wtorek, 10.12.2019 - tydzień (P)arzysty
logoPolSl2019 2logoRE100
Wydział Elektryczny
  • Wydział Elektryczny

m szymczak doktorat2
Tytuł:
Badanie właściwości tarczowych obwodów elektromagnetycznych silników indukcyjnych klatkowych z zastosowaniem zastępczych metod obliczeniowych.
Doktorant:
Tomasz Wolnik
Promotor:
dr hab. inż. Jakub Bernatt, prof. KOMEL
Promotor pomocniczy:
dr inż. Stanisław Gawron
Recenzenci:
prof. dr hab. inż. Marian Łukaniszyn - Politechnika Opolska - recenzja 
prof. dr hab. inż. Grzegorz Kamiński - Politechnika Warszawska - recenzja 
Dziedzina nauk technicznych:
Elektrotechnika
Data obrony rozprawy:
27 czerwca 2019 r.
Data nadania stopnia:
27 czerwca 2019 r.
Streszczenie:

Rozprawa doktorska obejmuje autorskie metody obliczeniowe tarczowych silników indukcyjnych klatkowych, pozwalające na sprawne projektowanie i analizę wpływu zmian konstrukcyjnych na parametry eksploatacyjne tego rodzaju silników. Znane i stosowane metody obliczeń bazujące na modelach trójwymiarowych są bardzo czasochłonne i tym samym znacząco komplikują proces projektowy, a w niektórych przypadkach z uwagi na narzucone ramy czasowe dyskwalifikują możliwość zastosowania ich w praktyce.

 

Długość drogi magnetycznej głównego strumienia magnetycznego w silnikach tarczowych ulega zmianom wraz ze zmieniającym się promieniem tarcz wirnika i stojana . Z tego względu uznaje się, że wiarygodne obliczenia tarczowych obwodów elektromagnetycznych należy wykonywać korzystając z metody elementów skończonych na modelu trójwymiarowym. Można wówczas z dobrą precyzją analizować właściwości silnika w dowolnym stanie pracy oraz optymalizować kształt jego obwodu magnetycznego. Niestety tego rodzaju analiza obliczeniowa, nawet dla silników o stosunkowo niewielkich gabarytach jest bardzo czasochłonna i wymaga przeliczeń na stacjach roboczych o dużych mocach obliczeniowych. Czas obliczeń pojedynczych punktów pracy silnika liczony jest w dziesiątkach godzin, a wykonywanie obliczeń na zewnętrznych, komercyjnych stacjach roboczych o dużych mocach obliczeniowych wiąże się ze znacznymi kosztami.

 

Większość publikacji naukowych dotyczących tematyki silników tarczowych, jakie można spotkać w literaturze światowej, skupiona jest przede wszystkim na silnikach z magnesami trwałymi, w tym głównie magnesami neodymowymi. Kierunek rozwoju tego rodzaju maszyn jest oczywiście mocno uzasadniony, głównie względami technicznymi. Poza wszelkimi zaletami natury technicznej, silniki z magnesami trwałymi z domieszkami pierwiastków ziem rzadkich posiadają dwie  istotne wady - są stosunkowo drogie i uzależniają dostawę głównego podzespołu, tj. magnesów NdFeB od monopolisty światowego, którym są Chiny. W związku z tym, kontynuując prace związane z silnikami tarczowymi z magnesami trwałymi należy jednocześnie prowadzić prace badawcze mające na celu rozwój konstrukcji silników tarczowych indukcyjnych, oferujacych również szereg zalet dla określonego rodzaju aplikacji.

 

W monografii przedstawiono dwie autorskie metody obliczeniowe: analityczną oraz metodę elementów skończonych na modelu 2D. Opisane metody pozwalają na uzyskanie zbieżnych wyników obliczeń z wynikami badań na rzeczywistym modelu fizycznym.  Bezpośrednim obiektem badań przedstawionych w niniejszej monografii jest 3-fazowy tarczowy silnik indukcyjny klatkowy z jednym wirnikiem i jednym stojanem (AFIM11).