SIGMA-NOT - PORTAL INFORMACJI TECHNICZNEJ - Największa baza artykułów technicznych online

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY

Miesięcznik ISSN 0033-2097, e-ISSN 2449-9544 - rok powstania: 1919
Czasopismo Stowarzyszenia Elektryków Polskich (SEP)

Dobór struktury przewodzącego materiału periodycznego ze względu na zjawiska elektromagnetyczne
(ang. Arrangement of structure of a conductive periodic material based on the analysis of electromagnetic phenomena using multi-criteria scheme)

DOI:10.15199/48.2018.06.19
Adam STECKIEWICZ Agnieszka CHOROSZUCHO

Streszczenie
W artykule rozpatrzono problem kształtowania właściwości materiału o strukturze periodycznej, złożonego z elementów o skali milimetrowej. Elementy tworzone z materiałów przewodzących są umieszczone na podłożu z elastycznego laminatu. Poddano dyskusji właściwości widmowe elementów, przy uwzględnieniu modelu polowego. Określono wpływ parametrów geometrycznych elementu konstrukcyjnego na wartości odwzorowania zakładanej charakterystyki widmowej. Dobór geometrii elementu zrealizowano z użyciem algorytmu inteligentnych rojów.
Słowa kluczowe: algorytm roju cząstek, zjawiska elektromagnetyczne, struktury periodyczne, metoda elementów skończonych.
Abstract
The paper demonstrates the problem of adjustment of electromagnetic properties of layered material with two-dimensional periodic structure of millimeter-scale components. The conducting paths of the constructed elements are placed on a flexible based layer. The spectral properties of the structure are shaped by the subtle modification of the geometry of components. The relation between different configurations of the component and their electric properties is determined. The presented problem is solved using particle swarm optimization algorithm.
Keywords: particle swarm algorithm, electromagnetic phenomena, periodic structures, finite element method.
Szerokie wykorzystanie w układach elektrycznych i elektronicznych nowoczesnych materiałów, m.in. kompozytów [1, 2, 3] czy struktur fraktalnych [4], jest podstawą rozwoju technologii złożonych struktur warstwowych. Zastępcze parametry elektryczne, mechaniczne oraz termiczne są kształtowane w wyniku doboru geometrii elementów składowych, ich makroskopowej struktury oraz materiałów poszczególnych warstw. W ten sposób możliwe staje się dostosowanie efektywnych właściwości materiału do zadanych potrzeb w bardzo szerokim zakresie [5, 6]. Przykładem złożonych materiałów kompozytowych mogą być tzw. materiały laminarne z warstwą periodyczną. Powtarzalne rozmieszczenie na warstwie materiału bazowego ΩB identycznych komórek Ωe, prowadzi do uformowania układu ΩM z przewodzącą warstwą roboczą (rys. 1). W zależności od celu zastosowania i zakresu częstotliwości wymuszenia układ taki może być na przykład stosowany jako element nagrzewający z dobieranym rozkładem źródeł ciepła [3] lub wbudowany w układy PCB składnik filtra sygnałowego o dobieranej częstotliwości odcięcia. Rys. 1. Materiał kompozytowy ΩM z przewodzącą warstwą elementów Ωe osadzonych na nieprzewodzącym, elastycznym nośniku bazowym ΩB Pożądany układ struktury materiałowej kształtowany metodami ubytkowymi (trawienie), przyrostowymi (napylanie, drukowanie), bądź optycznymi (litografia interferencyjna) daje szeroki wachlarz możliwości dostosowania skali i struktury elementów Ωe, co bezpośrednio determinuje wypadkowe cechy elektryczne ΩM. Laminarne materiały warstwowe z możliwością elastycznego i szerokiego kształtowania pożądanych właściwości są m.in. przedmiotem badań których celem jest opracowanie metod homogenizacji i predykcji ich wynikowych, efektywnych parametrów [1, 4]. Estymacja właściwości elektrycznych elementów Ωe możliwa jest na podstawie analizy zjawisk elektromagnetycznych w numerycznym modelu komórki. Złożony opis [...]

ZAKUP JEDNORAZOWY I DOSTĘP DO WIRTUALNEJ CZYTELNI
PRENUMERATA PAPIEROWA

Czytaj za darmo! »

Prenumerata

Szanowny Kliencie!
Zamów roczną prenumeratę w wersji PLUS a uzyskasz dostęp do archiwalnych publikacji tego czasopisma.
Nie zwlekaj - skorzystaj z tysięcy publikacji o najwyższym poziomie merytorycznym.

prenumerata papierowa roczna PLUS (z dostępem do archiwum e-publikacji) - tylko 780.00 zł
prenumerata papierowa roczna PLUS z 10% rabatem (umowa ciągła) - tylko 702.00 zł *)
prenumerata papierowa roczna - 690.00 zł
prenumerata papierowa półroczna - 345.00 zł
prenumerata papierowa kwartalna - 172.50 zł

okres prenumeraty:

*) Warunkiem uzyskania rabatu jest zawarcie umowy Prenumeraty Ciągłej (wzór formularza umowy do pobrania).
Po jego wydrukowaniu, wypełnieniu i podpisaniu prosimy o przesłanie umowy (w dwóch egzemplarzach) do Zakładu Kolportażu Wydawnictwa SIGMA-NOT.

Zaprenumeruj także inne czasopisma Wydawnictwa "Sigma-NOT" - przejdź na stronę fomularza zbiorczego »

Bibliografia

[1] Abramovich H., Intelligent materials and structures, De Gruyter (2016)
[2] Moore R., Electromagnetic composites handbook, McGraw-Hill (2016)
[3] Pal R., Electromagnetic, mechanical, and transport properties of composite materials, CRC Press (2014)
[4] Castro H.F., et al., All-inkjet-printed low-pass filters with adjustable cutoff frequency consisting of resistors, inductors and transistors for sensor applications, Organic Electronics, 38 (2016), 205-212
[5] Abegaonkar M., Kurra, L., Koul S.K., Printed resonant periodic structures and their applications, CRC Press (2016)
[6] Hernandez L., et al., Low-loss RF filter through a combination of additive manufacturing and thin-film process, IEEE Radio and Wireless Symposium (2017), 114-116
[7] Ho S.L., Yang S., An artificial bee colony algorithm for inverse problems, Int. Journal of Applied Electromag. and Mechanics, 31 (2009), 181-192
[8] Konar M., Bagis A., Performance comparison of particle swarm optimization, differential evolution and artificial bee colony algorithms for fuzzy modelling of nonlinear systems, Elektronika ir Elektrotechnika, 22(5) (2016), 8-13
[9] Steckiewicz A., Porównanie metod obwodowych i numerycznych do obliczeń stacjonarnego pola elektrycznego w materiałach warstwowych, Poznan Univ. of Tech. Academic Journals: Electrical Engineering (2017), n.89, 123-134
[10] Pasko M., Adrikowski T., Elementy liniowych obwodów elektrycznych i elektronicznych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej (2011)

INNE PUBLIKACJE W TYM ZESZYCIE

A method of syntactic text steganography based on modification of the document-container aprosh - DOI:10.15199/48.2018.06.15

Nadzeya SHUTKO Pavel URBANOVICH Pawel ZUKOWSKI

The development of information technology has led to the fact that now they put the information on a par with the generally accepted material values. Access to it with the advent of global computer networks has become incredibly simple. Simplicity and speed of such access significantly increased both the threat of data security breach, as well as the threat of unauthorized access (without author's permission) to information. The main objects of copyright relating to information technologies, including publishing technologies, are: paper and electronic versions of various text or other documents, databases, computer programs. This means that Internet objects also refer to intellectual property. The logic of regulating the Internet itself and the relations connected with the use of its resources and capabilities should be in the plane of both national and international law. Thus, the problem of protecting information and protecting copyright for text documents is becoming increasingly important. A method of solving of this problem on the basis of text steganography is investigated and analyzed in some articles, for example [1]. The specifics of algorithmic and software implementation of the steganographic methods that are based to protect of digital documents against unauthorized use are analyzed in [2]. Contrary to cryptography which purpose is hiding data by encrypting them, the purpose of steganography is to hide the fact of the transfer of confidential messages. It is because of steganography system of protection is achieved the greatest degree of resistance to intentional attacks to destroy or to identify hidden information. The steganographic system (stegosystem or steganosystem) - a set of tools and techniques that are used to form a secret channel of information transfer [3-5]. The steganosystem forms the channel, that carries the filled container. This channel is considered to be exposed to the influence from the więcej »

Adaptacyjny regulator neuronowy typu RBF zastosowany w sterowaniu napędem elektrycznym z silnikami PMSM - DOI:10.15199/48.2018.06.18

Marcin KAMIŃSKI Karol NAJDEK

Najistotniejsze wymagania (determinujące właściwości użytkowe) dotyczące nowoczesnych napędów elektrycznych stosowanych w aplikacjach przemysłowych, zakładają dynamiczne oraz precyzyjne sterowanie prędkością lub położeniem wału silnika. W ostatnich latach można zaobserwować trend badań, wynikający z przyczyn praktycznych, według którego oczekuje się również poprawnego działania układu napędowego w przypadku niepewności oraz zmian parametrów obiektu [1], [2]. Jednym ze sposobów uzyskania wymienionych powyżej cech napędu elektrycznego jest wykorzystanie właściwości silnika PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) oraz nowoczesnych adaptacyjnych algorytmów sterowania, zastosowanych w pętli regulacji prędkości. Rozwój teorii oraz aplikacje regulatorów neuronowych są obecnie bardzo szeroko opisywane w publikacjach naukowych. Wśród charakterystycznych zastosowań radialnych sieci neuronowych należy wymienić zastosowanie modelu tego typu w sterowaniu odwróconym wahadłem zawierającym dodatkowy stopień swobody. Mechanizm zawiera jeden silnik prądu stałego, w precyzyjnym sterowaniu położeniem istotnym zakłóceniem są nieliniowości związane z momentem tarcia. Sieci neuronowe radialne mogą stanowić skuteczny kompensator, który nie wymaga bezpośredniej identyfikacji parametrów funkcji opisujących tarcie [3]. Efektywnym rozwiązaniem jest również bezpośrednia aplikacja perceptronowej sieci neuronowej jako regulatora prędkości w napędzie z silnikiem PMSM. Wysoka dynamika napędu z testowanym modelem adaptacyjnym uzasadnia zastosowania takich regulatorów. Warto zwrócić uwagę, że w zagadnieniach dotyczących zastosowań sieci neuronowych, istotnym elementem są rozważania związane ze złożonością obliczeniową algorytmów przeliczających wagi regulatora. Prowadzone badania mają na celu redukcję wymaganej mocy obliczeniowej, zatem testowane są uproszczone metody wyznaczania poprawek współczynników modelu. Przykładem jest zastosowanie algorytmu R więcej »

Akustyczne badania polimeru typu RR-P3HT do wykrywania DMMP w powietrzu - DOI:10.15199/48.2018.06.12

Jarosław WROTNIAK Wiesław JAKUBIK Paulina POWROŹNIK Agnieszka STOLARCZYK Mirosław MAGNUSKI

Wykorzystanie linii opóźniającej z akustyczną falą powierzchniową (AFP) jako metody umożliwiającej wykrywanie bardzo małych koncentracji związków chemicznych w mieszaninach gazowych, jest przykładem interdyscyplinarności współczesnej nauki i techniki. Istotą jest tutaj poszukiwanie nowych materiałów wrażliwych na obecność danej substancji np. w powietrzu, a także rozwój technologii cienkowarstwowych umożliwiający wytwarzanie warstw i struktur sensorowych na piezoelektrycznych modułach z AFP, których podstawowymi elementami są tzw. przetworniki międzypalczaste [1]. Zminiaturyzowanie tych przetworników przełożyło się na znaczne zwiększenie częstotliwości działania czujników z AFP. Obecnie częstotliwości pracy takich czujników znajdują się w przedziale od pojedynczych MHz aż do kilku GHz. Osiągnięto w ten sposób istotne zwiększenie tzw. czułości masowej w zakresie bezwzględnym, tzn. większe zmiany częstotliwości dla tej samej koncentracji substancji podlegającej detekcji i tych samych pozostałych parametrach (warstwa sensorowa, temperatura oddziaływania, parametry otoczenia, itd.) [2,3]. Miniaturyzacja czujnika wymaga jednakże budowy bardziej skomplikowanych czy zaawansowanych technicznie urządzeń elektronicznych, umożliwiających uzyskanie mierzalnych sygnałów pomiarowych. Obecnie moduły z AFP produkowane są przez wiele firm jako filtry wąskopasmowe np. do telefonii komórkowej i dostępne są w handlu, natomiast układ badawczy i pomiarowy dla detekcji gazowej należy zaprojektować i opracować samodzielnie [4,5]. W czujnikach gazowych z AFP mechanizm wykrywania koncentracji badanego gazu lub par związku chemicznego polega na oddziaływaniu jego cząsteczek z odpowiednio dobraną, wrażliwą na jego obecność sensorową warstwą aktywną. Procesy oddziaływania pomiędzy cząsteczkami gazu i warstwy to zjawiska kinetyczne głównie sorpcja (w objętości) i adsorpcja (na powierzchni), wynikające z pułapkowania cząsteczki w warstwie lub na jej więcej »

An Algorithm for Induction Motor Monitoring System Based on Electrical Signals Analysis - DOI:10.15199/48.2018.06.03

Mykhaylo ZAGIRNYAK Dmytro MAMCHUR Andrii KALINOV

Modern technologies allow one ensure comprehensive control of production operation, which increase its reliability and efficiency. However, sudden failures of operational equipment could lead to production breaks, which, in turn, lead to financial losses. As induction motors (IM) are used to drive predominant number of actuating mechanisms, theirs failures cause most significant financial losses and could lead to failure of other industrial equipment. In order to avoid significant financial losses due to production stoppage because of sudden IM failure it is reasonable to use monitoring systems at important parts of production process. Such systems should use data for analysis which could be easily measured and don’t need expensive additional equipment. The best choice, in this case, is collection data from electrical signals for further analysis. As it was stated in [1], induction motor diagnostics and monitoring, as well as its life forecast and necessity of maintenance, could be done basing on analysis of electrical energy transformation process. One of the features describing energy processes in IM is its power consumption. This signal is quite suitable to be chosen as a basis for IM diagnostic and monitoring system, as it doesn’t require suspension of production, and needs only motor’s measured currents and voltages, while all the rest necessary features could be computed indirectly. Moreover, power spectra signal analysis is more reliable than current spectra analysis and contain additional information which could be used for evaluation current motor technical conditions [2]. In [3] it were derived mathematical expressions for determination power spectra frequencies related to most frequently caused IM damages. However, low-quality of supply mains, electrical disturbances and simultaneous presence of several damage types could cause difficulties in diagnostics basing on these frequencies. Thus, ther więcej »

An electromagnetic field with a frequency of 50 Hz and a magnetic induction of 2.5 mT affects spermatogonia mouse cells (GC-1spg line) - DOI:10.15199/48.2018.06.25

Anna KOZIOROWSKA Katarzyna KOZIOŁ Sebastian GNIADY Maria ROMEROWICZ-MISIELAK

In the era of technology and telecommunication development, there are more and more sources of electromagnetic field with frequencies previously not found in nature. The electromagnetic field is a system of two interrelated fields: electric and magnetic, and it is possible at each point of it to determine the vectors of electric field strength E and intensity of the magnetic field H [Gryz et al. 2011]. Electrical component of the electromagnetic field means the interaction between electrically charged particles or bodies moving in any way in relation to the inertial reference system [Różycki 2011]. The vector of an electric field intensity describing an electric field, which unit in the SI system is Newton on a coulomb can be defined by the formula: (1) E 􀵌 􀭊 􀭯 where: F - force that the electric field exerts in a given location per unit point charge, q - value of this charge. The magnetic component of the electromagnetic field determined in amperes per meter is produced by the change of electric field over time by the system of moving loads. The magnetic field intensity vector H can be expressed as: (2) ∮ H 􀵈 dI 􀵌 I where: H - intensity of the magnetic field, I - current flowing through any surface extending over the closed contour. The electromagnetic field can affect physical objects, including living organisms. The effect of its influence depends on many factors, and the most important are: 1) field intensity; 2) the distance of the object from the field emission source; 3) frequency of radiated energy (Halliday et al., 2001). Numerous scientific studies have shown that the male reproductive system is one of the most sensitive organs to electromagnetic radiation. Exposure to electromagnetic field of extremely low frequency (0-300 Hz) (ELF-EMF), both in humans and animals, can lead to decreased sperm quality by reducing motility, viability and sperm morphological c więcej »

Analiza dobowej, tygodniowej i rocznej zmienności obciążeń elektroenergetycznych w sieciach zasilających odbiorców komunalnych oraz przemysłowych - DOI:10.15199/48.2018.06.10

Andrzej Ł. CHOJNACKI

Wiedza na temat zmienności obciążeń występujących dla różnych grup odbiorców energii elektrycznej jest bardzo istotna z punktu widzenia prawidłowego zarządzania i eksploatacji elektroenergetycznych sieci dystrybucyjnych. Regulacje prawne Unii Europejskiej oraz ustawodawstwo polskie nakładają na spółki dystrybucyjne obowiązek wprowadzenia standardowych profili obciążenia dla odbiorców zasilanych z sieci rozdzielczych średniego oraz niskiego napięcia. Profile te tworzone są dla sześciu charakterystycznych dób w roku: doby roboczej zimowej, doby roboczej letniej, doby roboczej wiosenno-jesiennej, doby świątecznej zimowej, doby świątecznej letniej i doby świątecznej wiosenno-jesiennej [3, 4, 8, 9]. Przebieg obciążenia systemu elektroenergetycznego oraz jego wydzielonych części (stacji, linii) jest skutkiem obciążeń wywołanych przez poszczególnych odbiorców, którzy w sposób losowy załączają odbiorniki energii elektrycznej w celu realizacji określonych procesów produkcyjnych i potrzeb bytowo-komunalnych. Charakterystyczną cechą obciążeń elektroenergetycznych jest ich duża zmienność w czasie. Zmiany te mogą być regularne lub przypadkowe. Zmiany regularne obciążenia są spowodowane czynnikami astronomicznymi, zwyczajami ludności lub innymi przyczynami, które są łatwe do przewidzenia. Zmiany przypadkowe zachodzą nieregularnie i są powodowane czynnikami losowymi, takimi jak: temperatura zewnętrzna, stan zachmurzenia, awarie w układzie elektroenergetycznym, itp. [2, 4]. Najbardziej znana jest dobowa zmienność obciążeń, związana przede wszystkim z rytmem i intensywnością pracy ludzi w ciągu doby. Oprócz niej istnieją także inne charakterystyczne zmienności obciążeń, jak tygodniowa, miesięczna i roczna [2, 4]. W niniejszym referacie autor przedstawił rezultaty analizy porównawczej zmienności obciążeń w ciągach liniowych średniego napięcia zasilających odbiorców komunalnych oraz przemysłowych. Rozważono linie o zbliżonej rocznej ilośc więcej »

Analiza wpływu prądu elektrycznego na organizmy żywe - DOI:10.15199/48.2018.06.29

Kamil PADUSZYŃSKI Katarzyna NOWAK

Porażenie elektryczne to zmiany chemiczne, fizyczne i biologiczne, które następują na skutek przepływającego prądu elektrycznego przez żywy organizm. Skutki oddziaływania prądu elektrycznego mogą być różnorodne w zależności od rodzaju prądu oraz jego wartości i częstotliwości. Ważnym aspektem jest również droga przepływu prądu przez organizm, czas trwania rażenia oraz cechy indywidualne organizmu. Możliwe skutki zostały przedstawione w tabeli 1. W celu ochrony przed porażeniem urządzenia elektryczne wyposażone są w środki ochrony pośredniej i bezpośredniej. W związku z tym można przypisać klasy ochronności urządzeń elektrycznych. Klasy ochronności zostały wyszczególnione w tabeli 4. Skutki przepływu prądu elektrycznego. Skutki przepływu prądu elektrycznego przez organizm można podzielić pod względem rodzaju oddziaływania na fizykalne oraz patofizjologiczne. Dokładniejsze zestawienie przedstawia Tabela 1. Tabela 1. Skutki przepływu prądu rażeniowego rodzaj oddziaływania skutki przepływu prądu rażeniowego na organizmy żywe fizykalne znamiona prądowe oparzenie wewnętrzne oparzenie łukiem elektrycznym oparzenie poprzez dotyk rozgrzanego przewodnika uszkodzenie wzroku poprzez dużą luminację łuku elektrycznego uszkodzenie mechaniczne uszkodzenie wzorku poprzez oddziaływanie promieni UV uszkodzenie słuchu patofizjologiczne wzrost ciśnienia tętniczego fibrylacja komór serca zatrzymanie pracy serca skurcze mięśni mrowienie ból W tabeli 2 przedstawiono najmniejsze, średnie wartości prądów rażeniowych, które mogą wywołać określone efekty. Tabela 2. Skutek przepływu prądu elektrycznego, dla określonej wartości prądu wartość prądu [mA] Skutek przepływu prądu elektrycznego 0,005 odczuwanie przepływu prądu elektrycznego za pomocą dotknięcia językiem 1 odczuwanie przepływu prądu elektrycznego za pomocą dotknięcia palcem 6 skurcze mięśni oraz brak możliwości samouwolnienia (kobiety) 10 skurcze mięśni oraz brak możliwoś więcej »

Apparatus "Spark" for luminescent and electrochemiluminescent measurements - DOI:10.15199/48.2018.06.07

Dmytro SNIZHKO Ghazi BANI-KHALED Kateryna MUZYKA Guobao XU

Electrochemical methods are very attractive to solution content characterization as sensitive, selective, quick, and quite simple technics. A limiting factor of electrochemical technics is electrons amount transferred during the analytical reaction, which should be enough for detection by electronics. The last one is determined by the versatility of modern operational amplifiers they set up a base of a potentiostat, main instrumentation for voltammetric electroanalysis. A solving this problem in electroanalysis is possible to use an electrogenerated chemiluminescence phenomenon (ECL) [1-4]. The registration of the light emission is attractive method for analysis chemical and biochemical reactions [5-8]. ECL is a light emission that is a result of electrochemical reactions that appear during an electrode polarization in specific solutions. The difference in chemical mechanisms of a light generation determines riches of ECL analytical techniques [4, 9]. This powerful analytic method is widely used and foremost in immunochemistry [10]. Routine analyses by this method are characterized by a registration of a weak light during electrolysis of a sample solution so photomultiplier tubes (PMT) [11] frequently are used as a detector in ECL analyzers. Commercial instrumentation for immunochemical assays is limited for a research work as expensive and inflexible devices. [12] Their high productivity is not too important in research as so mainly development works ask frequent changes in the functionality of measurement instrumentation. To conduct electrochemiluminescent analysis is needed combination of luminescent and electrochemical instrumentation. Different electrochemical potentiostats support a data collection in an additional channel, thus attractive possibility to use combination them with PMT as a base for ECL analyzer. Technician problem of a direct connection of PMT to a data acquisition system is a general problem of data więcej »

Demonstrator biometrycznego systemu wjazdu/wyjazdu do strefy Schengen - badania eksperymentalne - DOI:10.15199/48.2018.06.21

Norbert PAŁKA Elżbieta CZERWIŃSKA Mieczysław SZUSTAKOWSKI Leon JODŁOWSKI Marek PISZCZEK Jarosław MŁYŃCZAK Michał WALCZAKOWSKI Marcin KOWALSKI Artur GRUDZIEŃ Wiesław CIURAPIŃSKI Janusz WRÓBEL Jacek OLEJNIK Bartosz KOŚCIUG Iwona BADACZEWSKA Konrad PIOTROWSKI i inni

Pozostali autorzy - Paweł HOŁOWEŃKO, Paweł POŹNIAK, Szymon PACHLA Od wielu lat prowadzone są w Unii Europejskiej analizy i prace legislacyjne dotyczące zagadnienia Inteligentnych Granic (ang. Smart Borders - SB), czyli pakietu regulacji oraz rozwiązań technicznych mających na celu usprawnienie i przyspieszenie odprawy granicznej, poprawę zarządzania zewnętrznymi granicami państw członkowskich Schengen, walkę z nielegalną imigracją oraz dostarczanie informacji na temat cudzoziemców bezprawnie przedłużających pobyt. W dniu 6 kwietnia 2016 roku, Parlament Europejski przedstawił projekt pierwszego rozporządzenia z pakietu Smart Borders, który ustanawia system wjazdu/wyjazdu (ang. Entry/Exit System - EES) [1- 3]. Wdrożenie systemu planowane jest na rok 2020, a poprzedziły go analizy funkcjonalności i testy na wybranych przejściach granicznych tzw. "Pilot Smart Border" [4]. Według aktualnego stanu prawnego, dopuszczalne jest stosowanie automatycznych bramek kontroli granicznej opartych na technologiach biometrycznych w odniesieniu do obywateli strefy Schengen. Już w latach 2007-2010 zainstalowano takie bramki do obsługi odpraw granicznych na przejściach lotniskowych w Portugalii, Francji, Wielkiej Brytanii, Finlandii, Hiszpanii i Niemiec. W 2012 roku Frontex opublikował rekomendacje dotyczące aspektów technicznych i organizacyjnych systemów automatycznej kontroli granicznej [6,7]. W założeniach system EES będzie przeznaczony dla obywateli spoza strefy Schengen (tzw. państw trzecich - TCN Third Country Nationals), przekraczających granice zewnętrzne w trakcie wjazdu lub wyjazdu ze strefy Schengen. Obejmie on wszystkich podróżnych zarówno tych, którzy przy przekraczaniu granicy zobowiązani są do posiadania wizy (ang. visa holder - VH), jak i podróżnych zwolnionych z obowiązku wizowego (ang. visa exempt - VE). więcej »

Development of electric systems for hybrid and electric vehicles - DOI:10.15199/48.2018.06.30

Bartłomiej TWOREK

12-volt installations are currently common in vehicles. This type of electric systems are not effective in cars with high power consumption. The disadvantage of typical installations are also the weight (about 60 kg). The average length of electrical harnesses is approximately 6000 m and depends on vehicle variants. The cost of electrical wires is also high because copper is used as main conductor. Weight and costs shall be reduced by optimizing the construction of electric system. Author performed energy consumption measurements to analyze this problem. The current measurements were made with using 10 Channel Automotive Ammeter in car fuse boxes. After measurement sessions results were analyzed and summarized. Study of energy consumption done by author confirms also statement that main electric circuits are overloaded. Author has developed concept of Energy Distribution Control Unit with integration of 48 Volt electric system and Power Rail. This solution allows to integrate an effective electric system for hybrid and electric vehicles. Measurement of energy consumption Measurement of power consumption are used to evaluate the effectiveness of the electrical installation. Professional measurement stands are located in laboratories and can simulate the operations of the vehicle electrical system. This method of measurement is very accurate but does not allow analysis of parameters in the vehicle's operation and test drives. Author has developed a new method for measuring energy consumption with using 10 Channel Automotive Ammeter. This equipment allows to measure current in fuse box and power consumption in mass-produced vehicles without disassembling the components. Fig. 1 shows the schematic of test stand. Test stand includes 10 Channel Automotive Ammeter, Clamp ammeter (optional) and oscilloscope. Vehicles with complex electrical system were selected for tests. Measurement sessions of energy consumption was performe więcej »

Efektywny algorytm obrazowania w tomografii ultradźwiękowej i radiowej dla zagadnień dwuwymiarowych - DOI:10.15199/48.2018.06.11

Tomasz RYMARCZYK Jan SIKORA Krzysztof POLAKOWSKI Przemysław ADAMKIEWICZ

W ostatnich latach obserwujemy dynamiczny rozwój Tomografii niekonwencjonalnej jak na przykład dyfuzyjnej tomografii optycznej [12,13,16]. Przez tomografię konwencjonalną, autorzy rozumieją tomografię o ustalonym zasięgu zastosowań w medycynie czy też przemyśle, jak na przykład tomografię rentgenowską, tomografię rezonansu magnetycznego czy tomografię ultradźwiękową nazywaną powszechnie USG. Ta ostatnia coraz śmielej stosowana jest w przemyśle [4,10]. Również tomografia fal z radiowego zakresu jest ostatnio coraz chętniej stosowana [2,3,9,17]. Transmisyjną tomografię ultradźwiękową i radiową tomografię łączy jedna wspólna cecha. Fale ultradźwiękowe i radiowe, rozchodzą się po liniach prostych. Wykorzystując tę cechę, zaproponowano efektywną modyfikację istotnego fragmentu dobrze znanego w literaturze algorytmu algebraicznej rekonstrukcji obrazu (ang. Algebraic Reconstruction Techniques (ART)), zaproponowanego po raz pierwszy przez S. Kaczmarza [5,6,7,15]. Istota tej modyfikacji polega na przybliżeniu kształtu piksela, (który do tej pory traktowany był jako kwadratowa komórka), do kształtu kołowego. Zmiana ta pozwala w sposób istotny przyspieszyć metodę wyznaczania pikseli, przez które przechodzi dany promień w rozpatrywanym obszarze. Dzięki temu w zagadnieniach 2D uzyskujemy znaczne przyspieszenie obrazowania, co ma szczególne znaczenie w przypadkach, kiedy zależy nam na obrazowaniu "on line". Zysk czasowy będzie jeszcze większy dla zagadnień 3D, ale będzie to przedmiotem osobnego artykułu. Metody algebraiczne obrazowania tomograficznego Większość algorytmów z grupy algebraicznych technik rekonstrukcyjnych - ART bazuje na metodologii aproksymacji funkcji przez szeregi o skończonej długości [6,15]. W metodach tych dokonuje się uproszczenia polegającego na przyjęciu, że rekonstruowany obraz składa się ze skończonej liczby elementów. Obraz odtwarzany jest za pomocą algorytmu dyskretyzującego badany obszar do postaci n kwa więcej »

Gearless low-speed PMSM drive with estimator of perturbed rotor position angle - DOI:10.15199/48.2018.06.20

Tomasz BISKUP Henryk KOŁODZIEJ Tomasz WOLNIK2 Emil KRÓL

In recent years permanent magnet motors are used more and more often in industrial applications. Even though these motors are more expensive, they are applied on account of such favourable features as higher efficiency, high overload capacity and possibility of obtaining significant torque at standstill [1,2]. In the range of medium- and high-power motors we encounter mostly permanent magnet synchronous motors (PMSM) characterized by sinusoidal emf. In order to control these motors properly, information on instantaneous rotor position relative to stator winding is required. This may be obtained by position measurement achieved with the help of encoder or by estimation of this position on the basis of other measured motor values [3]. The spectrum of PMSM applications is uncommonly extensive. These machines are used as generators in wind power plants [4] and hydropower plants, main and auxiliary drives in electric vehicles [5, 6, 7], locomotives, trams [8], ships [9]. The low-speed drives are among some very specific applications. In order to obtain relatively low mechanical speed, mechanical transmissions are usually used. The gear causes a decrease in the total efficiency of the drive, generates additional noise and may also constitute an extra source of failures [10]. It must be noted that induction cage motors with large numbers of pole pairs are characterized by low coefficient of power density (specific power). The existing gap is slowly bridged by permanent magnet synchronous motors [11]. Low-speed PMSMs are characterized by high number of pole pairs as well as feasible low rated frequency. Since they are supplied from frequency converters, this fact does not create any problem. We must emphasize another advantage exhibited by low-speed drives, i.e. decrease in the noise level; this is due to smaller number of rotating elements (gearless) as well as low speed of the drive. The issues related to drive systems, includi więcej »

Hybrid stepless distribution transformer with four-quadrant AC/DC/AC converter at low voltage side - simulation tests - DOI:10.15199/48.2018.06.23

Ryszard STRZELECK Wojciech MATELSKI Valentin TOMASOV

The present energy distribution grid is in operation for decades and works with the same principles since its establishment [1]. This grid was designed to supply linear loads, i.e. light bulbs or heaters. For such devices the power drawn from the grid decreases together with the voltage, mitigating the negative effects of lowering the voltage. In recent years the operating conditions of the distribution grid have changed. Most of modern loads work with constant power demand. In such cases the decrease of the voltage causes an increase of the current drawn, which intensifies the problems occurring in the distribution systems. The change of grid operation conditions is also the effect of the work of distributed generation systems, with a large contribution of renewable energy sources (RES). The increasing number of dynamic loads, i.e. fast charging stations for electric vehicles (EV) are also a reason of this issue. As a result, increasing voltage fluctuations in the grid become more severe. In order to control the voltage level, conventional distribution transformers (DT) are complemented by various Automatic Voltage Regulator (AVR) devices, starting from electromechanical servomechanisms, through transformer tap changers (TC), to Solid State Transformers (SST) [1-4]. Currently, despite such disadvantages like arcing, high operation costs or poor dynamics, mechanical tap changers are the most common solution. However this AVR technology does not keep up with the present grid voltage regulation requirements, especially in terms of dynamics and accuracy, anymore. This is the fundamental reason behind the growth in the application of power electronic based AVR devices. Thyristor tap changers (DT+TC) [4-6], although operating on a similar principle as their mechanical versions, they eliminate arc problems and guarantee higher dynamics of regulation. These switches, however, still operate in a step manner, and the indicated de więcej »

Mathematical model of asynchronous pump drive with distributed mechanical parameters - DOI:10.15199/48.2018.06.32

Zbigniew ŁUKASIK Andriy CZABAN Andrzej SZAFRANIEC

The use of electric drives as of today is practically unlimited. The electric drive analysis should include a description of the phenomena related to: drive motor, system movement transmission, drive mechanism and the electric drive control system. Each of the system components is very important in the context of the task set up for the drive system. The paper proposes mathematical modeling of transient dynamic processes in a drive system, consisting of a deepgroove asynchronous motor, a complex movement transmission with mechanical distributed parameters and a vertical pump. Such systems are widespread in many industrial applications, for example in the water pumping systems for cooling turbine sets in power plants. In case of these drives, it is important that the system movement transmission consists of very long shafts between the motor and the vertical pump. Multiple energy conversion process complicates the analysis electro-mechanic-hydraulic. The process is complicated itself, and there are no mathematical models of vertical pumps integrated in the electromechanical part of the drive system [4], [6], [8], [9], [10], [13], [15]. In order to solve a similar problem at a high theoretical level, it should be assumed that the movement transmission of the elastic-dissipative drive will be analyzed as a continuum with mechanical distributed parameters. Therefore, the main emphasis in the work is put on the analysis of transient processes in the pumping system including long elastic elements. To solve this problem, the interdisciplinary method of variation was used. The method is based on the modification of the Hamilton-Ostrogradski principle [1], [2], [3], [5], [10]. The aim of the work is mathematical modeling of transient processes in complex pumping systems with long elements of flexible movement transmission based on interdisciplinary approaches. Mathematical model of system When analyzing the structure of the syst więcej »

Network Stack of the HopeMesh Experimental Wireless Mesh Network - DOI:10.15199/48.2018.06.28

Remigiusz OLEJNIK

According to Akyildiz [1], “a Wireless Mesh Network (WMN) consists of mesh routers and clients where mesh routers have minimal mobility and form a mesh of selfconfiguring, self-healing links among themselves". The article presents a network stack that has been designed and implemented for an experimental wireless mesh network. Most of existing WMNs applications depend on standard network devices that are part of the personal computer environment with their operating system. WMNs that are implemented as general-purpose embedded systems are rare. HopeMesh Experimental Wireless Mesh Network is composed of simple nodes based on a AVR ATmega162 microcontroller with an external 62256 SRAM memory chip that offers additional 32 KiB and a HopeRF RFM12B radio module. The available memory can keep routing data for a maximum number of 2838 nodes, as one entry in the network routing table requires 11 bytes in total. 2. An Overview of Existing Network Stack Solutions for Embedded Systems Currently, there are many available network stacks that can be used as a part of a AVR-based mesh network.  Tuxgraphics TCP/IP stack, 3rd generation [2] was designed for distributed sensors with a web server. Its serious disadvantage is the limitation to one IP packet only. Moreover, only the enc28j60 Ethernet module is supported and wireless networking is impossible.  An open source BACnet protocol stack for embedded systems [3, 4] consists of an application layer, a network layer, and media access control (MAC) layer communications services for an embedded system or an operating system. There is an existing port for ATmega168 available.  Atmel Lightweight Mesh [5, 6] software stack is an easy to use, proprietary, low power wireless mesh network protocol. It has been designed to address the needs of a wide range of wireless connectivity applications, including remote control, alarms and security, automatic meter readin więcej »

Normal positive linear systems and electrical circuits

A dynamical system is called positive if its trajectory starting from any nonnegative initial state remains forever in the positive orthant for all nonnegative inputs. An overview of state of the art in positive systems theory is given in the monographs [2, 15]. Variety of models having positive behavior can be found in engineering, economics, social sciences, biology and medicine, etc. The notions of controllability and observability have been introduced by Kalman in [28, 29] and they are the basic concepts of the modern control theory [1, 7, 8, 11, 12, 20, 27, 31]. The controllability, reachability and observability of linear systems and electrical circuits have been investigated in [9, 10, 16, 18, 19, 30]. The asymptotic stability of positive standard and fractional linear systems has been addressed in [6, 15, 26]. Cholewicki has been the pioneer in Poland of the application of the theory of matrices in the analysis and synthesis of electrical circuits [3, 4, 5]. The specific duality and stability of positive electrical circuits have been analyzed in [21] and positive systems and electrical circuits with inverse state matrices in [17]. The stability of continuous-time and discrete-time linear systems with inverse state matrices has been investigated in [25]. The reduction of linear electrical circuits with complex eigenvalues to linear electrical circuits with real eigenvalues has been considered in [24]. Standard and positive electrical circuits with zero transfer matrices have been investigated in [22] and the normal positive electrical circuits have been introduced in [13]. In this paper the normal positive linear systems and electrical circuits are investigated. The paper is organized as follows. In section 2 some preliminaries concerning positive linear continuous-time systems are recalled. Some properties of the transfer matrices of positive linear systems are presented in section 3. Normal positive linear syste więcej »

Optical properties of Ti-Al-C-N films: effects of deposition parameters and carbon content - DOI:10.15199/48.2018.06.14

Iryna KLIMOVICH Fadei KOMAROV Valery ZAIKOV Marek OPIELAK Tomasz N. KOŁTUNOWICZ

Transition metal nitrides and carbides are attractive materials for technological applications such as hard and high corrosion resistance coatings in machining and cutting tools, diffusion barriers in microelectronics, layers of solar selective absorbers [1-3]. Transition metal carbonitrides Ti-Al-C-N can be considered as perspective materials with high termal stability, exellent oxidation resistance, enchanced mechanical performance and good optical properties. The aim of this study is to investigate the influence of the carbon content and deposition parameters of reactive magnetron sputtering on Ti-Al-C-N films composition, morphology and optical properties. Experimental details The vacuum chamber was pumped down to a base pressure of 5·10-4 Pa. Prior to deposition the substrates were cleaned by ion etching in argon plasma at 6.0·10-2 Pa, wherein the discharge current was 20 mA, the discharge voltage was 2.4 kV, the cleaning time was 5 min. Ti-Al-C-N films have been deposited by a reactive magnetron sputtering of Ti-Al (Al doped with 4% Cu and 1% Si) mosaic target under an environment with a mixture of argon, nitrogen and acetylene gases at the pressure of 0.71 Pa and at the DC power of 450 W. Sublayers of TiAl and TiAlN were deposited onto substrates for the purpose to improve coatings adhesion. The deposition time was 30 min. Silicon and calcium-silicate glass were used as substrates. In order to investigate the influence of deposition parameters on the structural and optical properties of Ti-Al-C-N films, deposition processes were conducted at four different technological regimes presented in Table 1. The elemental composition and structure of the films were determined by energy dispersive X-ray analysis (EDX, X-ray detector manufactured by Princeton Gamma-Tech, Inc) and scanning electron microscopy (Hitachi S-4800), respectively. The phase composition of the films was studied by X-ray diffraction (XRD) więcej »

Optymalizacja trójsystemowego autonomicznego układu zasilania energią odnawialną w budynku mieszkalnym - DOI:10.15199/48.2018.06.16

Mirosław MAZUR Janusz PARTYKA

Dzięki dynamicznemu rozwojowi energetyki odnawialnej zaistniała możliwość wykorzystania kilku systemów do zasilania autonomicznych budynków mieszkalnych. Dzięki możliwości produkcji energii elektrycznej w sposób ekologiczny i czysty istnieje możliwość dostarczania niezbędnej energii, aby zagwarantować samowystarczalność energetyczną budynku. W ostatnich latach nastąpił znaczący wzrost udziału odnawialnych źródeł energii (OZE) w produkcji energii elektrycznej i zarówno w skali mikro, jak również globalnie dzięki dynamicznemu wzrostowi wydajności produkowanych generatorów i spadkowi kosztów ich produkcji [1, 3]. Należy również zaznaczyć, iż wyniki prowadzonych badań wskazują, iż możliwe jest pokrycie potrzeb energetycznych gospodarki światowej w oparciu o dostępne zasoby energii słońca wiatru oraz wody. Dzięki takim działaniom źródła odnawialne realizują coraz więcej zadań, które dotychczas były wyłącznym monopolem energetyki konwencjonalnej. Istotnym problemem źródeł generacji słonecznej oraz wiatrowej jest ich zmienność w czasie oraz w przypadku generacji wiatrowej duża stochastyczność i zmienność. W celu rozwiązania omawianego wyżej problemu należy do hybrydowego systemu fotwoltaiczno-wiatrowego zaimplementować system gromadzenia nadwyżek produkowanej energii oraz skorelować dodatkowy układ gwarantujący całkowitą eliminację problemu. Prowadzone badania wykazują znaczący postęp w dziedzinie prognozowania uzysku energetycznego zarówno dla fotowoltaiki, jak i turbin wiatrowych. Jednak sama wiedza, że w przeciągu następnych godzin będzie dostępna określona wielkość energii elektrycznej nie jest wystarczająca, np. w wypadku układów autonomicznych, ponieważ funkcją celu jest pokrycie całkowitego występującego zapotrzebowania na energię w badanych źródłach. Badania przeprowadzone dla omawianej lokalizacji wskazują w szczególności na częściową komplementarność źródeł słonecznych i wiatrowych. Połączenie koncepcji magazynowania więcej »

Particle swarm optimization of the multioscillatory LQR for a three-phase grid-tie converter - DOI:10.15199/48.2018.06.08

Andrzej GAŁECKI Marek MICHALCZUK Arkadiusz KASZEWSKI Bartłomiej UFNALSKI Lech M. GRZESIAK

The LQR design method is known to deliver good performance, therefore is widely employed for developing control systems for voltage source converters. The procedure requires prior preparation of a state-space description of a system and setting weighting matrices employed to solve optimization problem to minimize the quadratic cost function. Selecting the state and input weighting matrices (Q and R) is a crucial stage. Commonly, trial and error approach based on the designer’s experience is employed for this part of the LQR procedure, which not only burdens the design but also results in non-optimal response according to commonly used control performance indices such as the integral of squared error or the integral of generalized squared error. Hence, in this paper the LQ current controller design procedure for gridtie converter is enhanced by using particle swarm optimization algorithm (PSO) to find weighting matrices. In literature, the multi-variable control systems for gridtie converters have been designed based on state-space approach e.g by using a zero-pole analysis [1, 2] or by formulating a convex optimization problems in terms of a linear matrix inequality (LMI) constrains and solved using computational packages such as SeDuMi for MATLAB R [3, 4, 5]. In addition to the above solutions, this design problem can be solved using trajectory-based metaheuristic methods or populationbased metaheuristic methods like genetic algorithm (GA) [6] or PSO. The PSO technique for partially automated optimizing the controller parameters has been developed for voltage source inverter with LC output filter [7] or multi-modular converters [8]. A review and a classification of meta-heuristic optimization strategies for power converters have been presented in [9]. It should be added here, that the Naslin polynomial method for a state feedback controller design including more than one oscillatory terms yields the problem of contr więcej »

Practical hybrid solutions based on nonlinear controllers applied to PFC boost converter - DOI:10.15199/48.2018.06.02

Arthur Hermano Rezende ROSA Lenin Martins Ferreira MORAIS Seleme Isaac SELEME JÚNIOR

Nomenclature E Input voltage. Ein Input grid voltage. Emax Input grid voltage peak value. Iin Input grid current. μ Duty cycle. x1 Inductor current. x2 Capacitor voltage. x20 Initial capacitor voltage. Vd Desired output voltage. L Inductance. C Capacitance. Lf Line Filter Inductance. Cf Line Filter Capacitance. G Load conductance. R Load resistance. Introduction In recent years, power factor correction remains a crucial issue, since the structure of residential and industrial network are becoming more and more electronic. Until such problematic is well-known by the academic community [1]-[3], nonlinear loads are one source of distortion in current and voltage waveforms of the electrical grid. Therefore, it is necessary that the local energy company focus on solutions for power quality problems, such as power factor correction (PFC) and reduction of harmonic content. Another and more direct way to achieve this goal is by upgrading the power supplies for electronic devices in means of control techniques applied to switched converters [4]. Among the different topologies available, the boost converter is the most suitable for this application. It’s structural advantages, such as reduction in the number of components, simple actuation and the input inductor, which can reduce the grid current’s THD (Total Harmonic Distortion) fits the application [5]. Disadvantages include the mode of operation, that only allows to raise an input voltage, the switch position, that doesn’t offer a protection against short circuit or over-current, and the inexistance of a galvanic isolation between the input and output [6]. The central idea of this work is to verify and combine different nonlinear controllers designed to PFC systems. Firstly, two nonlinear control techniques are applied to the PFC boost converter: State Feedback Linearization (SFL) and Passivity Based Control (PBC). The validation of the PBC contro więcej »

Problem zwarć skrośnych w scalonych sterownikach bramkowych pracujących z częstotliwością 30 MHz - DOI:10.15199/48.2018.06.13

Piotr LEGUTKO

W wysokosprawnym przetwarzaniu energii elektrycznej, jakie odbywa się w wysokosprawnych falownikach [1], przełączanie tranzystora MOSFET mocy z odpowiednio dużą częstotliwością i wydajnością staje się poważnym wyzwaniem dla projektanta sterownika bramkowego. Można wykazać dwa najistotniejsze problemy do rozwiązania:  pierwszym jest krótki czas przeładowania wewnętrznej pojemności CG bramki tranzystora MOSFET mocy w czasie kilku nanosekund. Aby to zrealizować, nie wystarczy tylko duża chwilowa wartość napięcia uGS i teoretycznie duży szczytowy prąd wyjściowy drajwera iG - przede wszystkim należy zminimalizować wartości wszystkich elementów pasożytniczych w podobwodzie drajwer-tranzystor MOSFET (rys.1).  Drugim problemem jest moc strat we wspomnianym obwodzie (rys.1). Wysoka częstotliwość pracy sięgająca 30 MHz oraz duży ładunek bramki QG tranzystora MOSFET powodują, że wartość tej mocy może wynosić nawet kilkadziesiąt watów [2, 3, 4]. Jest to jedno z ograniczeń uniemożliwiających konstrukcję kompaktowych, zwartych i wysokosprawnych przekształtników wysokoczęstotliwościowych. Rys.1. Obwód bramkowy tranzystora MOSFET mocy z przyłączonym drajwerem Rynek scalonych sterowników bramkowych nazywanych potocznie drajwerami (ang. driver), dedykowanych dla tranzystorów MOSFET jest bardzo różnorodny, ale większość z dostępnych układów nie jest przeznaczona do zastosowań przy częstotliwościach powyżej 2 MHz. Drajwery scalone charakteryzują się czasami przełączeń powyżej kilkunastu nanosekund, dużą indukcyjnością doprowadzeń LDR (powyżej 4 nH) i dużą rezystancją wyjściową RDR (powyżej 500 mΩ) [2, 3]. Często zdarza się, że drajwery te są niedopracowane technologicznie, co objawia się np. dużą mocą strat stanu jałowego PJ dla przełączania wyjścia z wysoką częstotliwością. Moc strat stanu jałowego może wynosić nawet 50% strat całkowitych w drajwerze z uwagi na fakt występowania zwarć skrośnych w komplementarnej par więcej »

Process Simulation in Induction Motor where Short-Circuit Rotor Bar is Failed during Run-down Regime - DOI:10.15199/48.2018.06.06

Alexandr NOVOZHILOV Alexandra POTAPENKO Timofey NOVOZHILOV

Damages from operation of an induction motor (IM) with a short-circuit rotor when its bars are broken are mainly expressed in increased power consumption [1]. At the same time, the cost of power over consumption for the year of operation of such IM often exceeds the cost of engine itself[2]. Due to this fact there are many proposals on how to diagnose this type of damage during operation[3,10-23]. However most of them cannot be realized because of the effect of electric network parameters fluctuations, IM vibrations and resistance moment variation load on the measured signal. These effects can be ignored if IM diagnosis is carried out during run-down regime[3, 24-25]. However under these conditions development of such a diagnostic system without process simulation in IM is impossible. IM run-down regime starts when it is disconnected from the power network. Immediately after IM switching off the currents in stator winding become equal to zero and currents in rotor winding remain the same as they were at the moment of shutdown. Thereafter due to the fact that active resistances are available in the rotor windings attenuation of them occurs. At the same time speed of rotor rotation slows down under the impact of resistance moment in IM bearings, its air fan and drive mechanism. As a result EMF is changed in stator windings not only in terms of magnitude but in frequency. Mathematical model of induction motor In order to simulate processes occurring when IM runsdown with a broken rotor bar it is convenient to use a mathematical model differential equations of which are compiled by the method of loop currents for phase-to-phase voltages[4]. According to this mathematical model, taking into account Fig. 1 (K keyswitch closed) and application (1)                    = więcej »

Research on information channel characteristics of a ship electric power system - DOI:10.15199/48.2018.06.04

Mahmoud M.S. ALSUOD Oleksandr USHKARENKO Olga DOROGAN

Modern automation systems are spatially distributed systems. They are created with the use of multi-task controllers and have network organization [1, 2]. Different parts of the system have different physical nature (continuous object and discrete control part), while the whole system can be described by a complex combination of differential equations, algebraic equations, inequalities, and logical conditions. The tasks in a microcontroller are overlapped and blocked out while waiting for shared resources. The time of tasks execution may vary. Network transmission takes place with delays, magnitude and stability of which depends both on the communication protocol and on channels utilization. To avoid the negative impact of such delay and make the best use of computing resources, which are available for control system, design engineering of control algorithms and software should be conducted with the consideration of these factors. Nonoptimal management of information flows without taking into account the inertia of facilities management and delays in time that occur when sending commands over the network will lead to degradation of quality control. Automatic control system and sub-system of electric power unit protection will not work adequate without providing them with timely and accurate information about technical condition of diesel generator sets and other components. Inasmuch as generating units start up and putting into operation requires relatively long time, the reliable information about damages should be acquired as soon as possible. Therefore, the tasks of information flows analyses and assessment of impact of autonomous power system on the information network are urgent. The most difficult step in the implementation of automated control system is the development of software that meets the appropriate quality standards [3-5]. The toplevel software task is remote monitoring and control of electric power system więcej »

Simulation studies of the Proportional Resonant controller - DOI:10.15199/48.2018.06.24

Marek NOWAK Stanisław PIRÓG

The use of P or PI controllers, in rotating with the grid frequency dq frame is a common practice in regulation (current control) for the three phase converters in renewable energy systems "on grid". This method is developed and commonly used but it requires considerable amount of the equipment and software (filtration, elimination of fixed components in measuring signals, etc.). In the one phase, devices which are usually used are PI controllers with big gain and low integration time (in relation to basic waveform period), which operate on pre-filtered signals. The applied filtration limits the dynamics of such controllers. Because of that, new solutions are being sought that will allow to control one and three phase converters [1, 2]. The use of so-called Proportional-Resonant Controller (P+R) proposed by R. Teoderescu and his team [3] can be an alternative solution. It can be used in one and three phase systems, for converters which operates with fixed frequency of the output voltage e.g. grid tied converters. This controller is dedicated in principle for one phase systems [4, 5]. In the three phase devices, after transformation to two phase orthogonal αβ stationary frame, two identical controllers which operates in both axis, can be used [6]. Such a solution allows to control reactive current of the power line. The P+R controller can track sinusoidal signals and has selective amplitude and frequency response. In the literature, besides typical structure of the P+R controller, modified types of controller can be found. They allow to improve controller operation in grids with unstable voltage and frequency through different variants of the feedback loop and controller transmittance [7, 8, 9]. There are also solutions based on the combination of typical PI and P+R controllers, which operate in dq synchronous frame [10] and in αβ stationary frame [11].The P+R controller can operate with different types więcej »

Speech Recognizer-Based Non-Uniform Spectral Compression for Robust MFCC Feature Extraction - DOI:10.15199/48.2018.06.17

Bagher BABA ALI Waldemar WÓJCIK Orken MAMYRBAYEV Mussa TURDALYULY Nurbapa MEKEBAYEV

The performance of speech recognition degrades dramatically in the presence of noise, due to spectral mismatch between the training and testing data. Therefore, robust speech recognition in noisy environment is still a challenging problem. To solve this problem, many compensation techniques have been proposed by researchers. In general, a compensation technique can be applied in the signal, feature or model space [1]. This paper focuses on the compensation in feature domain. Spectral compression is an effective robust feature extraction technique to reduce the mismatch between training and testing data in feature domain. In conventional Mel-frequency cepstral coefficients (MFCC) feature extraction, a logarithm function is applied to Mel filter bank energies in order to reduce their dynamic range. Root cepstral analysis [2] replace log function with a constant root function and yields RCC coefficients. RCC coefficients have shown better robustness against the noise. In RCC method compressed speech spectrum is computed as shown in (1): (1) PC (m)  P(m) , 0    1 where PC (m) is the compressed spectrum, P(m) is the original spectrum,  is the compression factor and m is the filter bank index. In (1), the compression factor is fixed for all the frequency bands under the assumption that the noise contamination is same throughout all frequency bands, although real world noise is mostly colored and does not affect the speech signal uniformly over the entire spectrum. Therefore, the compression factor should be adjusted for each band. Also, from the psychoacoustic point of view, using constant compression root for all frequencies is suboptimal [3]. Therefore, relation (1) is extended as follows: (2) P (m)  P(m) (m) , 0  (m)  1 C   where the compression factor is dependent on the frequency band and named non-uniform spectral compression. Even i więcej »

Stanowisko laboratoryjne do badań pracy inwerterów fotowoltaicznych - DOI:10.15199/48.2018.06.27

Mirosław PAROL Michał POŁECKI

W ostatnich latach obserwuje się coraz większą liczbę instalowanych rozproszonych źródeł energii, w tym źródeł odnawialnych, przyłączanych do sieci dystrybucyjnych średnich i niskich napięć [1, 2], jak również do mikrosieci niskich napięć [3]. Znaczna część tych źródeł jest przyłączana do sieci za pośrednictwem przekształtników energoelektronicznych. W przypadku źródeł wytwarzających energię elektryczną prądu stałego, przekształtnikami tymi są falowniki (inwertery). Tak się dzieje np. w przypadku przyłączania do sieci dystrybucyjnych prądu przemiennego paneli fotowoltaicznych (PV). Bardzo istotnym zagadnieniem staje się wówczas prawidłowe działanie zabezpieczeń tych paneli, zainstalowanych we wspomnianych inwerterach PV. Jednym z ważniejszych zabezpieczeń zaimplementowanych w inwerterach PV jest zabezpieczenie od pracy wyspowej. Generalnie zabezpieczenia od pracy wyspowej źródeł wytwórczych dzielą się na [4, 5, 6, 7]: zabezpieczenia pasywne, zabezpieczenia aktywne oraz metody wykorzystujące systemy telekomunikacyjne. Wśród metod pasywnych najbardziej popularne są:  zabezpieczenia pod/nadnapięciowe,  zabezpieczenia pod/nadczęstotliwościowe,  zabezpieczenie VVS (Voltage Vector Shift),  zabezpieczenie RoCoF (Rate of Change of Frequency). Jeśli chodzi o zabezpieczenia od pracy wyspowej mikrosieci niskiego napięcia, to zagadnienie to zostało szczegółowo omówione w [8]. Należy podkreślić, że niezamierzona (nieintencjonalna) praca wyspowa jednostek wytwórczych przyłączonych do sieci dystrybucyjnych w Polsce jest niedopuszczalna [9] (nie dotyczy to mikrosieci). Głównie jest to podyktowane bezpieczeństwem personelu eksploatującego sieci elektroenergetyczne. Dlatego tak ważną sprawą jest prowadzenie odpowiednich badań dotyczących prawidłowości funkcjonowania zabezpieczeń rozproszonych źródeł energii, w tym źródeł odnawialnych, przyłączanych do sieci dystrybucyjnych. Badania te mogą być prowadzon więcej »

The possibilities of automation of the manual line for dismantling waste electrical and electronic equipment - DOI:10.15199/48.2018.06.26

Maciej GLINIAK Maciej OZIEMBŁOWSKI Magdalena DRÓŻDŻ Tomasz DRÓŻDŻ Piotr NAWARA Paweł KIEŁBASA Marek OSTAFIN

Recycling of electrical and electronic equipment waste (WEEE) is a challenge for companies dealing with waste disposal. The issue of recycling of these wastes (Fig.1) results from their high complexity of the material - on average 50 wt% iron and steel, 25 wt% plastic, 10 wt% nonferrous metals and 15 wt% of impurities (e.g. glass, rubber, cast iron, concrete, ceramics). The presence of toxic substances such as lead, mercury, cadmium, zinc and precious metals (gold, platinum) among non-ferrous metals, classify WEEE as hazardous waste. The elements present in the electronic equipment, which are the most toxic waste are Printed Circuit Board (PCB) [1-3].The current problems concerning the disposal of WEEE is centered around the recycling opportunities of PCBs. This is related to the common presence of PCBs in electrical devices causing their increased frequency failure, and increased repair costs. The above mentioned problem combined with a decrease in prices of new components cause a decrease in the profitability of repairing broken machines and use of their components for the repair of damaged equipment (in the case when repaired element is not available on the market) [4]. In the recent years the amount of WEEE increases annually. Due to the enormous material complexity e-waste disposal is carried out in two processes - the physicomechanical and chemical) [1,5]. The physicochemical processes are based on the use of manpower combined with the use of electromagnetic phenomena and processes of gravity (air separation, flotation). The usage of this type of solution allows to separate from the waste stream its particular components broken divided into plastics, metals, non-metals and impurities that are transmitted for subsequent disposal [6-8]. Much more effective technologies in the WEEE disposal are the chemical processes. The main methods of chemical processing of ewaste include pyrolysis, the thermal distribution in the p więcej »

Two-dimensional modeling positive and negative streamer discharge at high pressure - DOI:10.15199/48.2018.06.05

Abdelghani BOUKRERIS Abdelkader MEKRI Ben-yssaad KRALOUA Ali HENNAD

The simulation of a streamer in electric discharge is not a new problem. Indeed, for many years authors have proposed first the simulations in one dimensional considering only the phenomena on the axis. These onedimensional models remain limited and do not fully account for the physics of discharge. This is why many authors have focused on two-dimensional modeling. The basics of the streamer theory were developed by Raether [1], Loeb and Meek [2]. In their model, we explain the movement of the discharge by that of an ionization front that propagates within space between two electrodes. Once the discharge is initialized, we notice that its propagation is assured without the help of any outside agent. Since the propagation of a streamer depends only on its own space charge field, it can propagate towards the cathode or towards the anode. This possibility makes it possible to define two types of streamers: negative streamer (also called Anode-Directed Streamers) and positive streamer (also called Cathode-Directed Streamers) [3]. We describe the results of numerical calculations of negative and positive streamer propagation based on a fully two-dimensional algorithm, which apply of fluxcorrected scheme names ADBQUICKEST to correct and follow the strong density gradients [4]. The development of this algorithm has allowed us to investigate problems in streamer propagation of considerable interest [5][19]. This work presents the results of the algorithm application to questions including the streamer propagation on ionization ahead of the streamer, on applied photoionization and ionization term, on applied field, on initial and boundary conditions for both case of streamer. 2. Model formulation 2.1 Studied configuration The computational domain is a cylinder of radius R = 0.5 cm (Figure 1) [6]. This domain is limited by two metallic electrodes parallel, planes and circular separated by a distance d equal to 0.5 cm. The applied więcej »

Układ laboratoryjny energoelektronicznego interfejsu sieciowego AC/DC/DC dla magazynu energii

Arkadiusz KASZEWSKI Andrzej STRAS´ Andrzej GAŁECKI Marek MICHALCZUK Bartłomiej UFNALSKI Lech M. GRZESIAK

Jako´s´c energii przesyłanej w systemie elektroenergetycznym musi spełnia´c okre´slone kryteria, które zostały przedstawione m.in. w aktach normatywnych [1, 2, 3]. Wnormach tych zdefiniowane sa˛ parametry jakos´ci elektrycznej takie jak cz˛ estotliwo´s´c, warto´s´c napi˛ ecia, dopuszczalne zapady napi˛ecia oraz zawarto´s´c harmonicznych czy interharmonicznych [4]. Na jako´s´c energii elektrycznej dostarczanej do uz˙ytkownika kon´cowego wpływaja˛ rodzaj oraz moc odbiorników doła˛czonych do linii zasilaja˛cej, a takz˙e charakter pobieranego przez nie pra˛du (wartos´c´ współczynnika odkształcenia pra˛du, THD ang. Total Harmonic Distortion). Jako´s´c dostarczanej energii mo˙zna poprawi´c poprzez zastosowanie filtru aktywnego (ang. Active Power Filter System) podpie˛ tego do punktu wspólnego przyła˛czenia (PWP). Celem nadrz˛ednym układu sterowania filtru aktywnego jest kształtowanie sinusoidalnego pra˛du pobieranego z sieci. Przykłady takich układów przedstawiono w [5, 7], gdzie zastosowano regulator ze sprz˛e˙zeniem od zmiennych stanu oraz w [6] z zastosowanym regulatorem predykcyjnym. Zagadnieniem wa˙znym z punktu widzenia u˙zytkowników sa˛ zaburzenia jakos´ci dostarczanej energii. Sa˛ one wywołane m.in. przerywana˛ praca˛ urza˛dzen´ w zakładach przemysłowych (np. tartak czy spawalnie). Wysoka warto´s´c mocy chwilowej pobieranej przez te urza˛dzenie w czasie np. rozruchu lub cyklu roboczego mo˙ze wywoła´c du˙ze spadki napie ˛cia i przepie˛cia na linii zasilaja˛cej pozostałych odbiorców. W celu przeciwdziałania negatywnym skutkom pracy tego typu urza˛dzen´ zaleca sie˛ stosowanie układów kondycjonuja ˛cych moc/energie˛ elektryczna˛ (ang. Conditioning Power Systems). Kondycjoner mocy jest to system zło˙zony z przekształtników napi˛ecia oraz zasobnika energii. Dla omawianego przypadku energia zgromadzona w zasobniku mo˙ze zosta´c wykorzystana w celu zmniejszenia impulsów mocy pobieranych z sieci energetycznej [13]. System taki pod więcej »

Wpływ składowej tętniącej prądu na nagrzewanie elementów mocujących przewody elektryczne - DOI:10.15199/48.2018.06.22

Andrzej NIEDWOROK Jarosław MICHALAK Marcin ZYGMANOWSKI

Badania procesu nagrzewania urządzeń elektrycznych są jednym z podstawowych wyznaczników decydujących o poprawności funkcjonalnej. Stanowią również podstawowe kryterium do dopuszczania ww. urządzeń do pracy w warunkach przemysłowych, szczególnie gdy mają one pracować w warunkach trudnych. Temperatura eksploatowanych urządzeń elektrycznych ma szczególne znaczenie wtedy, gdy jej nadmierny wzrost może doprowadzić do zagrożenia życia lub zdrowia przebywających w pobliżu ludzi. Jako przykład można wymienić pracę urządzeń elektrycznych w strefach zagrożonych wybuchem gazu lub pyłu np. w zakładach chemicznych lub podziemnych wyrobiskach górniczych, w których obecny jest metan lub pył węglowy. Przykładowo, wytyczne dotyczące badań nagrzewania urządzeń elektrycznych pracujących w strefach zagrożonych wybuchem określają jedynie ogólne warunki zasilania i obciążenia jakie przyjmuje się w trakcie badań [1]. Doświadczenia uzyskane podczas wykonywania tego typu badań wskazują jednak na konieczność zwrócenia uwagi na inne czynniki, mogące mieć wpływ na ostateczne wyniki badań nagrzewania. Można tutaj wymienić między innymi temperaturę jaka panuje w bezpośrednim otoczeniu badanego urządzenia oraz prawidłowe rozmieszczenie czujników temperatury. Szczególnie istotne jest zapewnienie właściwego rodzaju wymuszenia prądowego zasilającego badane urządzenie, np. prąd stały DC lub prąd przemienny AC [2]. Przeprowadzone eksperymenty [2] wykazały, że rodzaj wymuszenia prądowego ma silny wpływ na nagrzewanie elementów mocujących przewody elektryczne. Doświadczenia badawcze opisane w [2] wykazały, że materiały ferromagnetyczne, z których wykonane są elementy mocujące przewody elektryczne wykazują silne nagrzewanie wywołane stratami histerezowymi powstałymi na skutek przepływu prądu przemiennego. Dla wymuszenia w postaci prądu stałego problem ten nie występuje. Badania obejmowały dwa rodzaje wymuszenia prądowego (stałe oraz zmienne o częstotliwośc więcej »

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY

Dobór struktury przewodzącego materiału periodycznego ze względu na zjawiska elektromagnetyczne (ang. Arrangement of structure of a conductive periodic material based on the analysis of electromagnetic phenomena using multi-criteria scheme)

Prenumerata

INNE PUBLIKACJE W TYM ZESZYCIE

Dobór struktury przewodzącego materiału periodycznego ze względu na zjawiska elektromagnetyczne
(ang. Arrangement of structure of a conductive periodic material based on the analysis of electromagnetic phenomena using multi-criteria scheme)