Wybrane cechy silnika reluktancyjnego przełączalnego

Charakterystyka mechaniczna SRM jest podobna do charakterystyki silników prądu stałego. Właściwości eksploatacyjne SRM zależne są od układu energoelektronicznego zwanego przekształtnikiem, sterowanego za pośrednictwem sterownika elektronicznego realizującego opracowany i zadany algorytm sterowania. Zastosowanie odpowiedniego algorytmu sterowania umożliwia dostosowanie średniej wartości momentu elektromagnetycznego wytwarzanego przez silnik do momentu obciążenia dla określonych prędkości obrotowych.

Z każdym rokiem rośnie liczba zainstalowanych urządzeń napędzanych przez silniki reluktancyjne, jednak ciągle większość stanowią napędy z silnikami prądu stałego wraz z silnikami indukcyjnymi. Użytkownicy (firmy produkcyjne) są w stanie modernizować swoje systemy napędowe, pod warunkiem określonych efektów ekonomicznych. Każda wymiana urządzeń niezbędnych do produkcji niesie za sobą określone nakłady finansowe oraz zmniejszenie zysków w czasie zwrotu nakładów na inwestycję. Możliwość zastosowania nowego układu napędowego musi przynieść zysk, np. w postaci redukcji opłat za energię elektryczną lub poprawę parametrów napędowych przy zachowaniu tego samego zużycia energii.

zasada działania SRM

Strumień magnetyczny wytworzony przez prąd przepływający w uzwojeniu fazowym powoduje generowanie momentu elektromagnetycznego obracającego wirnik, a zmniejszająca się szczelina powietrzna pomiędzy nabiegunnikiem a zębem wirnika powoduje zwiększenie indukcyjności pasma fazowego. Wpływa to na zwiększenie czasu narastania i zanikania prądu w uzwojeniu silnika. Wartość momentu napędowego generowanego przez silnik jest regulowana za pomocą kątów, przy których następuje załączenie prądu w paśmie fazowym α_on i jego wyłączenie α_off. Na rysunku 1. przedstawiono trójpasmowy silnik reluktancyjny przełączalny o czterech zębach wirnika oraz sześciu nabiegunnikach (tzw. silnik 6/4).

Regulując wartości tych kątów wpływa się na wartość momentu elektromagnetycznego generowanego przez silnik, a tym samym na wartość prędkości obrotowej napędu. Silnik reluktancyjny jest maszyną, która wymaga sterowania zasilaniem pasm fazowych względem położenia wirnika, które są załączane i wyłączane w takt jego obrotu. Do poprawnej pracy napędu z silnikiem reluktancyjnym niezbędne jest sprzężenie zwrotne realizowane przez układ rozpoznawania położenia wirnika, którym mogą być przetworniki obrotowo-impulsowe, transoptory szczelinowe lub inne mniej, lub bardziej zaawansowane metody wykrywania położenia.

Na rysunku 2. przedstawiono przebieg prądu pasma fazowego, momentu statycznego oraz wypadkowego momentu generowanego, typowego dla rzeczywistego SRM dla zadanych kątów sterowania. Na rysunku zaznaczono liniami przerywanymi kąty załączenia i wyłączenia prądu oraz obszary dla pracy silnikowej i generatorowej.

literatura

1. A. Honda, K. Senda, K. Sadahiro, Electrical steel for motors of electric and hybrid vehicles, Kawasaki steel technical report NO. 48 March 2003.
2. A. M. Stankovic, G. Tadmor, Z.J. Coric, I. Agirman, On torque ripple reduction in current-fed switched reluctance motors, IEEE Transactions on Industry Applications VOL.46 NO. 1 February 1999.
3. Pragasen Pillay, Yaguang Liu, Ormonde G. Durham, A novel switched reluctance motor drive with optical graphical programing technology, IEEE Transactions on Industrial Electronics, VOL47. NO.4 August 2000.
4. R. Krishnan, A. S. Bharadwaj, P. N. Materu: Computer-Aided desing of Electrical Machines for Variable speed applications, IEEE Transactions on Industrial Electronics VOL. 35 NO.4 November 1988.
5. Iqbal Husain: Minization of Torque Ripple in SRM Drives, IEEE Transactions on Industrial Electronics, VOL 49. NO.1 February 2002.