Estymacja prędkości z wykorzystaniem charakterystyki częstotliwościowej silnika indukcyjnego w warunkach odkształconego napięcia zasilającego

The analysis of an impact of higher harmonics in induction motor supply voltages on the correctness of an angular speed estimation process, which operation algorithm is based on the knowledge of a motor inductance frequency characteristic is presented in the paper. The characteristic can be considered as motor spectral transmittance of some kind, therefore a machine operation analysis, realized with the use of a mathematical model based on that characteristic, can be carried out at varied supply voltage parameters as well as at fastchanging electromechanical transients. The presented experiments also indicate the fact of an unequivocal representation of rotor electromagnetic parameters variability, resulting from the skin effect in rotor solid conductive elements, by the machine inductance frequency characteristic at any frequency of supply voltages. The conducted analysis aims at evaluating the possibility of using the proposed induction motor speed estimation algorithm in variable-frequency speed control systems. The study has been subjected to an induction motor with a solid rotor manufactured from the magnetic material, i.e. a machine characterized by a significant skin effect occurring in rotor solid conductive elements.

W artykule przedstawiono analizę wpływu odkształceń napięć zasilających rozpatrywany silnik indukcyjny na poprawność procesu estymacji prędkości kątowej, którego algorytm działania oparty jest o znajomość charakterystyki częstotliwościowej indukcyjności tego silnika. Charakterystyka ta stanowi odwzorowanie pewnego rodzaju transmitancji widmowej silnika, z tego względu, analiza pracy maszyny, realizowana przy wykorzystaniu modelu matematycznego bazującego na tej charakterystyce, może zostać przeprowadzona przy zmiennych parametrach wymuszenia napięciowego, a także przy szybkozmiennych stanach elektromechanicznych. Prezentowane eksperymenty wskazują również na fakt jednoznacznego odwzorowywania zmienność parametrów elektromagnetycznych wirnika, wynikającej ze zjawiska wypierania prądu w jego przewodzących litych elementach, przez charakterystykę częstotliwościową indukcyjności maszyny przy dowolnych częstotliwościach napięć zasilających. Przeprowadzona analiza ma na celu oszacowanie możliwości wykorzystania proponowanego algorytmu estymacji prędkości kątowej silnika indukcyjnego w układach częstotliwościowej regulacji prędkości tego typu maszyn. Badaniom został poddany silnik indukcyjny z wirnikiem wykonanym z litego materiału magnetycznego, tj. maszyna z silnie zaznaczonym zjawiskiem wypierania prądów.