Laboratorium Maszyn i Napędu Elektrycznego

Profil naukowo-badawczySkład osobowyWydawnictwaOferta technologicznaZestawienie publikacjiPrace statutoweBadania własneZlecenia zrealizowane dla jednostek zewnętrznychHarmonogram zajęć

Profil naukowo-badawczy

W Laboratorium Maszyn i Napędu Elektrycznego prowadzone są badania dotyczące:

1. Diagnostyki maszyn elektrycznych, ze szczególnym uwzględnieniem silników indukcyjnych. W Katedrze Maszyn Elektrycznych (obecnie Katedra Energoelektroniki i Automatyki Systemów Przetwarzania Energii) opracowano autorski system diagnostyki silników indukcyjnych, bazujący na analizie częstotliwościowej ich prądów rozruchowych. Umożliwia on przeprowadzenie bezinwazyjnej diagnostyki zarówno stojana jak i wirnika maszyny; wykrywana jest również ekscentryczność wirnika względem stojana. System był wykorzystany m.in. do diagnostyki wielkich silników indukcyjnych (o mocach znamionowych rzędu setek kW) w Elektrociepłowni Kraków. W Laboratorium prowadzone są również badania dotyczące metod i urządzeń diagnostycznych maszyn synchronicznych i maszyn komutatorowych dużych mocy, w tym przewidzianych do użycia w warunkach warsztatowych.

2. Projektowania i optymalizacji konstrukcji maszyn elektrycznych, przede wszystkim energooszczędnych silników indukcyjnych i silników z magnesami trwałymi, odpowiednio do obecnych wymagań UE. Opracowane optymalizacyjne metody projektowania umożliwiają podniesienie sprawności tych silników do poziomu najwyższej klasy sprawności IE4.

3. Wpływu jakości energii elektrycznej na sprawność i własności maszyn i urządzeń elektrycznych. Przedmiotem zainteresowań jest tu oddziaływanie sieci elektroenergetycznej z napięciem odkształconym na maszyny elektryczne (silniki i generatory) włączane bezpośrednio do sieci oraz oddziaływanie pracy dużych maszyn elektrycznych na system elektroenergetyczny.

4. Maszyn elektrycznych wzbudzanych magnesami trwałymi i maszyn elektrycznych ze wzbudzeniem hybrydowym. Są to na ogół nowatorskie rodzaje silników i generatorów elektrycznych, opracowywane do specyficznych celów, m.in. do napędu pojazdów samochodowych elektrycznych i hybrydowych.

5. Efektywnego wykorzystania maszyn elektrycznych współpracujących z niekonwencjonalnymi źródłami energii. Przedmiotem badań jest przede wszystkim współpraca generatorów elektrycznych różnych rodzajów z turbinami wiatrowymi i wodnymi. Obejmuje to również odpowiednie sterowanie tych maszyn, umożliwiające osiągnięcie najwyższej sprawności.

6. Systemów sterowania napędów elektrycznych mające na celu opracowanie i wdrażanie systemów regulacji i obserwacji cyfrowej w napędach z różnego typu silnikami prądu stałego i przemiennego.

7. Systemów sterowania w napędach prądu przemiennego i stałego z wykorzystaniem sterowników DSP.

8. Teorii sterowania cyfrowego.

9. Optymalizacji statycznej i dynamicznej.

Skład osobowy

Tomasz Drabek, dr inż., kierownik laboratorium
Zygfryd Głowacz, dr hab. inż.
Wiesław Jażdżyński, dr hab. inż.
Tadeusz Orzechowski, dr hab. inż.
Barbara Bisztyga, dr inż.
Paweł Dybowski, dr inż.
Jarosław Kozik, dr inż.
Tomasz Lerch, dr inż.
Waldemar Milej, dr inż.
Wacław Orlewski, dr inż.
Michał Rad, dr inż.
Grzegorz Sieklucki, dr inż.
Rajmund Sykulski, mgr inż.
Henryk Krawiec, mgr inż.
Marek Hajto
Grzegorz Krawczyk, inż.
Jerzy Mocniak
Bogusław Spyrka

Wydawnictwa

Najważniejsze wydawnictwa, których autorami lub współautorami są pracownicy Katedry Maszyn Elektrycznych (obecnie Laboratorium Maszyn Elektrycznych).

1. 2. 3. 4. 5. 6.

7. 8. 9. 10. 11.

1. Jerzy Skwarczyński, Zbigniew Tertil - Elektromechaniczne przetwarzanie energii
2. Jerzy Skwarczyński, Zbigniew Tertil - Maszyny elektryczne, część pierwsza, teoria
3. Jerzy Skwarczyński, Zbigniew Tertil - Maszyny elektryczne, część druga, teoria
4. Paweł Dybowski, Tomasz Lerch, Waldemar Milej, Witold Rams, Jerzy Skwarczyński - Układy elektromechaniczne i transformatory
5. Witold Rams, Jerzy Skwarczyński - Laboratorium maszyn elektrycznych
6. Jan Rusek - Komputerowa analiza maszyny indukcyjnej w wykorzystaniem bilansu harmonicznych
7. Arkadiusz Puchała - Dynamika maszyn i układów elektromechanicznych
8. Władysław Kołek - Praca turbogeneratora w układzie elektroenergetycznym
9. Władysław Kołek, Jerzy Michna, Marian Noga - Dynamika systemów elektromechanicznych w hutnictwie
10. Krystyn Pawluk, Stanisław bednarek - Rozruch i stany asynchroniczne silników synchronicznych
11. Jerzy Skwarczyński - Wykłady z maszyn elektrycznych

Oferta technologiczna

I. Diagnostyka maszyny indukcyjnej klatkowej

Metoda bazuje na rejestracji przebiegów czasowych prądów w dwóch fazach stojana maszyny. Zarejestrowane prądy poddaje się analizie filtracyjnej lub spektralnej. W przypadku rejestracji prądów w stanie rozruchu, stosuje się odpowiednią filtrację dolnoprzepustową. W przypadku rejestracji prądów w stanie pracy ustalonej, stosuje się analizę spektralną. Filtracja dolnoprzepustowa pozwala zidentyfikować uszkodzenia klatki wirnika. Analiza spektralna pozwala zidentyfikować uszkodzenia klatki wirnika, a także ekscentryczności wirnika: statyczną, dynamiczną lub mieszaną.

Zwiększenie trafności diagnozy można uzyskać poprzez wykonanie obliczeń symulacyjnych, w których oblicza się wartości sygnałów diagnostycznych, korzystając z dynamicznego modelu diagnostycznego badanej maszyny indukcyjnej. Warunkiem wykonania takich obliczeń jest znajomość podstawowych wymiarów geometrycznych obwodu magnetycznego maszyny i danych nawojowych uzwojenia stojana. Zwykle informacji takich może udzielić producent maszyny.

Wykonane prace:

  • 2003: "Wykonanie badań diagnostycznych 8 sztuk silników 6kV pomp zasilających bloków energetycznych ECK S.A.". Zleceniodawca: EC Kraków S.A.
  • 2003: "Badania diagnostyczne silników 6 kV (40 szt)". Zleceniodawca: EC Kraków S.A.
  • 2004: "Wykonanie pomiarów diagnostycznych 66 sztuk silników 6 kV metodą AGH". Zleceniodawca: EC Kraków S.A.
  • 2005: "Wykonanie badań i analiz diagnostycznych silników 6 kV metodą AGH". Zleceniodawca: EC Kraków S.A.
  • 2006: "Wykonanie pomiarów diagnostycznych silników 6 kV metodą AGH". Zleceniodawca: EC Kraków S.A.

Dane kontaktowe:

dr inż. Paweł Dybowski
(+48) 12 617–28–97
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie obsługi JavaScript.

II. Optymalizacja konstrukcji maszyn i urządzeń elektrycznych, lub ich elementów

Opis:
Optymalizacja jest realizowana wg procedury:
1. zgromadzenie potrzebnych informacji n.t. obiektu i celu optymalizacji
2. model obiektu i jego weryfikacja
3. implementacja programu syntezy projektowej
4. optymalizacja konstrukcji i wykonanie projektu wykonawczego

Ważniejsze prace badawcze:
B1. Zastosowanie optymalizacji wielokryterialnej do projektowania maszyn elektrycznych. Grant KBN
nr 3 0640 91 01, Kraków, 1991-1993.
B2. Optymalizacja obwodów elektromagnetycznych silników zanurzalnych. Umowa AGH z F.S.E. TAMEL
(w ramach grantu celowego KBN nr 8-827895/C-2341 pt. „Silniki trójfazowe o mocy od 1.1 do 11kW,
klasa izolacji F, o stopniu ochrony IP68, konstrukcji specjalnej, do pracy w ciągłym zanurzeniu w cieczach
m.in. jako napędy hydrośmigieł w oczyszczalniach ścieków”
), 1995.
B3. Wielokryterialna optymalizacja konstrukcji energooszczędnych wybranych maszyn elektrycznych
w aspekcie nowych klas sprawności IE1-IE4.
Projekt badawczy własny nr N N510 108538, umowa AGH
z Ministerstwem Sz.W.iN., 2010-2012.

Ważniejsze prace wdrożeniowe:
W1. Optymalizacja konstrukcji silnika Sg132M-4 w aspekcie minimalizacji jego kosztów produkcji i użytkowania.
Umowa AGH z F.S.E. „TAMEL” S.A. w Tarnowie, 1993r.
W2. Optymalizacja obwodów elektromagnetycznych silników zanurzalnych. Umowa AGH z F.S.E. TAMEL w
Tarnowie, 1995.
W3. Optymalizacja konstrukcji silnika energooszczędnego SEE90L-4 w celu zwiększenia jego sprawności do
wartości 85%.
Umowa AGH z F.S.E. Indukta S.A, 2000. (wdrożenie do produkcji seryjnej).
W4. Optymalizacja konstrukcji silnika energooszczędnego SEE 100L-4B klasy eff1 wg CEMEP
w celu zminimalizowania jego kosztów wytwarzania.
Umowa AGH z F.S.E. Indukta S.A., 2001. (wdrożenie do
produkcji seryjnej).
W5. Optymalizacja konstrukcji silnika energooszczędnego SEE 132M-4 klasy eff1 wg CEMEP w celu osiągnięcia zadanej
sprawności (minimum 90.1%) oraz zminimalizowania jego kosztów wytwarzania.

Umowa AGH z F.S.E. Indukta S.A., 2003 (wdrożenie do produkcji seryjnej).

Ważniejsze wyniki:

1. Wynik pracy [W3] na tle sytuacji w Europie
w chwili zakończenia prac.
2. Syntetyczny wynik prac [W3]-[W5] w odniesieniu
do wcześniej produkowanych silników w kraju.

3. Syntetyczny wynik pracy [B3].
Wykonano prototypy zoptymalizowanych wysoko-sprawnych konstrukcji silnika indukcyjnego oraz silnika
synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim (LSPMSM) z odlewanymi klatkami
aluminiowymi.
W przypadku silnika LSPMSM o danych: PN=0.75kW, UN=400V, 2p=4, fN=50Hz, uzyskano sprawność
prototypu równą 89.1% (dolna granica klasy IE4 jest 85.40%), którą można porównać do odpowiedniego
silnika ECOiPM firmy Lönne (sprawność znamionowa 89.0%) oraz silnika SuPremE firmy Reel (sprawność
89.5%).
Sprawność była wyznaczana zgodnie z normą PN-EN 60034-2-1: 2008 (odpowiednik IEC Standard
60034 - 2 - 1. Edition 1.0 2007 - 09) metodą momentomierza.

Literatura:

Dane kontaktowe:

dr hab.inż. Wiesław Jażdżyński, prof. nz. AGH
(+48) 12 617–28–98
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie obsługi JavaScript.

III. Modelowanie pola elektromagnetycznego 2D i 3D maszyn i urządzeń elektrycznych

1. Analiza statyki i dynamiki maszyn elektrycznych metodami polowymi.

Rozruch silnika z magnesami trwałymi typu SMzsg132S4.

2. Analiza zespolonych układów tłumików z cieczami magnetoreologicznymi o ruchu obrotowym i liniowym wraz z generatorami z magnesami trwałymi do ich zasilania.

Analiza pola magnetycznego generatora do zasilania tłumika z cieczą magnetoreologiczną o ruchu obrotowym.

Dane kontaktowe:

dr inż. Andrzej Matras
(+48) 12 617–40–16
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie obsługi JavaScript.

IV. Napędy elektryczne

1. Optymalizacja parametryczna regulatorów analogowych i cyfrowych

  • Układy sterowania napędami elektrycznymi mające na celu opracowanie i wdrażanie systemów regulacji i obserwacji cyfrowej w napędach z różnego typu silnikami prądu stałego i przemiennego.
  • Analiza cyklu granicznego w układach cyfrowych.

2. Identyfikacja modeli matematycznych.

3. Projektowanie układów odpornych metodami: ruchów ślizgowych różnych rzędów i metodą H-inf.

4. Diagnostyka stanów awaryjnych układów napędowych.

Dane kontaktowe:

dr hab. inż. Tadeusz Orzechowski, prof. AGH
(+48) 12 617–28–88
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie obsługi JavaScript.

Zestawienie
publikacji

Rok 2008
Rok 2009
Rok 2010
Rok 2011
Rok 2012

Prace
statutowe

Rok 2008
Rok 2009
Rok 2010
Rok 2011
Rok 2012

Badania
własne

Rok 2008
Rok 2009
Rok 2010
Granty Rok 2011
Granty Rok 2012

Zlecenia zrealizowane dla
jednostek zewnętrznych

Rok 2007
Rok 2008
Rok 2010
Rok 2011
Rok 2012

Harmonogram zajęć

Jesteś tutaj: O KATEDRZE LABORATORIA MASZYN I NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO