Aktualności
Badania
17 Maja
Fot. Krzysztof Krzempek
Opublikowano: 2022-05-17

Naukowcy z Politechniki Gdańskiej stworzyli nowy typ generatora

Zespół naukowców z Politechniki Gdańskiej opracował prototyp innowacyjnego generatora wielofazowego. Gwarantuje on pracę maszyny, którą zasila podczas awarii jednej z faz, a do tego jego produkcja nie wymaga użycia magnesów trwałych, dzięki czemu można uniezależnić się od rynków azjatyckich.

Skonstruowany przez naukowców z Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej generator indukcyjny o wzbudzeniu wielofazowym znajdzie zastosowanie w elektrowni wiatrowej, wodnej czy gazowej. Może też służyć na potrzeby wojska i być używany np. w czołgach bądź samochodach opancerzonych. Innowacyjne w prototypie jest zastosowanie pięciofazowego uzwojenia sterującego.

Generatory z trójfazowym uzwojeniem sterującym są powszechnie dostępne na rynku, natomiast nie ma maszyn z uzwojeniem sterującym pięciofazowym. Jesteśmy pionierami w tym zakresie. Dotychczas nie powstał taki prototyp, ponieważ problem polega na opracowaniu takiego uzwojenia sterującego, które nie będzie sprzęgało się z uzwojeniem mocy bezpośrednio, tylko poprzez zwarte uzwojenie wirnika, i dołączeniu do tego dedykowanego układu sterowania. Nam się to udało – z dumą podkreśla jeden z twórców wynalazku dr inż. Grzegorz Kostro.

Maszyny prądu przemiennego, a takim jest generator, do poprawnego funkcjonowania potrzebują pola magnetycznego o wirującym strumieniu. Warunkiem wytworzenia takiego rodzaju pola magnetycznego przy układzie nieruchomym, jest odpowiednie rozłożenie w przestrzeni uzwojeń (gdzie występują minimum 2 fazy). Utrata zasilania w przypadku uzwojeń dwufazowych lub trójfazowych w jednej z faz, od razu dyskwalifikuje działanie całego układu, ponieważ nie da się wtedy uzyskać pola magnetycznego o wirującym strumieniu.

Pięć faz w uzwojeniu sterującym powoduje, że generator może nadal pracować przy uszkodzeniach jednej z faz uzwojenia, bądź przy uszkodzeniu jednej gałęzi falownika. Powoduje to zwiększoną niezawodność generatora i zapewnia większe bezpieczeństwo – dodaje współautor rozwiązania dr inż. Filip Kutt.

Generator gdańskich inżynierów dzięki pięciu fazom będzie w sytuacji awaryjnej nadal pracował, przy nieco zmniejszonej, na poziomie 10–15 procent, wydajności, ale wciąż na tyle mocno, by urządzenie, które zasila nie przestało działać dopóki usterka nie zostanie naprawiona. Zespół przygotował już prototyp pięciofazowego generatora szczotkowego, a obecnie trwają prace nad modelem bezszczotkowym. Budowa kolejnego modelu powstaje dzięki dofinansowaniu w ramach Inkubatora Innowacyjności 4.0 w kwocie 99 200 zł.

Stoimy obecnie w obliczu kryzysu energetycznego, a jedną z możliwości dywersyfikacji źródeł energii jest pozyskiwanie jej jak najczęściej ze źródeł ekologicznych, na przykład poprzez farmy wiatrowe. Nasz generator nie tylko daje większą gwarancję niezawodności, ale jest również ekologiczny. Do jego budowy nie używamy bowiem magnesów trwałych, powszechnie stosowanych w innych tego typu urządzeniach. Problemem jest ich pozyskanie na masową skalę, ponieważ rynek magnesów został zupełnie zmonopolizowany przez Chiny. Dzięki naszemu pomysłowi możemy uniezależnić się od rynków azjatyckich. Urządzenia bez magnesów trwałych są niezwykle pożądane, więc jesteśmy pewni, że nasz generator wzbudzi zainteresowanie, zwłaszcza na rynku europejskim – przekonuje dr inż. Roland Ryndzionek, kierownik zespołu badawczego.

Rozwiązanie zaproponowane przez naukowców z PG jest nowatorskie nie tylko pod względem konstrukcji generatora, ale również z uwagi na zastosowaną topologię dwukierunkowego przekształtnika napięcia. W konfiguracji wewnętrznej przekształtnika zastosowano połączenie obwodami pośredniczącymi napięcia stałego standardowego falownika trójfazowego od strony sieci zasilającej oraz pięciofazowego falownika od strony wirnika generatora. Tak opracowany i zbudowany model przekształtnika umożliwia realizację najnowszych rozwiązań algorytmów sterowania mocą generatora w normalnym stanie pracy oraz przy wystąpieniu awarii tranzystorów falownika pięciofazowego.

MK, źródło: PG

Dyskusja (1 komentarz)
  • ~Captain 19.05.2022 23:17

    Czy ci naukowcy pokazali, skąd ściągnęli to rozwiązanie i kto opracował teorię na Politechnice Gdańskiej? Czy ten ich generator rozwija moment wytwarzany przez trzecią harmoniczną prądu stojana?
    Poza tym nie zauważyli, że ich koledzy z sąsiednich pokojów już dawno opracowali sterowanie do pięciofazowych maszyn. Nie ma w tym nic nowego.