Minimalizacja strat mocy w indukcyjnych silnikach trójfazowych pracujących ze zmiennym obciążeniem

Abstract

Rozprawa podzielona jest tematycznie na trzy części. W części pierwszej przedstawiono wyprowadzenia zależności na występowanie sprawności maksymalnej w różnych warunkach pracy silnika indukcyjnego tj. przy U=const. oraz przy P=const. Dokonano badań porównawczych tych sprawności maksymalnych i wykazano, że sprawność maksymalna wyznaczona przy P=const. osiąga wartości największe z możliwych. Sprawność tę nazwano sprawnością optymalną, a odpowiadające jej parametry zasilania, optymalnymi. Przeprowadzone badania zilustrowano wykresami 3D sprawności przedstawionej w funkcji napięcia zasilającego i mocy wydawanej, sporządzonymi dla dwóch silników klatkowych. W części drugiej przedstawiono „metodę wybranej częstotliwości” pozwalającej na wyznaczenie optymalnych wartości składowych prądu i napięcia stojana dla założonej wartości mocy obciążenia. Opisana metoda, słuszna dla wybranej częstotliwości, daje się uogólnić dla dowolnej wartości częstotliwości i została przedstawiona w pracy jako „metoda uogólniona”. Weryfikacja polegająca na porównaniu wyników obliczeń uzyskanych wg przedstawionych metod z wynikami pomiarów laboratoryjnych przeprowadzonych dla silnika klatkowego i pierścieniowego, potwierdziły ich pełną przydatność do zastosowań technicznych. Cenną zaletą opisanych metod jest to, że wyznaczenie niezbędnych danych do obliczeń wartości napięcia optymalnego wymaga przeprowadzenia badań silnika tylko przy biegu jałowym oraz przy zwarciu pomiarowym. Tę część pracy zakończono przedstawieniem wybranych strategii sterowania skalarnego optymalizujących sprawność silnika indukcyjnego, w tym dwóch metod udoskonalonych przez autora. Trzecia część pracy prezentuje opracowaną laboratoryjną metodę wyznaczania charakterystyk napięcia optymalnego Stwarza ona możliwość znaczącego uproszczenie pomiarów. W celu poprawy dokładności wyznaczania sprawności opracowano również metodę cechowania prądnic hamowniczych. Polega ona na wyznaczaniu napięć wewnętrznych na podstawie badań przy pracy prądnicowej i silnikowej hamownicy, co pozwala na operowanie mocą wewnętrzną. W rozprawie przedstawiono również ogólną koncepcję silnika indukcyjnego przystosowanego do pracy przy zmiennych obciążeniach, współpracującego z odpowiednim układem sterowania optymalizującym sprawność.