PL200692B1 - Sposób rozruchu i stałostanowego zasilania silnika synchronicznego o magnesach trwałych, zwłaszcza do napędu pompy hydraulicznej - Google Patents

Abstract

Sposób rozruchu i sta lostanowego zasilania silni- ka synchronicznego o magnesach trwa lych, zw lasz- cza do nap edu pompy hydraulicznej, który charakte- ryzuje si e tym, ze obejmuje trzy kolejne czynno sci: pierwsz a czynno sc uczenia si e, drug a czynno sc rozruchu, i trzeci a czynno sc sta lostanowego zasila- nia. Podczas pierwszej czynno sci uczenia si e, silnik obraca si e o dwa k aty 180° w tym samym kierunku, i nast epnie zapami etuje si e parametry ze szczegól- nym uwzgl ednieniem pr adu pocz atkowego i punktu zerowego dla wirnika. Podczas drugiej czynno sci rozruchu, w wyniku generowania, przez przekszta lt- nik, zasilania o pr adowym przebiegu praktycznie sinusoidalnym, powoduje si e rozruch wirnika przy wy zszym pr adzie od pr adu rozruchowego i przy mniejszej cz estotliwo sci stopniowo wzrastaj acej, z oczekiwaniem na wirnik w po lo zeniach k atowych 80°, 100°, 260° i 280°. Po doj sciu do zamierzonej sta lostanowo sci na wirnik podaje si e pr ad o przebie- gu zasadniczo sinusoidalnym, i oczekuje si e na przej scie wirnika przez punkty zerowe. Po lo zenie wirnika sprawdza si e za pomoc a magnetycznego czujnika liniowego po lo zenia. PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu rozruchu i stałostanowego zasilania silnika synchronicznego o magnesach trwałych, zwłaszcza do napędu pompy hydraulicznej.

Ze stanu techniki znane są silniki synchroniczne z magnesami trwałymi, które są bardzo korzystne ze względu na ich dużą sprawność działania.

Na pos. l przedstawiono schematycznie budowę wcześniej znanego silnika synchronicznego o magnesach trwał ych, a na pos. 2 przedstawiono nieprawidł owy rozkł ad pola magnetycznego w znanym silniku synchronicznym o magnesach trwałych.

Występuje tu jednakże niedogodność zwłaszcza dla silników dużej mocy, które cechuje znaczna bezwładność rozruchu.

Znane są środki techniczne mechaniczne i elektroniczne w postaci elektronicznych sposobów sterowania, mające na celu rozwiązanie tego zagadnienia.

Środki mechaniczne głównie realizują wysprzęglanie wirników napędzanych pomp hydraulicznych, przez co wirnik startuje swobodnie na drodze kątowej 360° lub mniejszej, po czym dołącza się wirnik pompy i kontynuuje działanie.

Jest oczywistym, że rozwiązanie to może być stosowane dla wirnika o małej bezwładności mechanicznej, co umożliwia uzyskanie stałego stanu w półokresie, normalnie występującym, gdy wirnik posiada dwa bieguny.

W praktyce oznacza to, że nie jest możliwe zastosowanie takich mechanicznych urządzeń dla pomp średniej lub dużej mocy, o dużych wirnikach i znacznej bezwładności uzależnionej od mocy pompy.

Znane są również sposoby rozruchu elektronicznego, w których kontroluje się położenie wirnika oraz „obcina” się sinusoidalny prąd sieciowy za pomocą przełączników statycznych, przez co występuje on w fazie zgodnej z ruchem wirnika.

Sposób rozruchu elektronicznego, w którym prąd występuje bez zmiany częstotliwości sieciowej, nie pozwala osiągnąć dużych statycznych momentów obrotowych, przez co uniemożliwia zasilanie silników o średniej i dużej mocy.

W innych znanych sposobach rozruchu elektronicznego, zastosowano przekształtnik, za pomocą, którego generuje się przebieg o stopniowo rosnącej częstotliwości, zachowuje się tą częstotliwość poprzez wcześniejsze jej wpisanie w układ zasilacza.

Sposób ten ma także istotne niedogodności, ponieważ silniki elektryczne o magnesach trwałych znacznie się różnią między sobą, zwłaszcza w odniesieniu do charakterystyki magnetycznej wirnika, mimo identycznych wymiarów.

Silniki tego typu różnią się również w zakresie pakietu stojana.

W odniesieniu do stojana problem ten jest raczej mniejszy, ponieważ mogą występować jedynie różnice wynikające z laminacji pakietu i uzwojeń cewki.

Nie są to jednak różnice szczególnie istotne i ważne w zakresie wpływu na obwód magnetyczny.

Największa różnica występuje natomiast w wirnikach, ponieważ nie są one identyczne i praktycznie nigdy nie mają równego i jednorodnego kierunku bieguna północnego i południowego.

Zawsze występuje biegun północny i południowy, lecz względem geometrii wirnika kształty pola są zwykle takie, jak pokazano odnośnikami 10 i 11 na pos. 2, w odniesieniu do cylindrycznego wirnika z magnesami trwał ymi, oznaczonego odnoś nikiem 12.

Wprowadza to przede wszystkim asymetrię ruchu wirnika, w związku z czym jego bieg nie jest równomierny.

Typowy silnik o magnesach trwałych ogólnie pokazano odnośnikiem 13 na pos. 1, gdzie wirnik oznaczony obecnie odnośnikiem 14 umieszczono pomiędzy dwoma biegunami warstwowych pakietów 15 i 16 tworzącymi końce pakietu stojana 17, na który nałożono dwie cewki 18 i 19 indukujące pole stojana.

Aby uzyskać jeden kierunek obrotów wirnika bieguny zaopatrzono w szczeliny 20 i 21 tworzące oś symetrii 22 wirnika 14 ustawioną pod kątem względem środkowej osi biegunów 15 i 16.

Występuje tu również czujnik położenia 23, umieszczony w środkowym regionie pomiędzy biegunami 15 i 16.

W silnikach, w których realizuje się znany sposób rozruchu i stałostanowego zasilania, o tradycyjnej budowie występuje również niedogodność wynikająca z przemieszczenia neutralnej osi wirnika względem położenia czujnika 23.

PL 200 692 B1

Wszystkie te problemy utrudniają dokładne poznanie magnetycznej budowy silnika i jego rzeczywistej charakterystyki.

Kolejne utrudnienie wynika z faktu, że zamierzony sposób rozruchu i stałostanowego zasilania silnika synchronicznego, wiąże się z zestawieniem silnika synchronicznego o magnesach trwałych z pompą hydrauliczną .

Rozruch komplikuje także mechaniczno-hydrauliczna charakterystyka pompy, ze względu na brak jej zdefiniowania oraz trudność dokładnego przewidywania.

Z rozruchem pompy hydraulicznej wiąże się wiele czynników.

Przykładowo, jeśli pompa przez dłuższy czas pozostawała w bezruchu, mogły wystąpić sedymentacje przenoszonych w wodzie produktów, które spowodują nieznane obciążenia wstępne.

Problem ten występuje również podczas obrotów, gdy przenoszone substancje zgromadzą się w komorze wirnika, czasem w iloś ci powodują cej utknię cie i zatrzymanie obrotów pompy.

Celem obecnego wynalazku jest dostarczenie sposobu rozruchu i stałostanowego zasilania silnika synchronicznego o magnesach trwałych, zwłaszcza do napędu pompy hydraulicznej, który by był pozbawiony wszystkich przedstawionych wad, zwłaszcza w odniesieniu do indywidualnego silnika.

Kolejnym celem wynalazku jest opracowanie sposobu jak wyżej, który by umożliwił rozruch silników synchronicznych o magnesach trwałych, nawet średniej i dużej mocy, i w ustalonym kierunku.

Następnym celem jest dostarczenie sposobu rozruchu i następnie zasilania silnika synchronicznego o magnesach trwałych, który by pozwolił na zmniejszenie mocy pobieranej podczas rozruchu i w stanie stabilnym.

Innym istotnym celem jest dostarczenie sposobu stałostanowego zasilania silnika synchronicznego o magnesach trwałych, w którym cos<p praktycznie wynosiłby 1.

Sposób rozruchu i stałostanowego zasilania silnika synchronicznego o magnesach trwałych, zwłaszcza do napędu pompy hydraulicznej, według niniejszego wynalazku, charakteryzuje się tym, że w trakcie czynności uczenia się, wykonuje się wirnikiem silnika dwa kolejne ruchy obrotowe w zakresie 180°, doprowadza się do stojana stałoprądowego prądu rozruchowego dla pierwszych 180°, przekształca się prąd dla drugich 180° po obróceniu wirnika o pierwsze 180° i wprowadza się w pamięć zasilacza, połączonego z magnetycznym czujnikiem liniowym położenia, charakterystykę robocza w odrębnych punktach odpowiadającym zadanym położeniom kątowym wirnika, po czym określa się prąd rozruchowy silnika i rzeczywisty punkt zerowy dla wirnika, a w trakcie czynności rozruchu, doprowadza się prąd większy od prądu rozruchowego ustalonego w trakcie czynności uczenia się, początkowo z małą częstotliwością, stopniowo wzrastającą, i oczekuje się na sprawdzenie za pomocą czujnika liniowego, przejścia wirnika przez punkt 80° i 100°, i następnie 260 i 280°, po czym w trakcie czynności stałostanowego zasilania, po dojściu do częstotliwości stałostanowej czyli stałostanowej szybkości, doprowadza się prąd sinusoidalny przy wirniku oczekującym na przejście przez punkty zerowe przed odwróceniem kierunku prądu, przy czym realizuje się funkcje kontrolne, dzięki którym powraca się do czynności rozruchu przy wirniku spowolnionym w trakcie czynności stałostanowego zasilania, i dzięki którym powraca się do czynności uczenia się przy utknięciu silnika, zmianie kierunku obrotów, błędu czujnika liniowego czy innych anomalii.

Korzystnie, w trakcie czynności uczenia się, zasila się stojan prądem stałym o stopniowo zmniejszającym się natężeniu, z okresowym odwróceniem prądu po obróceniu wirnika o pierwsze 180°, i po odwróceniu prądu dla drugiego obrócenia wirnika o następne 180°.

Korzystnie, w trakcie czynności uczenia się, zapamiętuje się minimalne wartości prądowe wytwarzające obrót o pierwsze i drugie 180°, a wartość największą traktuje się, jako prąd rozruchowy.

Korzystnie, w trakcie czynności uczenia się, zapamiętuje się charakterystykę wykrywaną w pierwszym odrębnym położeniu kątowym wirnika, po czym interpoluje się ją dla uzyskania podobnej do sinusoidy ciągłej krzywej opisującej rzeczywiste zachowanie się wirnika we wszystkich punktach pierwszego i drugiego półokresu, i położenia te wykrywa się za pomocą magnetycznego czujnika liniowego położenia.

Korzystnie, w trakcie czynności uczenia się, określa się za pomocą czujnika liniowego punkty rzeczywistego zera dla wirnika po 180° i 360°.

Korzystnie, w trakcie czynności uczenia się, określa się przez ekstrapolację wartości prądowe dla 80° i 100° pierwszego półokresu oraz dla 260° i 280° drugiego półokresu.

Korzystnie, w trakcie czynności rozruchu, po przejściu wirnika przez drugi półokres czynności uczenia się, doprowadza się prąd przemienny o napięciu odwróconym względem prądu w drugim półokresie i o wartości znacznie wyższej, korzystnie o 20-25% w porównaniu z prądem rozruchowym.

PL 200 692 B1

Korzystnie, na wirnik oczekuje się w punkcie przejścia przez pierwsze 80° i następnie utrzymuje się stabilny prąd aż do 100°, gdzie ponownie oczekuje się na wirnik, po czym zmniejsza się prąd aż do 180°, gdzie ponownie oczekuje się na wirnik przed odwróceniem prądu z równym zachowaniem w drugim półokresie, aż do dojścia do pocz ątkowego punktu 360°.

Korzystnie, na wirnik oczekuje się w czasie oczekiwania wynoszącym maksymalnie 1,5 sekundy.

Korzystnie, przy wirniku, który nie doszedł do pierwszego kątowego położenia w ciągu zadanego czasu oczekiwania, przerywa się realizację sposobu i ponownie rozpoczyna się czynność uczenia się.

Korzystnie, po zakończeniu drugiego półokresu czynności rozruchu, doprowadza się prąd sinusoidalny o stopniowo rosnącej wartości i częstotliwości do uzyskania szybkości stałostanowej, sprawdzając, wirnik jedynie przy przechodzeniu przez punkty zerowe i opcjonalnie oczekuje się na wirnik przez zadany czas przed odwróceniem fazy.

Korzystnie, przy opóźnieniu wirnika spowodowanym wzrostem obciążenia, powraca się z realizacją sposobu jak przy czynności rozruchu, zmniejszając częstotliwość i zwiększając prąd aż do ponownego osiągnięcia szybkości stałostanowej, korzystnie przy większej wartości prądu.

Korzystnie, przy wirniku doprowadzonym wcześniej wskutek zmniejszenia obciążenia, powraca się z realizacją sposobu jak przy czynności rozruchu, zmniejszając prąd do przywrócenia fazowości wirnika, i kontroluje się wirnik podczas przechodzenia przez punkty zerowe.

Korzystnie, przy stałostanowym utknięciu wirnika, zmianie kierunku obrotów, błędzie magnetycznego czujnika liniowego i innych anomaliach, przerywa się zasilanie i powraca się do czynności uczenia się.

Korzystnie, generuje się prąd o chwilowych częstotliwościach i wielkościach za pomocą przekształtnika ze sterowaniem mikroprocesorowym, do którego pamięci wprowadza się wartości uzyskane w trakcie czynności uczenia się i realizacji funkcji kontrolnych.

Przedmiot niniejszego wynalazku jest uwidoczniony w korzystnych przykładach realizacji na rysunku, którego fig. 1 przedstawia trzy czynności sposobu rozruchu i stałostanowego zasilania silnika synchronicznego o magnesach trwałych, zwłaszcza do napędu pompy hydraulicznej i ich powiązania, w postaci schematu blokowego, fig. 2 - czynność uczenia się, w postaci schematu blokowego, fig. 3 - czynność rozruchu, w postaci schematu blokowego, fig. 4 - czynność stałostanowego zasilania, w postaci schematu blokowego, fig. 5 - przebieg prądowy podczas czynności uczenia się, aż do wystąpienia pierwszego ruchu wirnika, fig. 6 - przebieg prądowy dla dwóch pierwszych obrotów na drodze 180°, a fig. 7 - przebieg prądowy od czynności uczenia się do czynności rozruchu i następnie do czynności stałostanowego zasilania.

Sposób rozruchu i stałostanowego zasilania silnika synchronicznego o magnesach trwałych, zwłaszcza do napędu pompy hydraulicznej, według niniejszego wynalazku, obejmuje trzy czynności, jak schematycznie pokazano na fig. 1, mianowicie czynność uczenia się, czynność rozruchu i czynność stałostanowego zasilania.

Na fig. 1 pokazano schemat blokowy sprzężenia zwrotnego, dokładniej opisany poniżej i przedstawiający, że jeśli wirnik zwalnia podczas etapu stałostanowego, to realizacji sposobu powraca do czynności rozruchu, natomiast jeśli wirnik zatrzymuje się lub występują inne anomalie podczas czynności stałostanowego zasilania, to realizacja sposobu powraca do czynności uczenia się.

Podczas czynności uczenia się, patrz fig. 2, wirnik zostaje obrócony o 180° przez doprowadzenie małego prądu stałego do pola stojana.

Czynność ta pokazana jest dokładniej na fig. 5, gdzie prąd stały doprowadza się przemiennie ze stopniowo wzrastającymi natężeniami, które w przedziałach 24 i 25 nie wytwarzają momentu na wirniku, a w przedziale 26 występuje natężenie, przy którym wirnik obraca się o 180°, co odpowiada położeniu określonemu przez pole magnetyczne biegunów 15 i 16, natomiast dalszy obrót o 180° odbywa się w następnym przedziale, ponieważ pole to zostało odwrócone.

Powodem występowania przemiennego prądu w okresach rzędu 200 milisekund jest to, że nawet jeśli wirnik był w zgodnym położeniu względem pola magnetycznego, w następnym przedziale wymuszany jest obrót o 180°.

Zatem, w sposobie według niniejszego wynalazku, określa się przede wszystkim, jaki minimalny prąd powoduje przemieszczenie wirnika o pierwsze 180° i jaki prąd powoduje jego przemieszczenie o drugie 180°.

Zwykle obie te wartości nie są identyczne, z powodu niejednorodności oraz asymetrii wirnika i stojana.

PL 200 692 B1

Obie traktuje się jako wartości rozruchowe, to jest większą z nich wprowadza się do pamięci procesora w zasilaczu, i dla wszystkich celów taką większą wartość rozpatruje się jako wartość prądu rozruchowego silnika.

Dzięki doprowadzeniu prądu o takim natężeniu zapewniono w tych warunkach obrót silnika połączonego z pompą hydrauliczną.

Podczas obracania magnetycznego czujnika liniowego położenia 23, zapamiętuje się szereg wartości, również w procesorze, które odpowiadają kątowemu położeniu wirnika i dotyczą pierwszych. 180° obrotu oraz następnych 180° obrotu, co w całości daje pełen obrót.

Ponieważ czujnik liniowy 23 umieszczono w środkowym regionie pomiędzy biegunami stojana, wartość wykrywanego przez czujnik pola magnetycznego nie jest zerowa, co teoretycznie powinno występować dla bezruchu wirnika, ponieważ jak wspomniano, w celu uruchomienia wirnika w danym kierunku bieguny stojana 15 i 16 są asymetryczne i tak ukształtowane, aby wirnik ustawiał się z pod kątem kompensacji osiowej około 5°, co wytwarza przy rozruchu zadany brak równowagi, który oprócz ułatwienia startu wirnika określa także kierunek jego obrotu.

Poprzez zapamiętywanie z pomocą czujnika liniowego obu tych wartości pola, jakie występują na 180° i 360°, możliwe jest określenie dokładnego położenia wirnika i dane te zapamiętywane są w mikroprocesorze.

Podczas czynności uczenia się, określa się, zatem, nie tylko prąd rozruchowy silnika, lecz również punkt rzeczywistego zera oraz parametry kątowych położeń 90° i 270°, poprzez ekstrapolację wartości zebranych podczas tego ruchu.

Czynność samoistnego uczenia występuje w bardzo krótkim czasie, który może trwać około 400 milisekund.

Taką czynność samoistnego uczenia się realizuje się przy każdym powtórnym uruchamianiu silnika, w wyniku czego następuje kompensacja wszystkich zmian i nowych sytuacji dla silnika i pompy.

Nowe sytuacje, jak, na przykład, nadmierne obciążenie wirnika, mogą wyznaczać odmienny prąd rozruchowy silnika dla każdego rozruchu, to z tego powodu czynność uczenia się jest realizowana za każdym razem.

Oprócz tego, gdy do silnika doprowadza się za każdym razem minimalny prąd kompatybilny z jego ruchem, zmniejsza to pobór i pozwala uniknąć zbędnych naprężeń mechanicznych stojana.

Wyuczone dane, jak podano, dostarczają wartość dla położenia 90°; w wyniku odjęcia około 20-25% od tej wartości procedura określa wartość pokrywającą pierwsze 80° obrotu wirnika, i wartość ta jest powtarzana na około 100° obrotu.

Po wykonaniu pierwszych 100° obrotu wirnik nie może zawrócić, i obraca się aż do 180°, patrz fig. 6.

Obie dane dla 80° i 100° obrotu są również zbierane przez mikroprocesor, który następnie wykorzystuje je do celów kontrolnych.

Po zapamiętaniu danych następuje zakończenie czynności uczenia się i sposób przechodzi do czynności rozruchu, patrz fig. 3.

Czynność rozruchu rozpoczyna się po dojściu wirnika do punktu zerowego drugiej połowy obrotu i następuje doprowadzenie prądu, który jest równy prądowi rozruchowemu określonemu podczas etapu uczenia, powiększonemu o około 25% i podawanemu sinusoidalnie, odtwarzając go za pomocą układu zasilacza sterowanego przez mikroprocesor.

Prąd ten jest podawany i utrzymywany do czasu dojścia wirnika do pierwszych 180°, gdzie oczekuje się na wystąpienie opóźnienia względem zadanego czasu teoretycznego.

Oczekiwanie przekraczające czas teoretyczny może dogodnie wynosić 1,5 sekundy.

Jeśli w tym czasie wirnik nie dojdzie położenia 80° oznacza to, że został z pewnych powodów zablokowany, lub nie wystąpiło poprawne samoistne uczenie i dlatego czynność rozruchu zostaje automatycznie przerwana i powtórnie rozpoczyna się czynność uczenia się.

Natomiast, gdy wirnik dojdzie do położenia 80° prąd jest utrzymywany aż do 100°, po czym następuje sinusoidalne zmniejszenie.

Takie działanie odbywa się w pełnym pierwszym okresie. W ten sposób zostaje ustalone, wraz z czasami oczekiwania, że rozruch nastąpi nawet dla wirników o dużej bezwładności, ponieważ realizacja sposobu zawsze oczekuje na przejście wirnika przez zadane położenia kątowe.

Po wykonaniu pierwszego cyklu wirnika bez utknięcia, sposób oczekuje na przejście wirnika przez punkt zerowy, już bez pośrednich położeń kątowych.

Następuje zwiększenie częstotliwości, z ponownym sprawdzeniem przejścia przez punkt zerowy. W ten sposób, poprzez zwiększanie lub zmniejszanie częstotliwości zadanej przebieg za przebiegiem

PL 200 692 B1 zgodnie z dłuższymi lub krótszymi oczekiwaniami na wirnik w punkcie zerowym, wirnik zostaje stopniowo doprowadzony do zadanej szybkości stałostanowej.

W praktyce praca odbywa się jak gdyby występował zwykły rozrusznik silnika, który stopniowo przyśpiesza wirnik do szybkości stałostanowej.

Oczekiwanie na wirnik punkcie zerowym jest dogodne również dlatego, że niejednorodne lub asymetryczne wirniki z innym punktem oczekiwania mogą prowadzić do błędnych odczytów oraz do nasycenia pakietu stojana.

Jeśli do dwóch półokresów przypisane by były różne wartości, to mogłyby wystąpić składowe stałoprądowe nasycające pakiet i do stojana mogłyby być wprowadzone tylko stosunkowo niskoindukcyjne wartości B.

W tej sytuacji, zasilacz będący przekształtnikiem zachowuje się jak urządzenie synchroniczne, to znaczy jest zasilaczem, który dostosowuje się do ruchu wirnika, zamiast odwrotnie.

Sytuacja ta występuje również przy realizacji czynności stałostanowego zasilania, patrz fig. 4, w której kontroluje się zasilanie.

Oznacza to, że jeśli wirnik, na przykład, zwolni z jakiegoś powodu, to realizacja sposobu powraca do etapu rozruchu, to znaczy przekształtnik zmniejsza częstotliwość zasilacza, ponieważ nie może podać ujemnego półokresu, jeśli nie został wykonany dodatni półokres, lub jeśli nie oczekiwał na dojście wirnika do punktu zerowego.

W sytuacji zmniejszonej czę stotliwoś ci przekształ tnik stopniowo zwię ksza prą d, odpowiednio przywracając wirnik do częstotliwości, która odpowiada zadanej szybkości, choć przy odmiennych warunkach prądowych.

W trakcie czynnoś ci stał ostanowego zasilania, jeś li z jakiegoś powodu wirnik znajdzie się wcześniej w punkcie zerowym, sytuacja ta zmniejsza podawany prąd dla przywrócenia wirnika do warunków zapewniających poprawne przejście przez punkt zerowy. W praktyce oznacza to, że prąd zasilania będzie zawsze prądem odpowiednim i w fazie, dając cosg = 1.

Zabezpieczeniem w razie utknięcia wirnika, usterki czujnika lub zmiany kierunku obrotów, jest bezpośrednie wyłączenie zasilania.

W tym przypadku, czynność uczenia się jest powtarzana aż do powtórnego uruchomienia silnika. Jeśli uruchomienie nie następuje z powodu utknięcia wirnika, to zastosowano ograniczenie prądowe dla ustalenia prądu rozruchowego silnika.

Możliwe jest tu wprowadzenie całkowitego lub chwilowego powstrzymania czynności rozruchu.

Przed dojściem wirnika do punktu rzeczywistego zera może być wykonane krótkotrwałe odwrócenie krzywej sinusoidalnej.

W ten sposób, silnik synchroniczny na krótki okres staje się alternatorem.

W tym sposobie, silnik znajduje się na pewno w fazie na końcu każdego okresu.

Umożliwia to zwiększenie częstotliwości powyżej nominalnej częstotliwości sieciowej 50Hz, na przykład, do 60Hz.

Ponieważ wysokość tłoczenia pompy jest funkcją kwadratu szybkości i ponieważ zmienia się również odpowiednio natężenie przepływu, możliwe jest w ten sposób uzyskanie większych natężeń przepływu bez zasadniczego zwiększenia poboru prądu.

W tym przypadku, również cosg pozostaje równy 1, z ogromną korzyścią dla efektywnej mocy.

Sposób rozruchu i stałostanowego zasilania silnika synchronicznego o magnesach trwałych, zwłaszcza do napędu pompy hydraulicznej, według niniejszego wynalazku, umożliwia rozruch nawet silników o średniej i dużej mocy oraz o dużych bezwładnościach wirnika silnika i wirnika pompy.

Ponadto, ponieważ cos<p jest zawsze praktycznie równy 1, to uzyskano maksymalną sprawność silnika, przez co pobór prądu jest zawsze minimalny, z ogromną korzyścią w zakresie zużycia energii.

Oczywiście, przy zachowaniu tej samej kolejności czynności sposobu oraz poszczególnych zabiegów w zakresie każdej czynności, sposób ten może być realizowany z zastosowaniem zasilaczy o obwodach innych rodzajów i również z różnego rodzaju częściami składowymi dla dostosowania do żądanego zastosowania.

Claims (15)

1. Sposób rozruchu i stałostanowego zasilania silnika synchronicznego o magnesach trwałych, zwłaszcza do napędu pompy hydraulicznej, znamienny tym, że w trakcie czynności uczenia się, wykonuje

PL 200 692 B1 się wirnikiem silnika dwa kolejne ruchy obrotowe w zakresie 180°, doprowadza się do stojana stałoprądowego prądu rozruchowego dla pierwszych 180°, przekształca się prąd dla drugich 180° po obróceniu wirnika o pierwsze 180° i wprowadza się w pamięć zasilacza, połączonego z magnetycznym czujnikiem liniowym położenia, charakterystykę robocza w odrębnych punktach odpowiadającym zadanym położeniom kątowym wirnika, po czym określa się prąd rozruchowy silnika i rzeczywisty punkt zerowy dla wirnika, a w trakcie czynności rozruchu, doprowadza się prąd większy od prądu rozruchowego ustalonego w trakcie czynności uczenia się, początkowo z małą częstotliwością, stopniowo wzrastającą, i oczekuje się na sprawdzenie za pomocą czujnika liniowego, przejścia wirnika przez punkt 80° i 100°, i następnie 260 i 280°, po czym w trakcie czynnoś ci stał ostanowego zasilania, po dojś ciu do czę stotliwoś ci stał ostanowej czyli stałostanowej szybkości, doprowadza się prąd sinusoidalny przy wirniku oczekującym na przejście przez punkty zerowe przed odwróceniem kierunku prądu, przy czym realizuje się funkcje kontrolne, dzięki którym powraca się do czynności rozruchu przy wirniku spowolnionym w trakcie czynności stałostanowego zasilania, i dzięki którym powraca się do czynności uczenia się przy utknięciu silnika, zmianie kierunku obrotów, błędu czujnika liniowego czy innych anomalii.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e w trakcie czynności uczenia się, zasila się stojan prądem stałym o stopniowo zmniejszającym się natężeniu, z okresowym odwróceniem prądu po obróceniu wirnika o pierwsze 180°, i po odwróceniu prądu dla drugiego obrócenia wirnika o następne 180°.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e w trakcie czynności uczenia się, zapamiętuje się minimalne wartości prądowe wytwarzające obrót o pierwsze i drugie 180°, a wartość największą traktuje się jako prąd rozruchowy.

4. Sposób wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e w trakcie czynności uczenia się , zapamię tuje się charakterystykę wykrywaną w pierwszym odrębnym położeniu kątowym wirnika, po czym interpoluje się ja, dla uzyskania podobnej do sinusoidy ciągłej krzywej opisującej rzeczywiste zachowanie się wirnika we wszystkich punktach pierwszego i drugiego półokresu, i położenia te wykrywa się za pomocą magnetycznego czujnika liniowego położenia.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e w trakcie czynnoś ci uczenia się , okreś la się za pomocą czujnika liniowego punkty rzeczywistego zera dla wirnika po 180° i 360°.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e w trakcie czynnoś ci uczenia się , okreś la się przez ekstrapolację wartości prądowe dla 80° i 100° pierwszego półokresu oraz dla 260° i 280° drugiego półokresu.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e w trakcie czynnoś ci rozruchu, po przejściu wirnika przez drugi półokres czynności uczenia się, doprowadza się prąd przemienny o napięciu odwróconym względem prądu w drugim półokresie i o wartości znacznie wyższej, korzystnie o 20-25% w porównaniu z prądem rozruchowym.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że na wirnik oczekuje się w punkcie przejścia przez pierwsze 80° i następnie utrzymuje się stabilny prąd aż do 100°, gdzie ponownie oczekuje się na wirnik, po czym zmniejsza się prąd aż do 180°, gdzie ponownie oczekuje się na wirnik przed odwróceniem prądu z równym zachowaniem w drugim półokresie, aż do dojścia do początkowego punktu 360°.

9. Sposób wedł ug zastrz. 8, znamienny tym, ż e na wirnik oczekuje się w czasie oczekiwania wynoszącym maksymalnie 1,5 sekundy.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że przy wirniku, który nie doszedł do pierwszego kątowego położenia w ciągu zadanego czasu oczekiwania, przerywa się realizację sposobu i ponownie rozpoczyna się czynność uczenia się.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po zakończeniu drugiego półokresu czynności rozruchu, doprowadza się prąd sinusoidalny o stopniowo rosnącej wartości i częstotliwości do uzyskania szybkości stałostanowej, sprawdzając wirnik jedynie przy przechodzeniu przez punkty zerowe i opcjonalnie oczekuje się na wirnik przez zadany czas przed odwróceniem fazy.

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że przy opóźnieniu wirnika spowodowanym wzrostem obciążenia, powraca się z realizacją sposobu jak przy czynności rozruchu, zmniejszając częstotliwość i zwiększając prąd aż do ponownego osiągnięcia szybkości stałostanowej, korzystnie przy większej wartości prądu.

PL 200 692 B1

13. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że przy wirniku doprowadzonym wcześniej wskutek zmniejszenia obciążenia, powraca się z realizacją sposobu jak przy czynności rozruchu, zmniejszając prąd do przywrócenia fazowości wirnika, i kontroluje się wirnik podczas przechodzenia przez punkty zerowe.

14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy stałostanowym utknięciu wirnika, zmianie kierunku obrotów, błędzie magnetycznego czujnika liniowego i innych anomaliach, przerywa się zasilanie i powraca się do czynności uczenia się.

15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że generuje się prąd o chwilowych częstotliwościach i wielkościach za pomocą przekształtnika ze sterowaniem mikroprocesorowym, do którego pamięci wprowadza się wartości uzyskane w trakcie czynności uczenia się i realizacji funkcji kontrolnych.