Naslov
Proračun stacionarnih stanja sinkronih strojeva primjenom strujno ovisnih funkcija ulančanih tokova
(Calculation of steady-state conditions of synchronous machines using current dependent flux linkage functions)

Autori
Hanić, Zlatko

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet elektrotehnike i računarstva

Mjesto
Zagreb

Datum
31.03

Godina
2017

Stranica
187

Mentor
Vražić, Mario

Ključne riječi
Sinkroni strojevi ; Proračun stacionarnih stanja ; Matematičko modeliranje ; Ulančeni tokvi ; Metoda konačnih elemenata ; Reluktantne mreže ; Konformna preslikavanja
(Synchronous machines ; Steady-state condition calculation ; Mathematical modelling ; Flux linkages ; Finite element method ; Reluctant networks ; Conformal mapping)

Sažetak
S obzirom na to da su današnji trendovi u projektiranju električnih strojeva takvi da se ide na sve veća specifična opterećenja pa tako i magnetske indukcije u željezu, induktiviteti se ovisno o razini magnetskog zasićenja, odnosno o radnoj točki mijenjaju. Zbog toga opis električnih strojeva, pa tako i sinkronih strojeva temeljen na konstantnim induktivitetima neće dati točne rezultate u širem rasponu područja rada. Jedan od načina kako se može riješiti ovaj problem je uvođenje promjenjivih induktiviteta. Međutim, još jednostavniji način za opis je pomoću strujno ovisnih funkcija ulančenih tokova. U radu je obrađena problematika proračuna stacionarnih stanja sinkronih strojeva pomoću strujno ovisnih funkcija ulančenih tokova u direktnoj i poprečnoj osi armaturnog namota. U radu je predstavljen model sinkronog stroja za opis stacionarnih stanja temeljen na strujno ovisnim funkcijama ulančenih tokova, njegova identifikacija i upotreba za proračun proizvoljnih stacionarnih radnih točaka kao i za proračun granica u pogonskoj karti. Kako bi se odredile te funkcije potrebno je raspolagati sa skupom podataka ulančenih tokova armaturnog namota u d i q osi zatim sa skupom podataka struja armaturnog namota u d i q osi kao i strujom uzbude dobivenih obradom radnih točaka u stacionarnom stanju. Ako se strujno ovisne funkcije ulančenih tokova modeliraju polinomima, proces identifikacije svodi se na rješavanje linearnog sustava što je brzo i jednostavno. Nadalje, predloženi model je testiran na tri sinkrona stroja te su dobivene vrijednosti uspoređene s mjerenim vrijednostima i s vrijednostima dobivenima upotrebom vektorsko - fazorskog dijagrama s konstantnim sinkronim reaktancijama. Predloženi model temeljen na strujno ovisnim funkcijama ulančenih tokova daje bolje rezultate u usporedbi s mjerenjima u odnosu na rezultate koji se dobivaju pomoću vektorsko - fazorskog dijagrama. Za proračun skupa podataka koji se mogu koristiti za identificiranje funkcija strujno ovisnih ulančenih tokova u okviru ovog rada razvijene su dvije metode. To su metoda za iterativni proračun stacionarnih stanja sinkronih strojeva pomoću tranzijentne metode konačnih elemenata i metoda za proračun stacionarnih stanja sinkronih strojeva temeljena na reluktantnim mrežama i konformnim preslikavanjima. U okviru metode za iterativni proračun stacionarnih stanja sinkronih strojeva pomoću tranzijentne metode konačnih elemenata obrađeno je nekoliko metoda za računalno učinkovit proračun armaturnog napona i faznog kuta između armaturnog napona i struje. Nadalje, dan je detaljan prikaz načina modeliranja i korekcija koje je potrebno provesti kako bi se na pravilan način podesio model sinkronog stroja u okviru metode konačnih elementa. Također su razvijene dvije iterativne metode za proračun stacionarnih stanja pomoću metode konačnih elemenata. Tri različite razvijene metode uspoređene su za proračun stacionarnih stanja sinkronih strojeva pomoću metode konačnih elemenata i uspoređene su s mjerenjima provedenim na dva sinkrona stroja instaliranima u elektranama. Također je u radu razvijena i metoda za proračun stacionarnih stanja sinkronih strojeva temeljena na reluktantnim mrežama i konformnim preslikavanjima. Metoda koristi mnoge novitete u modeliranju kao što su proračun magnetskih otpora pomoću konformnih preslikavanja, modeliranje dva ekvivalentna pola u magnetskoj shemi, korekcija magnetskih otpora s obzirom na raspodjelu protjecanja u zračnom rasporu, proračun broja magnetski aktivnih broja zubi i utora, proračun ekvivalentne permeabilnosti željeza u polnoj papuči u zoni prigušnog kaveza te u modeliranju efekta poprečne magnetizacije između d i q osi. Točnost metode testirana je na proračunu dva sinkrona stroja te su dobivene vrijednosti uspoređene s mjerenjima i s rezultatima dobivenim proračunom pomoću metode konačnih elemenata.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika

POVEZANOST RADA