Induction motor versus permanent magnet synchronous motor in motion control applications: a comparative study

High dynamic performance of an electric motor is a fundamental prerequisite in motion control applications, also known as servo drives. Recent developments in the field of microprocessors and power electronics have enabled faster and faster movements with an electric motor. In such a dynamically demanding application, the dimensioning of the motor differs substantially from the industrial motor design, where feasible characteristics of the motor are for example high efficiency, a high power factor, and a low price. In motion control instead, such characteristics as high overloading capability, high-speed operation, high torque density and low inertia are required. The thesis investigates how the dimensioning of a high-performance servomotor differs from the dimensioning of industrial motors. The two most common servomotor types are examined; an induction motor and apermanent magnet synchronous motor. The suitability of these two motor types indynamically demanding servo applications is assessed, and the design aspects that optimize the servo characteristics of the motors are analyzed. Operating characteristics of a high performance motor are studied, and some methods for improvements are suggested. The main focus is on the induction machine, which is frequently compared to the permanent magnet synchronous motor. A 4 kW prototype induction motor was designed and manufactured for the verification of the simulation results in the laboratory conditions. Also a dynamic simulation model for estimating the thermal behaviour of the induction motor in servo applications was constructed. The accuracy of the model was improved by coupling it with the electromagnetic motor model in order to take into account the variations in the motor electromagnetic characteristics due to the temperature rise.

Oral pathogens in duwl's: risk of infection and strategies for their control

Water lines are an important source of potentíal contamination. Every dental unit is equipped with small-bore flexible plastic tubing to bring water to different hand pieces, such as the air/water syringe, the ultrasonic scaler or the high-speed hand piece. Most dental units are connected directly to municipal distribution systems for potable water and chlorinated or not, this water contains diverse...

La integración del ferrocarril de alta velocidad en el medio urbano. El caso de Segovia-Guiomar

La llegada del tren de alta velocidad genera oportunidades de dinamización que deben de ser ante todo concretadas a escala local. Los lugares suelen reaccionar desplegando medidas de planificación y gestión para garantizar la mejor integración de la nueva infraestructura, procurar su coherencia con el modelo territorial y el mejor aprovechamiento de la accesibilidad que genera el nuevo tren. En este artículo se estudian las medidas desarrolladas en Segovia a raíz de la implantación del tren de alta velocidad con una estación localizada en la periferia, por lo que tuvieron que desplegarse un buen número de acciones de planificación territorial y gestión de la movilidad. A través del planeamiento municipal se trata de integrar la estación y su entorno al conjunto urbano, con el desarrollo de suelo urbanizable y nueva infraestructura viaria. La gestión de la movilidad pasa inicialmente por la articulación de la estación con el centro urbano a través de servicios de autobuses coordinados con los horarios de los trenes.

Cambio de hábitos y transformaciones territoriales en los corredores de alta velocidad ferroviaria. Resultados de una encuesta de viajeros en la línea Madrid-Barcelona

El tren de alta velocidad (TAV) está viviendo un auge importante en España. Ello implica una transformación territorial como resultado de una modificación del comportamiento de los viajeros debido a una mejora en el transporte ferroviario interurbano. En este contexto hay un elemento que ha obtenido una atención insuficiente. Se trata del acceso a la estación como parte fundamental del viaje puerta-a-puerta. Para hacer frente a la carencia de datos estadísticos sobre este aspecto, hemos realizado una encuesta a los viajeros de alta velocidad en la línea Madrid – Barcelona, que ayuda responder a la pregunta: ¿Cómo llega el viajero a la estación? Es imprescindible conocer este aspecto para planificar y realizar actuaciones de mejora intermodal adecuadas. Los resultados muestran que el acceso en vehículo privado es preponderante y que existe la necesidad de ofrecer más alternativas atractivas para acceder a las estaciones. Se concluye además que las estaciones centrales son preferibles, ya que generan una movilidad más sostenible.

Evaluation et prise en charge des risques de blessure des ischio-jambiers chez le sprinteur

La déchirure des ischio-jambiers est la blessure non-traumatique la plus fréquemment rencontrée dans les sports demandant une course à haute vitesse. Les ischio-jambiers sont particulièrement vulnérables lors de la fin de phase d'oscillation du sprint étant donné qu'ils se contractent excentriquement alors qu'ils sont en position d'allongement. Le renforcement excentrique a été montré comme étant une méthode efficace pour diminuer le risque de blessure. Cependant, les exercices classiquement utilisés comme le Nordic hamstring ne soumettent pas les ischio-jambiers à un niveau d'allongement spécifique au sprint. Dès lors, l'objectif de cette thèse était d'évaluer le fonctionnement des ischio-jambiers à différents niveaux d'allongement musculo- tendineux puis de transposer dans la pratique les résultats obtenus afin de concevoir des exercices plus spécifiques aux besoins des athlètes. Avant cela, une première partie avait pour but de proposer de nouvelles méthodes d'évaluation de terrain des ischio-jambiers. Les différents travaux réalisés pour cette thèse ont permis : 1) de proposer deux nouveaux outils de terrain pour l'évaluation de la flexibilité et de la force des ischio-jambiers ; 2) de montrer que le niveau d'allongement influence directement la force produite par les ischio-jambiers et de suggérer que ce niveau d'allongement semble être un stimulus au moins aussi déterminant que le mode de contraction musculaire pour générer des adaptations de l'architecture musculaire propices à la diminution du risque de blessure ; 3) de proposer des modalités spécifiques de renforcement des ischio-jambiers destinées aux sprinteurs dans une perspective de prévention des blessures et de montrer l'efficacité de ces recommandations sur l'amélioration d'un certain nombre de facteurs de risque de blessure. Finalement, ce travail a ouvert de nouvelles perspectives allant de la proposition d'exercices de renforcement de terrain au développement d'un système motorisé spécifique au sprint permettant le renforcement et l'évaluation de la force des ischio-jambiers en passant par différents projets de recherche. -- High-speed running sports accounts for the majority of hamstring strains. The terminal swing phase of the running cycle is believed to be the most hazardous as the hamstrings are undergoing an active lengthening contraction in a long muscle length position. Prevention-based strength training relies mainly on eccentric exercises. However, most hamstrings exercises like the Nordic hamstring are performed at an inadequately low hip-flexion angle. Thus, the objective of this thesis was to assess the hamstring function at different muscle lengths and depending on the obtained results to design strength exercises more specific to the athlete's need. Before that, a first part of this thesis aimed to develop new assessment methods of the hamstring on site. The different studies included in the present thesis allowed: 1) to propose two new methods to test the hamstring flexibility and strength on the field; 2) to show that the hamstring muscle length directly influences its level of strength, and to suggest that the training range of motion could be a dominant stimulus (as important than contraction type) for modifying the muscle architecture, which leads to a decrease in hamstring injury risk; 3) to define sprint specific parameters for prevention-based strength training, and to show the efficiency of these recommendations on the improvement of several injury risk factors for the hamstring. Finally, this thesis proposed new perspectives: 1) new strength exercises on site; 2) the development of a motorised device specific for the sprint which could be used to strength and to assess the hamstring; 3) several future research projects.

Ciudad y ferrocarril en la España del siglo XXI. La integración de alta velocidad ferroviaria en el medio urbano

La reciente implantación y extensión de la red de alta velocidad ferroviaria en España está permitiendo relanzar un debate que en muchas ciudades no había sido resuelto de forma satisfactoria: la integración del ferrocarril en el medio urbano. En muchos casos, la llegada del nuevo tren se ha convertido en un instrumento urbanístico de primer orden, ya que conlleva una transformación de gran calado. En este artículo se realiza una lectura transversal, a través de las experiencias de diferentes ciudades españolas, para desarrollar una clasificación de las formas de integración de la alta velocidad ferroviaria y su impacto en la estructura urbana.

Filmipäällystimen nippitapahtuman vaikutus päällystyskoneen ajettavuuteen

Työn tavoitteena oli syventyä filmipäällystimen nippitapahtumaan ja siellä tapahtuviin ilmiöihin. Tämän lisäksi selvitettiin esipäällystysparametrien ja pohjapaperin merkitys filmipäällystimen ajettavuudelle. Erityisesti pyrittiin selvittämään päällystemäärän ja applikointitelojen momenttieron vaikutus ajettavuuteen sekä kiihdytysvaiheessa ilmenevien ajettavuusongelmien syntymekanismit. Työn kokeellinen osa jakaantui kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa pyritään löytämään lisäymmärrystä nippitapahtuman ilmiöille joita sitten hyödynnetään toisen osan koeajoissa. Staattisilla kuormituskokeilla tutkittiin telapinnan kokoonpuristumista ja suurnopeus-kamerakuvauksilla nipin geometriaa päällystyskoneen ajon aikana. Applikointitelojen momenttierokoeajoilla pyrittiin selvittämään paperiradan mahdollista luistoa nipissä. MCA-kosteuspitoisuusanalysaattorilla mitattiin nippitapahtuman muutosten vaikutusta filmipäällystimen paluufilmin ominaisuuksiin. Muuttelemalla päällystemäärää ja – jakaumaa sekä applikointitelojen momenttieroa selvitettiin esipäällystysparametrien vaikutus filmipäällystimen ajettavuuteen. Muokkaamalla pohjapaperin absorptiokykyä sekä pastan vedenpidätyskykyä tutkittiin nestepenetraation vaikutusta ajettavuuteen. Telapinnan kokoonpuristuman havaittiin olevan pieni eikä ajon aikana nipin geometriassa havaittu muutoksia. Paperiradan todettiin luistavan nipissä, mutta luistoilmiö oli huomattavasti pienempi mitä nopeuserolukemista voidaan päätellä. Kiihdytysvaiheessa havaittiin selviä muutoksia paluufilmissä, mutta ajon aikana paluufilmi pysyi lähes vakiona. Päällystemäärän todettiin olevan suurin yksittäinen tekijä filmipäällystimen ajettavuudessa ja siihen tulee kiinnittää erityistä huomiota filmipäällystimen kiihdytysvaiheessa. Aukirullauksen levitystelan vaihdon myötä todettiin pohjapaperiin kohdistuvilla kuormituksilla olevan myös suuri merkitys filmipäällystimen ajettavuudelle.

Managing Packet Data (Sessions) in 3G Mobile Networks

Tällä hetkellä kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmät ovat siirtyneet kaupalliseen vaiheeseen. Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) on eräs kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmä, jota tullaan käyttämään Euroopassa. Diplomityön päämääränä on tutkia, kuinka pakettivälitteistä tiedonsiirtoa hallitaan UMTS - verkoissa. Diplomityö antaa yleiskuvan toisen sukupolven matkapuhelinjärjestelmien datapalveluiden kehityksestä kolmannen sukupolven nopeisiin matkapuhelinjärjestelmiin. Pakettivälitteisen verkon verkkoarkkitehtuuri on esitetty sekä sen, diplomityön kannalta, tärkeimpien osien toiminnallisuus on selvitetty. Myös pakettipohjaisten datayhteyksien eli istuntojen muodostaminen ja vapauttaminen sekä aktiivisen yhteyden ominaisuuksien muokkaaminen on esitetty tässä diplomityössä. Yhteydenhallintaprotokolla, Session Management (SM), on yksi protokolla, joka osallistuu pakettidatayhteyden hallintaan. SM -protokolla on käsitelty työssä yksityiskohtaisesti. SM -protokollan SDL toteutus on esitetty diplomityön käytännönosassa

Laajakaistaverkon topologian visualisointi

Viimeisten vuosien aikana laajakaistaoperaattoreiden laajakaistaverkot ovat nopeiden ja kiinteähintaisten laajakaistaliittymien johdosta kasvaneet suuriksi kokonaisuuksiksi. Kokonaisuuksia hallitaan erilaisilla verkonhallintatyökaluilla. Verkonhallintatyökalut sisältävät suuren määrän eri tasoista tietoa laitteista ja laitteiden välisistä suhteista. Kokonaisuuksien hahmottaminen ilman tiedoista rakennettua kuvaa on vaikeaa ja hidasta. Laajakaistaverkon topologian visualisoinnissa muodostetaan kuva laitteista ja niiden välisistä suhteista. Visualisoitua kuvaa voidaan käyttää osana verkonhallintatyökalua, jolloin käyttäjälle muodostuu nopeasti näkymä verkon laitteista ja rakenteesta eli topologiasta. Visualisoinnissa kuvan piirto-ongelma täytyy muuttaa graafin piirto-ongelmaksi. Graafin piirto-ongelmassa verkon rakennetta käsitellään graafina, joka mahdollistaa kuvan muodostamisen automaattisia piirtomenetelmiä hyväksikäyttäen. Halutunlainen ulkoasu kuvalle muodostetaan automaattisilla piirtomenetelmillä, joilla laitteiden ja laitteiden välisten suhteiden esitystapoja voidaan muuttaa. Esitystavoilla voidaan muuttaa esimerkiksi laitteiden muotoa, väriä ja kokoa. Esitystapojen lisäksi piirtomenetelmien tärkein tehtävä on laskea laitteiden sijaintien koordinaattien arvot, jotka loppujen lopuksi määräävät koko kuvan rakenteen. Koordinaattien arvot lasketaan piirtoalgoritmeilla, joista voimiin perustuvat algoritmit sopivat parhaiten laajakaistaverkkojen laitteiden sijaintien laskemiseen. Tämän diplomityön käytännön työssä toteutettiin laajakaistaverkon topologian visualisointityökalu.

The Architecture of a Fourth Generation Mobile Network

Neljännen sukupolven mobiiliverkot yhdistävät saumattomasti televerkot, Internetin ja niiden palvelut. Alkuperin Internetiä käytettiin vain paikallaan pysyviltä tietokoneilta perinteisten televerkkojen tarjotessa puhelin- ja datapalveluita. Neljännen sukupolven mobiiliverkkojen käyttäjät voivat käyttää sekä Internetiin perustuvia että perinteisten televerkkojen palveluita liikkuessaankin. Tämä diplomityö esittelee neljännen sukupolven mobiiliverkon yleisen arkkitehtuurin. Arkkitehtuurin perusosat kuvaillaan ja arkkitehtuuria verrataan toisen ja kolmannen sukupolven mobiiliverkkoihin. Aiheeseen liittyvät Internet-standardit esitellään ja niiden soveltuvuutta mobiiliverkkoihin pohditaan. Langattomia, lyhyen kantaman nopeita liitäntäverkkotekniikoita esitellään. Neljännen sukupolven mobiiliverkoissa tarvittavia päätelaitteiden ja käyttäjien liikkuvuuden hallintamenetelmiä esitellään. Esitelty arkkitehtuuri perustuu langattomiin, lyhyen kantaman nopeisiin liitäntäverkkotekniikoihin ja Internet-standardeihin. Arkkitehtuuri mahdollistaa yhteydet toisiin käyttäjiin ilman tietoa heidän senhetkisestä päätelaitteesta tai sijainnista. Internetin palveluitavoidaan käyttää missä tahansa neljännen sukupolven mobiiliverkon alueella. Yleiskäytöistä liikkuvuuden hallintamenetelmää yhden verkon alueelle ehdotetaan. Menetelmää voidaan käyttää yhdessä esitellyn arkkitehtuurin kanssa.

Mittausmenetelmien kehittaminen kuplakolonnille

Kuplakolonnireaktoreiden CFD-mallinnus on talla hetkella voimakkaasti kehittyva tutkimusalue. Kaksifaasivirtauksen luotettava simulointi ja mallintaminen on haastavaa kuplakolonnireaktorissa tapahtuvien ilmioiden monimutkaisuuden vuoksi. Reaktorin kayttaytymiseen vaikuttavat tekijat, kuten kolonnin hydrodynamiikka ja aineensiirto, tulee tuntea hyvin ennen mallien tekoa. Tassa tyossa on kokeellisesti tutkittu erilaisten mittausmenetelmien soveltuvuutta kuplakolonnin hydrodynamiikan tutkimiseen. Mittausmenetelmissa on keskitytty erityisesti CFD-mallien vaatimiin paikallisiin mittauksiin. Lisaksi tyossa on arvioitu mittausmenetelmien soveltuvuutta j a luotettavuutta CFD-mallien validointiin. Tyon kirjallisuusosassa on perehdytty kuplakolonnireaktorin hydrodynaamiseen kayttaytymiseen ja siihen vaikuttaviin tekijoihin. Naita ovat mm. reaktorityypit, kaasun dispergointi, virtaustyypit ja -alueet, kaasun tilavuusosuus, kaasukuplan koko ja kuplan nousunopeus. Mittauksia tehtiin kahdessa erikokoisessa kuplakolonnissa, joista pienemman halkaisija oli 0,078 m ja suuremman 0,182 m. Molempien kolonnien nestepinnan korkeus oli 4,62 m. Mittaukset tehtiin vesijohtovedella ja epaorgaanisella prosessiliuoksella. Hydrodynaamisista ominaisuuksista mitattiin kaasun tilavuusosuus, kaasukuplan koko seka kaasukuplan nousunopeus. Kaasun tilavuusosuusmittaukset tehtiin paaasiassa paine-eromittauksella ja joissakin tapauksissa pinnanmittausmenetelmalla. Kuplakoko- ja kuplan nousunopeusmittaukset tehtiin suumopeusvideokameralla ja laser Doppler-anemometrilla. Mittauksissa kaytettiin kahdeksaa erilaista kaasunjakolaitetta, joilla selvitettiin kaasunjakolaitteen ominaisuuksien vaikutusta kolonnin hydrodynamiikkaan. Tuloksista havaittiin, etta nestefaasin ominaisuuksilla oli suuri vaikutus kolonnin hydrodynaamiseen kayttaytymiseen. En kaasunjakolaitteilla vesijohtovedella mitatut hydrodynaamiset ominaisuudet eivat poikenneet paljoa toisistaan, kun taas prosessiliuoksella kaasunjakolaitteiden valille saatiin huomattavat erot. Mittausmenetelmista laser Doppler-anemometri ei kaytettavissa olleella optiikalla soveltunut kaasukuplien mittaamiseen. Kuplat olivat menetelmalle liian suuria. Suumopeusvideokamerallaja paine-eromittauksella paastiin hyviin tuloksiin.

Sähkökäyttöjen kaapelivärähtelyt

Taajuudenmuuttajan kytkennän synnyttämä nopea jännitemuutos aiheuttaa pitkään moottorikaapeliin sähköisen värähtelyilmiön. Ilmiö on tullut erityisesti esille uusien nopeasti kytkevien puolijohdetehokytkimien ilmestyttyä markkinoille. Taajuudenmuuttajan lähtöön asennettu jännitteen nousunopeutta rajoittava suodin vähentää kaapelivärähtelyä, mutta riittävän pitkässä kaapelissa värähtely on voimakasta lähtösuotimesta huolimatta. Kaapelivärähtelyilmiön seurauksena moottorikaapelin taajuudenmuuttajan puoleiseen päähän syntyy voimakas virtavärähtely ja moottorin puoleiseen päähän voimakas jännitevärähtely. Sähkökäyttöjen vektorisäätöalgoritmit tekevät ohjauspäätöksiä moottorikaapelin taajuudenmuuttajan päästä tehtyjen virtamittausten perusteella. Säädön päätösväli on niin lyhyt, että kaapelin virtavärähtely ehtii häiritä säädön toimintaa. Tässä työssä on esitetty kaapelivärähtelyä kuvaava taajuudenmuuttajan lähtösuotimen huomioon ottava siirtofunktioperustainen matemaattinen malli. Mallin avulla kaapelivärähtelyilmiötä voi analysoida lineaarisen säätöteorian menetelmillä. Virtavärähtelyn moottorisäätöön tuomiin ongelmiin ratkaisuksi on esitetty virran mittasignaalin käsittelemistä analogisella ja digitaalisella suotimella. Simulointitulosten perusteella ratkaisua voidaan pitää toimivana. Lopuksi esitetään, kuinka avaruusvektoriteorian mukaista induktiomoottorimallia ja kaapelivärähtelymallia voidaan simuloida yhdessä.

DTC-induktiomoottorikäytön soveltaminen keskitaajuusalueelle

Työssä tarkastellaan olemassa olevan suoraa vääntömomentin säätöä käyttävän taajuudenmuuttajan soveltamista keskitaajuusalueella toimiviin induktiomoottorikäyttöihin. Keskinopeusalueen sovellusten pyörimisnopeudet ovat tyypillisesti 6000…30000rpm. Tällöin invertterin lähtötaajuuden on nelinapaista moottoria ohjattaessa ulotuttava 1000Hz:iin. ABB:n ACS600 taajuudenmuuttajan nykyinen syöttötaajuus ulottuu noin 400Hz:iin ja sen keskimääräinen kytkentätaajuus on luokkaa 3kHz. Taajuudenmuuttajan keskimääräistä kytkentätaajuutta ei haluta tästä merkittävästi nostaa, koska tällöin pääteasteen mitoitusta ja rakennetta on muutettava. Tarkastelussa keskitytään täten jännitemodulointiin, joka määrittelee invertterin lähtöjännitteen käyrämuodon ja pääteasteen tehokytkimien kytkentätaajuuden. Työssä esitetään suoran käämivuon säädön periaatetta soveltava 30-kulmainen modulointimenetelmä (30-modulointi), jolla moottorin syöttövirrasta voidaan eliminoida 5. ja 7. yliharmoninen komponentti. Yliharmonisten komponenttien eliminointi mahdollistaa passiivisilla komponenteilla toteutetun alipäästösuodattimen asentamisen invertterin lähtöön, jolloin moottorissa tapahtuvat tehohäviöt saadaan pieniksi. 30-moduloinnin ohjaukseen ja säätöön esitetään menetelmät, jotka mahdollistavat sen toteuttamisen nykyiseen taajuudenmuuttajaan ohjelmallisesti ilman suuria laitteistomuutoksia. 30-moduloinnin ominaisuuksia tarkastellaan analyyttisin menetelmin ja sen toimintaa testataan esitettyjen teorioiden perusteella simuloimalla. 30-moduloinnin ohjelmallinen implementointi nykyiseen ACS600:een mahdollistaa periaatteessa noin 600Hz:n syöttötaajuuden saavuttamisen. Tällöin invertterin keskimääräinen kytkentätaajuus voidaan säätää koko pyörimisnopeusalueella alle 4kHz:n tasolle.

Net Neutrality: Measuring the Problem, Assessing the Legal Risks

Network neutrality is a growing policy controversy. Traffic management techniques affect not only high-speed, high-money content, but by extension all other content too. Internet regulators and users may tolerate much more discrimination in the interests of innovation. For instance, in the absence of regulatory oversight, ISPs could use Deep Packet Inspection (DPI) to block some content altogether, if they decide it is not to the benefit of ISPs, copyright holders, parents or the government. ISP blocking is currently widespread in controlling spam email, and in some countries in blocking sexually graphic illegal images. In 1999 this led to scrutiny of foreclosure of Instant Messaging and video and cable-telephony horizontal merger. Fourteen years later, there were in 2013 net neutrality laws implemented in Slovenia, the Netherlands, Chile and Finland, regulation in the United States and Canada , co-regulation in Norway, and self-regulation in Japan, the United Kingdom and many other European countries . Both Germany and France in mid-2013 debated new net neutrality legislation, and the European Commission announced on 11 September 2013 that it would aim to introduce legislation in early 2014. This paper analyses these legal developments, and in particular the difficulty in assessing reasonable traffic management and ‘specialized’ (i.e. unregulated) faster services in both EU and US law. It also assesses net neutrality law against the international legal norms for user privacy and freedom of expression

Biomechanical Changes During a 50-minute Run in Different Footwear and on Various Slopes.

The effects of footwear and inclination on running biomechanics over short intervals are well documented. Although recognized that exercise duration can impact running biomechanics, it remains unclear how biomechanics change over time when running in minimalist shoes and on slopes. Our aims were to describe these biomechanical changes during a 50-minute run and compare them to those observed in standard shoes. Thirteen trained recreational male runners ran 50 minutes at 65% of their maximal aerobic velocity on a treadmill, once in minimalist shoes and once in standard shoes, 1 week apart in a random order. The 50-minute trial was divided into 5-minute segments of running at 0%, +5%, and -5% of treadmill incline sequentially. Data were collected using photocells, high-speed video cameras, and plantar-pressure insoles. At 0% incline, runners exhibited reduced leg stiffness and plantar flexion angles at foot strike and lower plantar pressure at the forefoot and toes in minimalist shoes from minute 34 of the protocol onward. However, only reduced plantar pressure at the toes was observed in standard shoes. Overall, similar biomechanical changes with increased exercise time were observed on the uphill and downhill inclines. The results might be due to the unfamiliarity of subjects to running in minimalist shoes.