Rotor D vonk =21,25 (mm) D vnutor =13,45 (mm) Rozmer polu vonk=11,8 (mm) Rozmer polu vnutor=12,4 (mm) R hriadel =6,5 (mm) 4

5 Obr. 3. rierez SRM 3. ZÁVER a základe vyššie uvedeného je možné považovať SRM za konkurencieschopný ku klasickým jednosmerným a striedavým motorom. 4. LITERATÚRA [1] Miller, T. J. E.: rushless ermanent-magnet and Reluctance Motor Drives. Oxford Science ublication, [2] Hrabovcová, V., Janoušek, L., Rafajdus,., Ličko, M.: Moderné elektrické stroje, IS [3] 5