1. Reluktančný synchrónny motor (RSM, SynRM)
Merali ste ho?
Reálny SynRM: pôvodný rotor (vľavo), stator (v strede), nový rotor (vpravo).

2. Niečo na úvod o RSM
RSM je trojfázový elektrický motor s magneticky anizotropnou rotorovou štruktúrou, čo v praxi znamená, že rotor má v jednotlivých osiach rozdielnu magnetickú vodivosť, čím sa vytvárajú na rotore póly. Dobrá magnetická vodivosť znamená vysokú indukčnosť (d) a naopak zlá magnetická vodivosť znamená malú indukčnosť (q).
RSM je elektrický stroj s vyjadrenými pólmi na rotore, ale v porovnaní s klasickým synchrónnym motorom nemá na rotore budenie.
Na premenu elektrickej energie na mechanickú využíva princíp reluktančného momentu, ktorý je úmerný rozdielu synchrónnych indukčností v d- a q- osi.
V ustálenom stave sa točí synchrónnymi otáčkami, ktoré sú dané frekvenciou napájacej siete (frekvenciou meniča) a počtom pólových dvojíc:
pouzitie
V porovnaní s ASM dosahuje horšie hodnoty účinníka, ale vďaka moderným konštrukciám rotora a zvládnutiu vektorového riadenia sa tento rozdiel zmazáva.
Ilustračný obr. rotora RSM s bariérami

3. Konštrukcia RSM
Stator- rovnaký ako ASM alebo SM, dutý valec, skladaný z plechov, drážkovaný po vnútornom obvode, v drážkach je uložené rozložené trojfázové vinutie napájané trojfázovou sústavou súmerných napätí. Stator RSM nemá vyjadrené póly
Rotor- má vyjadrené póly- má rozdielnu reluktanciu v osi d a q, skladaný z plechov, nemá budenie
Podľa spôsobu skladania (vrstvenia) rotorových plechov delíme RSM na:
Radiálne vrstvené – plech je položený v smere rádiusu a plechy sú uložené za sebou v smere osi (ako pri ASM).
V prípade radiálnej konštrukcie rozlišujeme klietkové a bezklietkové.
Axiálne vrstvené - plech je položený v smere osi a plechy sú na seba naukladané v smere rádiusu.

4. Možné konštrukčné riešenia rotora RSM
Podľa spôsobu skladania plechov (vrstvenia) môžu byt RSM:
a) radiálne vrstvené (a,b,c,d,e)
b) axiálne vrstvené (f)
Podľa toho, či je na rotore klietka:
a) klietkové (a,b,c)
b) bezklietkové (d,e,f)

5. Tu vyšetrované rotory RSM
b) c)
Priečny rez rotora:
pôvodného ASM
RSM vyrobeného z a) (pozri titulnú stranu rotor vľavo)
axiálne vrstveného (pozri titulnú stranu rotor vpravo)
viacbarierového RSM
jednobarierového (tu vyšetrovaného motora)
d) e)
Zdroj: HRABOVCOVÁ, V., JANOUŠEK, L., RAFAJDUS, P., LIČKO, M.: Moderné elektrické stroje, EDIS – vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2001

6. Princíp tvorby reluktančného momentu
Reluktancia - magnetický odpor v uzavretom magnetickom obvode
Objekt A a B
Zdroj: MOGHADDAM, R.R.: Synchronous reluctance machine (SynRM) in variable speed drives (VSD) applications, thesis, Stockholm, 2011

7. Vyvíjaný reluktančný moment
Charakteristika M = f (ϑL) RSM, Rs=0
Rovnica pre reluktančný moment RSM: L
Zdroj: HRABOVCOVÁ, V., JANOUŠEK, L., RAFAJDUS, P., LIČKO, M.: Moderné elektrické stroje, EDIS – vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2001

8. Rozbeh s klietkovým rotorom
Ak má rotor RSM rozbehovú klietku, po pripojení na sieť sa rozbieha ako ASM a v oblasti synchrónnych otáčok vpadne do synchronizmu
Charakteristika M = f (s) RSM (bez zohľadnenia rotorovej asymetrie)
Maximálny moment RSM (ak Rs=0):
Maximálny moment ASM (ak Rs =0):
Zdroj: HRABOVCOVÁ, V., JANOUŠEK, L., RAFAJDUS, P., LIČKO, M.: Moderné elektrické stroje, EDIS – vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2001

9. Skok RSM do synchronizmu
V blízkosti synchrónych otáčok pôsobia na rotor nasledovné momenty:
Záťažový moment Mzt
Asynchrónny urýchľujúci moment Ma, v blízkosti synchrónnych otáčok ho považujeme za lineárny
Synchrónny moment
Dynamický moment L
Úspešná synchronizácia závisí od :
Momentu záťaže Mzt
Momentu zotrvačnosti J
Počtu pólov p
Maximálneho momentu RSM Mmax
Frekvencie siete
Podrobnejšie na: HRABOVCOVÁ, V., JANOUŠEK, L., RAFAJDUS, P., LIČKO, M.: Moderné elektrické stroje, EDIS – vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2001

10. Asynchrónny moment v oblasti polovičných synchrónnych otáčok
V dôsledku rotorovej asymetrie vykazuje točivý moment RSM počas asynchrónneho rozbehu v oblasti polovičných synchrónnych otáčok určitú anomáliu. Pod polovičnými synchrónnymi otáčkami sa vyskytuje prírastok momentu a nad polovičnými synchrónnymi otáčkami náhly úbytok momentu.
Veľkosť úbytku momentu nad polovičnými synchrónnymi otáčkami závisí od veľkosti rotorovej asymetrie. V prípade veľkej záťaže sa motor nemusí rozbehnúť na synchrónne otáčky a ostane visieť na polovičných otáčkach. V prípade malej rotorovej asymetrie je tento jav zanedbateľný.
Podrobnejšie na: HRABOVCOVÁ, V., JANOUŠEK, L., RAFAJDUS, P., LIČKO, M.: Moderné elektrické stroje, EDIS – vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2001

11. Náhradná schéma RSM s rozbehovou klietkou nakrátko
Náhradná schéma RSM s rozbehovou klietkou nakrátko v pozdĺžnom (d) a priečnom (q) smere
Definuje sa sklz ako v asynchrónnom motore. V ustálenom stave sklz s=0, rotorová klietka sa neuplatní.

12. Náhradná schéma RSM bez rozbehovej klietky nakrátko
RSM bez rozbehovej klietky je potrebné rozbiehať pomocou iného pohonného stroja, alebo frekvenčne pomocou frekvenčného meniča.

13. Matematický model bezklietkového RSM
Napäťové rovnice statora:
Rovnice spriahnutých magnetických tokov statora:
Rovnica pre moment RSM:
Mechanická rovnica:

14. Matematický model klietkového RSM
Rovnica pre moment RSM:
Napäťové rovnice statora:
Napäťové rovnice rotora:
Rovnice spriahnutých magnetických tokov statora:
Mechanická rovnica:
Rovnice spriahnutých magnetických tokov rotora:

15. Fázorový diagram RSM v ustálenom stave
S uvažovaním Rs
ϑL – uhol medzi vektorom statorového napätia Us a osou q (záťažový uhol)
φ – fázový posun medzi US a IS
β – uhol medzi fázorom statorového prúdu IS a osou d
Zdroj: HRABOVCOVÁ, V., JANOUŠEK, L., RAFAJDUS, P., LIČKO, M.: Moderné elektrické stroje, EDIS – vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2001

16. Vplyv Rs na veľkosť a priebeh momentu
Charakteristika M= f (ϑL) s uvažovaním Rs
Rs možno zanedbať iba pri “veľkých” RSM
Zdroj: HRABOVCOVÁ, V., JANOUŠEK, L., RAFAJDUS, P., LIČKO, M.: Moderné elektrické stroje, EDIS – vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2001

17. Porovnanie vlastností RSM s radiálne a axiálne vrstveným rotorom – meranie naprázdno
Štítkové údaje meraného motora:
400W Y/D 220/380V 3,5/2,0A nN = 1500ot/min f=50Hz IP54
Parameter
Radiálne vrstvený rotor a)
Axiálne vrstvený rotor b)
Menovité Napätie U0N
380 V zdr
380V zdr
Prúd naprázdno I0N
1,84 A
1,46A
Straty naprázdno ΔP0N
126,9 W
178,8W
účinník naprázdno cos φ0N
0,139
0,200
Mechanické straty Pmech
12 W
15W
Synchrónna indukčnosť v osi d Ld z merania naprázdno
359,7mH
465,5 mH
Stav naprázdno :
pozri titulnú stranu:
rotor vľavo
rotor vpravo
a) b)
Zdroj: HRABOVCOVÁ, V., LIČKO, M.: Reluktančný synchrónny motor, EDIS – vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2001

18. Pôvodný radiálne vrstvený rotor Nový axiálne vrstvený rotor
Porovnanie vlastností RSM s radiálne a axiálne vrstveným rotorom – zaťaženie
Štítkové údaje meraného motora:
400W Y/D 220/380V 3,5/2,0A nN = 1500ot/min f=50Hz IP54
Pôvodný radiálne vrstvený rotor
Nový axiálne vrstvený rotor
Statorový prúd Ifs [A]
2,0
1,5
Výkon [kW]
0,39267
0, (nárast o 80 %)
0,3925
Účinník cos ϕ [-]
0,4393
0,7186 (nárast o 63,57 %)
0,585 (nárast o 13,3 %)
Účinnosť η [%]
66,77
73,48 (nárast o 10 %)
67, (nárast o 0,6 %)
Pri zaťažení sa porovnávajú : 1. Hodnoty výkonu pri menovitom prúde (2 A)
2. Hodnoty prúdu pre dosiahnutie menovitého výkonu (400 W)
Pre dosiahnutie menovitého výkonu (400 W) potrebuje axiálne vrstvený RSM podstatne menší prúd (1,5 A), čo je dobrá správa pre menič, napájaciu sieť aj pre samotný motor.
Zdroj: HRABOVCOVÁ, V., LIČKO, M.: Reluktančný synchrónny motor, EDIS – vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2001

19. Porovnanie vlastností RSM s radiálne a axiálne vrstveným rotorom – zaťažovacie charakteristiky
Radiálne vrstvený rotor
Axiálne vrstvený rotor
M[Nm]
I[A]
cos φ [-]
Pout[W]
ucinnost[]
0,1
1,43
0,207
15,7
0,080
0,5
1,84
0,1915
78,5
0,32
1,437
0,27
0,306
0,75
1,438
0,299
117,8
0,414 1
0,2584
157,1
1,449
0,344
0,476
1,25
1,458
0,367
196,3
0,553
1,5
1,87
0,3238
246
0,6
1,48
0,418
235,6
0,575
1,75
0,458
274,9
0,604 2
1,927
0,38
321,9
0,666
1,52
0,488
314,1
0,637
2,25
1,56
0,524
353,4
0,651
2,5
2,04
0,4379
392,6
0,667
1,59
0,552
392,7
0,674
2,75
1,63
0,583
431,9
0,685 3
2,17
0,4817
471,2
0,68
1,68
0,61
0,696
3,5
Vypadol zo synchronizmu
1,77
0,66
549,7
0,720 4
1,9
0,686
628,3
0,727
4,5
2,02
0,712
706,8
0,741 5
2,14
0,729
785,3
0,760

20. Kvalitatívne ukazovatele RSM
Maximálny reluktančný moment:
Maximálny účinník :
Dynamika momentu:
Veľkosť elektromagnetického momentu RSM závisí od rozdielu synchrónnych indukčností (Ld – Lq)
Maximálny účinník je priamo úmerný podielu synchrónnych indukčností (Ld/Lq)
Dynamika elektromagnetického momentu stroja úzko súvisí s hodnotou synchrónnej indukčnosti Lq (pri vhodnom type riadenia)
Pomocou axiálnej konštrukcie rotora RSM sa dá dosiahnuť väčší pomer synchrónnych indukčností Ld/Lq, teda sú schopné vyvinúť väčší moment a dosahujú lepší účinník v porovnaní s radiálnym typom rotora RSM, ale problémom je absencia rozbehovej klietky.

21. RSM s PM – konštrukčné usporiadanie
PM tvoria bariéry , μPM = μ0
Potrebný menší magnetizačný prúd zo siete, lepší účinník
Rozbeh podľa toho či má alebo nemá klietku
Zdroj: MOGHADDAM, R.R.: Synchronous reluctance machine (SynRM) in variable speed drives (VSD) applications, thesis, Stockholm, 2011

22. Vyšetrovanie parametrov RSM (prvkov náhradnej schémy)
Náhradná schéma RSM s rozbehovou klietkou nakrátko v pozdĺžnom (d) a priečnom (q) smere
Meraním
Analytickým výpočtom
MKP

23. Vyšetrovanie parametrov RSM meraním
Odpor statora Rs – Voltampérová metóda
Rozptylová indukčnosť statora Lσs:
Meriame U, I a P
Zdroj: HRABOVCOVÁ, V., RAFAJDUS, P., FRANKO, M., HUDÁK, P.: Meranie a modelovanie elektrických strojov

24. Vyšetrovanie parametrov RSM meraním
Parametre rozbehovej klietky Rrd´,Rrq´, Lσrd´, Lσrq´ I
Meriame U, I a P. Točíme rotorom.
Zdroj: HRABOVCOVÁ, V., RAFAJDUS, P., FRANKO, M., HUDÁK, P.: Meranie a modelovanie elektrických strojov

25. Vyšetrovanie parametrov RSM meraním
Synchrónne indukčnosti Ld a Lq sa dajú odmerať 4 metódami. Magnetizačné indukčností sa nedajú odmerať. Dajú sa dopočítať.
1. Ld - vypočítať z merania naprázdno.
Lq sa dá určiť na základe fázorového diagramu pri zaťažení.
Je potrebné merať záťažový uhol ϑL
Zdroj: HRABOVCOVÁ, V., RAFAJDUS, P., FRANKO, M., HUDÁK, P.: Meranie a modelovanie elektrických strojov

26. Vyšetrovanie parametrov RSM meraním
2. Natáčaním rotora, podobne ako pri meraní parametrov rozbehovej klietky. I1
Vlastná indukčnosť:
Vzájomná indukčnosť :
Meriame U, I, P a indukované napätie U21. Točíme rotorom.

27. Vyšetrovanie parametrov RSM meraním
3. Doznievaním jednosmerného prúdu
Xq získame analogicky ako Xd, len rotor treba potočiť o uhol 360/4p.

28. Vyšetrovanie parametrov RSM meraním
4. Sklzová metóda
Rotor je poháňaný mierne nad alebo pod synchrónnou rýchlosťou. Osciloskopom meriame prúd statora.
Ak Xd poznáme z merania naprázdno potom:

29. Vyšetrovanie parametrov RSM výpočtom
Odpor statora Rs:
ρϑ - merný odpor materiálu pri teplote ϑ
lw - celková dĺžka vodiča vinutia
Sw - prierez vodiča vinutia
kR - činiteľ povrchového javu pre odpor
Odpor rotora Rrd´, Rrq´ :
Rovnako ako odpor statora
Rr = Rty + Rčkn
Rčkn – odpor časti kruhu nakrátko

30. Vyšetrovanie parametrov RSM výpočtom
Rozptylové indukčnosti:
λ - je činiteľ magnetickej vodivosti, ktorý sa skladá z troch častí
λd - je činiteľ drážkovej magnetickej vodivosti
λcc - je činiteľ magnetickej vodivosti čiel vinutia
λdif - je činiteľ magnetickej vodivosti diferenčného rozptylu
Pred samotným výpočtom je potrebné zistiť alebo odmerať všetky dôležité geometrické rozmery skúmaného motora. Niektoré informácie je možné získať z technickej dokumentácie motora, alebo ak nie je k dispozícii, je potrebné motor rozobrať a potrebné parametre odmerať.

31. Vyšetrovanie parametrov RSM výpočtom
Magnetizačná indukčnosť v osi d:
Magnetizačná indukčnosť v osi q:
Ds – vŕtanie statora, LFes – dĺžka statorového zväzku
N – počet závitov jednej fázy statorového vinutia
Kv1 – koeficient vinutia základnej (prvej) harmonickej
δ´ - veľkosť vzduchovej medzery, je iná v osi d a v osi q (pozri vzťahy vyššie), zohľadňuje aj Carterov činiteľ.

32. Určenie magnetizačných indukčností pomocou MKP
Vytvoriť model v MKP
Nastaviť správny magnetizačný prúd
Natočiť rotor do osi d
Spustiť simuláciu

33. Určenie magnetizačných indukčností pomocou MKP
5. Získať základnú (prvú) harmonickú magnetickej indukcie vo vzduchovej medzere
Tento priebeh je pre prípad natočenia rotora v osi q

34. Určenie magnetizačných indukčností pomocou MKP
6. Dosadiť hodnotu amplitúdy základnej (prvej) harmonickej magnetickej indukcie vo vzduchovej medzere do vzťahu pre magnetický tok
7. Získať hodnotu indukovaného napätia ...
8. Natočiť rotor do osi q a postup opakovať

35. Jednoduché porovnanie RSM a ASM
Zdroj : katalóg RSM firmy ABB

36. Jednoduché porovnanie RSM a ASM
Zdroj : katalóg RSM firmy ABB

38. Diplomová práca Téma: Optimalizácia konštrukcie RSM Úlohy:
Analýza daného RSM a) meraním,
b) analytickým výpočtom, c) MKP
Optimalizácia konštrukcie rotora z hľadiska počtu a tvaru bariér
Porovnanie RSM s pôvodným a optimalizovaným rotorom

39. Analýza daného RSM MEZ CZECH REPUBLIC ISOL. F 3~MOT 4AP 90L-4
IP54 IM1081
1,5 kW
50Hz
cos φ 0,82
1410/min
Δ/Y 230/400 V
6,0/3,4 A

40. Analýza daného RSM - meraním
Meranie odporu statora (voltamérová metóda)
Meranie naprázdno (Ld, straty naprázdno, mechanické straty ...)
Meranie rozptylovej indukčnosti statora pomocou metódy netočivej reaktancie
Meranie parametrov rozbehovej klietky (natáčaním rotora)
Meranie synchrónnych indukčností Ld a Lq (natáčaním rotora)

41. Analýza daného RSM - výpočtom
Pre samotným výpočtom je potrebné zistiť alebo odmerať všetky dôležité geometrické rozmery skúmaného motora. Niektoré informácie je možné získať z technickej dokumentácie motora, alebo ak nie je k dispozícii, je potrebné motor rozobrať a potrebné parametre odmerať.
Aktívna dĺžka statorového zväzku
lFes
98mm
Priemer vŕtania statora ds
84mm
Vonkajší priemer statora
dse
131mm
Počet drážok statora QS 36
Počet drážok na pól a fázu 3
Pólový rozstup
65,97mm
Krok vinutia YS 9
Počet vodičov v drážke zQ 47
Počet závitov jednej fázy NS
282
Materiál vodičov statorového vinutia Cu
Priemer jedného vodiča statorového vinutia
dvS
0,75mm
Počet drážok statora na pól
Koeficient kroku statorového vinutia pre 1. Harmonickú 1
Koeficient rozloženia statorového vinutia pre 1. Harmonickú
0,9597
Koeficient statorového vinutia pre 1. Harmonickú

42. Analýza daného RSM - MKP
Pomocou 2D Femm sa dajú vyšetrovať magnetizačné indukčnosti Lμd a Lμq
Postup pre získanie magnetizačných
indukčností:
Vytvoriť 2D model
Nadefinovať vlastnosti materiálov
Zarovňať rotor s magnetickým tokom statora
Priebeh indukcie vo vzduchovej medzere
Získať 1. harmonickú indukcie vo vzduchovej medzere
Výpočet Lμd
Ten istý postup pre os q

43. Analýza daného RSM - zhrnutie
Parameter
Metóda
Meranie
Výpočet
MKP
Odpor statora Rs pri 20°C
5,34 Ω
5,2 Ω
5,0 Ω
Rozptylová indukčnosť statora Lσs
24,1 mH metóda netoč. reaktancie
18,2 mH -
Magnetizačná indukčnosť v osi d Lμd
Rozdiel Ld a Lσs
174,3 mH
174 mH
181,1 mH
Magnetizačná indukčnosť v osi q Lμq
Rozdiel Lq a Lσs
47,2 mH
40,8 mH
50 mH
Synchrónna indukčnosť v osi d Ld
175,5 mH z natáčania
198,4mH z merania naprázdno
192,2 mH
205,2 mH
Lσs z merania
Synchrónna indukčnosť v osi q Lq
71,3 mH z natáčania
59 mH
74,1 mH
Pomer Ld/Lq
2,78
3,26
2,77

44. Analýza daného RSM - zhrnutie
Odpor rotora v osi d prepočítaný na stranu statora RrD´
4,3 Ω pri 75°C
4,74 Ω pri 20 °C
5,76 Ω pri 75 °C -
Odpor rotora v osi q prepočítaný na stranu statora RrQ´
1,8 Ω pri 75 °C
1,16 Ω pri 20 °C
1,41 Ω pri 75 °C
Rozptylová indukčnosť rotora v osi d prepočítaná na stranu statora LσD´
48,1 mH
Z natáčania
43,9 mH
Rozptylová indukčnosť rotora v osi q prepočítaná na stranu statora LσQ´
1,9 mH
1,7 mH
MKP sa javí ako veľmi presná metóda na určenie synchrónnych a magnetizačných indukčností RSM. Dokáže veľmi presne analyzovať magnetický obvod stroja. Preto pre optimalizáciu používam MKP s vedomím, že sa nedopúšťam veľkej chyby. V jej prospech hrá aj fakt, že pomocou ďalších aplikácii ako Matlab alebo LUA script sa dá výpočet zautomatizovať.

45. RSM a jeho kvalitatívne parametre
Veľkosť maximálneho elektromagnetického momentu RSM závisí od rozdielu synchrónnych indukčností (Ld – Lq), pri danom statorovom toku
Maximálny účinník je priamo úmerný podielu synchrónnych indukčností (Ld/Lq)
Dynamika elektromagnetického momentu stroja úzko súvisí hodnotou synchrónnej indukčnosti Lq (pri vhodnom type riadenia)

46. Ciele optimalizácie Vo svojej práci sa snažím zistiť a dosiahnuť:
Vplyv počtu bariér na synchrónne indukčnosti Ld a Lq
Vplyv počtu bariér na pomer Ld/Lq
Vplyv počtu bariér na rozdiel Ld – Lq
Vplyv tvaru bariér na synchrónne indukčnosti Ld a Lq
Vplyv tvaru bariér na pomer Ld/Lq
Vplyv tvaru bariér na rozdiel Ld – Lq
Vytvoriť návrh konštrukcie rotora, ktorý bude mať lepšie vlastnosti ako má pôvodný RSM
Snažiť sa o to, aby nový návrh konštrukcie rotora bolo možné bez problémov vyrobiť.

47. Postup optimalizácie
Na vyšetrovanie vplyvu počtu bariér som si vytvoril 2 modely
1. Model vychádza z konštrukcie ASM

48. Postup optimalizácie
2. Model vychádza z tvaru magnetických siločiar, ktoré sa uzatvárajú cez rotor, ktorý v sebe nemá žiadne bariéry ani rozbehovú klietku. (solid rotor)
1 BARIÉRA
3 BARIÉRY
5 BARIÉR

49. Vplyv počtu bariér

50. Vplyv tvaru bariér
lb - je súčet hrúbok všetkých bariér, alebo aj veľkosť vzduchovej medzery v osi q,
lb = lb1 + lb2 + lb3 + lb4 + lb5
lpl - je polomer rotorového plechu, zmenšený o polomer hriadeľa lpl = r pl – r hr

51. Vplyv tvaru bariér kFe = 0,21 kFe = 0,293 kFe = 0,462 kFe = 0,583

52. Vplyv tvaru bariér

53. Záver optimalizácie
Najoptimalnejší počet bariér pre dosiahnutie najväčšieho pomeru Ld/Lq a najväčšieho rozdielu Ld - Lq je 5.
Pre dosiahnutie čo najväčšieho pomeru Ld/Lq je potrebné voliť hodnotu koeficientu kFe medzi 0,5 a 0,6.
Pre dosiahnutie čo najväčšieho rozdielu Ld - Lq je potrebné voliť hodnotu koeficientu kFe medzi 0,4 a 0,5.
Pomocou druhého modelu je možné získať vyššie hodnoty pomeru a rozdielu synchrónnych indukčností. Preto budem ďalej pracovať s týmto modelom a jemnými úpravami v tvare a hrúbke bariér sa budem snažiť o čo najlepšie výsledky.

54. Záver optimalizácie
Pôvodný
Optimalizovaný

55. Meranie zaťazovacích charakteristík na pôvodnom RSM (účinník a účinnosť)

56. Simulácia zaťazovacích charakteristík na pôvodnom RSM (účinník a účinnosť)
Straty v železe nie sú v simulácii brané do úvahy.

57. Meranie zaťazovacích charakteristík na pôvodnom RSM (výkon a prúd statora)

58. Simulácia zaťazovacích charakteristík na pôvodnom RSM (výkon a prúd statora)
Straty v železe nie sú v simulácii brané do úvahy.
Simulácia

59. Porovnanie pôvodného RSM s optimalizovaným

60. Porovnanie pôvodného RSM s optimalizovaným

61. Porovnanie pôvodného RSM s optimalizovaným

62. Porovnanie pôvodného RSM s optimalizovaným
Kritérium
Parameter
RSM s pôvodným rotorom
RSM s novým rotorom
Maximálny moment
Mmax
11,5 Nm
15Nm
cos φM
0,46
0,54 ηM
0,72
IMef
5,8 A
6,5 A ϑM
21 °
20 ° PM
1,8 kW
2,36 kW
Menovité zaťaženie MN
9,55 Nm
cos φN
0,45
0,48 ηN
0,74
0,77 IN
4,9 A
4,6 A ϑN
15 °
10 ° PN
1,5 kW

63. Porovnanie pôvodného RSM s optimalizovaným
Kritérium
Parameter
RSM s pôvodným rotorom
RSM s novým rotorom
Maximálny účinník
Mcos
11,1 Nm
14,2 Nm
cos φmax
0,47
0,55
ηcos
0,73
Icosef
5,6 A
5,8A
ϑcos
20 °
18 °
Pcos
1,74 kW
2,22 kW
Maximálna účinnosť Mη
8,6 Nm
10,4 Nm
cos φη
0,43
0,52
ηmax
0,75
0,78
Iηef
4,6 A
4,8 A ϑη
14 °
12 ° Pη
1,35 kW
1,63 kW

64. Porovnanie pôvodného RSM s optimalizovaným
Parameter
RSM s pôvodným rotorom
RSM s novým rotorom
Odpor statora Rs pri 20°C
5,34 Ω
Rozptylová indukčnosť statora Lσs
24,1 mH
Magnetizačná indukčnosť v osi d Lμd
181,1 mH
174,5 mH
Magnetizačná indukčnosť v osi q Lμq
50 mH
32,8 mH
Synchrónna indukčnosť v osi d Ld
205,2 mH
198,6 mH
Synchrónna indukčnosť v osi q Lq
74,1 mH
56,9 mH

65. Porovnanie pôvodného RSM s optimalizovaným
Parameter
RSM s pôvodným rotorom
RSM s novým rotorom
Odpor rotora v osi d prepočítaný na stranu statora RrD´
4,3 Ω
1,16 Ω
Odpor rotora v osi q prepočítaný na stranu statora RrQ´
1,8Ω
0,94 Ω
Rozptylová indukčnosť rotora v osi d prepočítaná na stranu statora LσD´
48,1 mH
Rozptylová indukčnosť rotora v osi q prepočítaná na stranu statora LσQ´
1,9 mH
Pomer Ld/Lq
2,77
3,49
Rozdiel Ld – Lq
131,1 mH
141,7 mH
Časová konštanta τq=Lq/Rs pre prípad riadeného RSM
13,9 ms
10,7 ms

66. História RSM P [kW] Počet pólov Ld/Lq Typ rotora η[%] cos φ[-]
Referencia
RSM
ASM
0,12 4
9,09
Axiálne vrst 66
62,6
0,86
0,697
Staton 1993 11
11,19
89,55
88,2
0,855
0,867
10,86
Barierový
89,63
0,85 6
11,56
88,25
88,88
0,856
0,688
11,16 88
88,8
0,853
0,65
9,5
77,3
74,1
Fletcher 1995
8,8
87,1
83,4
0,81
Gertmar 1995
1,5
7,5
71,2 75
0,63
0,78
Hippner 1996
12,5
81,6
87,3
0,937
0,84
Chalmers 1998
0,2
73,3
70,9
Kiriyama 1998
5,5
89,6
85,0
0,68
0,83
Kamper 1998 37
92,4
92,1
0,76
0,82
1,1
3,47
0,616
0,788
Hanguang
0,36
4,2 58 65
0,79
0,80
Nakatsugawa 30
92,7
92,0
0,72
0,88
Haataja 2003
82,8
84,3
ABB 2013
18,5
91,2
91,9

67. Zoznam literatúry Ďakujem za pozornosť
HRABOVCOVÁ, V., RAFAJDUS, P., FRANKO, M., HUDÁK, P.: Meranie a modelovanie elektrických strojov, EDIS – vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2009, druhé vydanie, ISBN
HRABOVCOVÁ, V., RAFAJDUS, P.: Elektrické stroje – Teória a príklady. EDIS -vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2009, prvé vydanie, ISBN
HRABOVCOVÁ, V., JANOUŠEK, L., RAFAJDUS, P., LIČKO, M.: Moderné elektrické stroje, EDIS – vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2001, ISBN
HRABOVCOVÁ, V., LIČKO, M.: Reluktančný synchrónny motor, EDIS – vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2001, ISBN
KOPYLOV, I.P., a Kol.: Stavba elektrických strojov , SNTL Nakladatelství technické literatúry, Praha, 1988
HUDÁK, P.: Vyšetrovanie vlastností a identifikácia parametrov reluktančného synchrónneho motora s radiálne vrstveným rotorom, Doktorandská dizertačná práca, Žilina, Apríl 2008
MOGHADDAM, R.R.: Synchronous reluctance machine (SynRM) in variable speed drives (VSD) applications, thesis, Stockholm, 2011
PYRHONEN, J., JOKINEN, T., HRABOVCOVÁ, V.: Design of rotating electrical machines, John Wiley & Sons, Ltd. ISBN: , 2008
VITTEK, J., DODDS, S.J.: Forced Dynamics Control of Electric Drives, EDIS - vydavateľstvo ŽU, Žilina, 2003, ISBN
Prednášky z predmetu Elektrické stroje, LS 2011
Ďakujem za pozornosť