Raziskovalna področja

Elektrifikacija vozil zahteva motorje z veliko gostoto moči na enoto teže, kar najlažje dosežemo z uporabo trajnih magnetov redkih zemelj (SmCo in NdFeB). Takšni sinhronski motorji so kompaktni, imajo visok izkoristek ter zaradi majhnega vztrajnostnega momenta dosegajo visoko dinamiko. Žal s povišanjem temperature tovrstni magneti postanejo bolj dojemljivi za razmagnetenje, kar moramo tekom dizajna motorja vzeti v obzir, da se temu nezaželenemu pojavu izognemo. Z nelinearnim modelom sihnronskega stroja s trajnimi magneti simuliramo različna obratovalna stanja in natančno ocenimo časovni potek tokov, saj je prav tok neposredni vzrok razmagnetenja. Na ta način prepoznamo potencialno najnevarnejša obratovalna stanja, npr. trifazni kratki stik, ki požene tok z razmeroma velikim prenihajem. Načrtovalec motorja mora zagotoviti, da takšen tok ne ogrozi magnetenja ne glede na trenutno temperaturo obratovanja.

Nekoč so vodna kolesa poganjala mline, kovačnice, žage… tudi ob nizkih jezovih, z razpoložljivim padcem, manjšim od 2 m. Tako majhni padci za MHE s Francisovimi ali Kaplanovimi turbinami niso zadostni. Bankijeve turbine so primernejše, vendar je tudi delovanje teh z naraščanjem pretoka in posledičnim dvigovanjem vode pod jezom hitro onemogočeno.

Arhimedov vijak je črpalka iz 3. st. pnš, ki so jo po letu 2000 začeli uporabljati kot turbino. Ima zelo visok izkoristek pretvorbe energije, tudi pri manjših pretokih, še posebej če z uporabo izmeničnega presmernika omogočimo zniževanje vrtilnih hitrosti MHE. Pri MHE na zelo nizkih padcih je proizvodnja elektrike v manj vodnatih letih celo večja kot v bolj vodnatih letih.

Dovoljeni odjem vode za delovanje MHE se sproti prilagaja glede na sezono drstenja rib in na pomanjkanje vode poleti. MHE z Ahimedovim vijakom se postavi v obstoječo mlinščico z minimalnimi gradbenimi posegi. Obratujoča MHE je atraktivna, ker je pretvorba energije očitna, kot pri vodnem kolesu. Ribe plavajo skozi rotirajoč se vijak brez posledic…

Eno izmed raziskovalnih področij, s katerim se ukvarjamo v LEP, je tudi vodenje večfaznih pogonov. Kot že pove ime, je sestavni del takšnih pogonov večfazni stroj, torej stroj, ki ima na statorju navitje z več kot tremi fazami. Ti pogoni v zadnjih desetletjih postajajo čedalje močnejši konkurenti že uveljavljeni trifazni izvedbi. Prednost večfazne zasnove je zmanjšanje deleža moči po posameznih fazah, prav tako pa lahko omogoča tudi manjšo valovitost navora ter odpornost na napake, ki se lahko pojavijo tako v stroju kot v močnostnem pretvorniku.

Izrazita lastnost večfaznih pogonov je, da lahko z dodatno razpoložljivimi fazami dosežemo enako izhodno moč z manjšim faznim tokom brez hkratnega povečanja fazne napetosti. Posledično so zaradi svojih lastnosti že nekaj let prisotni v pomorski tehniki (v vlogi glavnega pogona ali generatorja energije), čedalje pogosteje pa so uporabljeni tudi v vetrnih elektrarnah ter avtomobilski tehniki (predvsem na nizkonapetostnem baterijskem nivoju). S porastom elektrifikacije v transportu prispevamo tudi k zmanjševanju toplogrednih izpustov. Večje število faz omogoča tudi dodatne prostostne stopnje pri vodenju večfaznih pogonov, ki jih lahko izkoristimo za izboljšanje normalnega obratovanja. Npr. z injiciranjem dodatnega harmonskega toka povečamo elektromagnetni navor. Dodatne prostostne stopnje lahko izkoristimo tudi za prilagoditev regulacijskega algoritma v primeru nastopa napake, da lahko pogon z manjšano močjo neprekinjeno obratuje naprej. Pogoste napake, ki se lahko pojavijo na stroju ali močnostnem pretvorniku, so prekinitev faznega vodnika in kratek stik v navitju (fazni, medfazni ali medovojni) ter odprto stikalo ali kratek stik v močnostnem pretvorniku.

…