Position sensorless electrically excited synchronous motor drive for industrial use based on direct flux linkage and torque control

Synchronous machines with an AC converter are used mainly in large drives, for example in ship propulsion drives as well as in rolling mill drives in steel industry. These motors are used because of their high efficiency, high overload capacity and good performance in the field weakening area. Present day drives for electrically excited synchronous motors are equipped with position sensors. Most drives for electrically excited synchronous motors will be equipped with position sensors also in future. This kind of drives with good dynamics are mainly used in metal industry. Drives without a position sensor can be used e.g. in ship propulsion and in large pump and blower drives. Nowadays, these drives are equipped with a position sensor, too. The tendency is to avoid a position sensor if possible, since a sensor reduces the reliability of the drive and increases costs (latter is not very significant for large drives). A new control technique for a synchronous motor drive is a combination of the Direct Flux Linkage Control (DFLC) based on a voltage model and a supervising method (e.g. current model). This combination is called Direct Torque Control method (DTC). In the case of the position sensorless drive, the DTC can be implemented by using other supervising methods that keep the stator flux linkage origin centered. In this thesis, a method for the observation of the drift of the real stator flux linkage in the DTC drive is introduced. It is also shown how this method can be used as a supervising method that keeps the stator flux linkage origin centered in the case of the DTC. In the position sensorless case, a synchronous motor can be started up with the DTC control, when a method for the determination of the initial rotor position presented in this thesis is used. The load characteristics of such a drive are not very good at low rotational speeds. Furthermore, continuous operation at a zero speed and at a low rotational speed is not possible, which is partly due to the problems related to the flux linkage estimate. For operation in a low speed area, a stator current control method based on the DFLC modulator (DMCQ is presented. With the DMCC, it is possible to start up and operate a synchronous motor at a zero speed and at low rotational speeds in general. The DMCC is necessary in situations where high torque (e.g. nominal torque) is required at the starting moment, or if the motor runs several seconds at a zero speed or at a low speed range (up to 2 Hz). The behaviour of the described methods is shown with test results. The test results are presented for the direct flux linkage and torque controlled test drive system with a 14.5 kVA, four pole salient pole synchronous motor with a damper winding and electric excitation. The static accuracy of the drive is verified by measuring the torque in a static load operation, and the dynamics of the drive is proven in load transient tests. The performance of the drive concept presented in this work is sufficient e.g. for ship propulsion and for large pump drives. Furthermore, the developed methods are almost independent of the machine parameters.

Elinkaariarvioinnin hyödyntäminen pumpputehtaan ympäristötoimenpiteiden tunnistamisessa

Voimistuvan kasvihuoneilmiön myötä kiinnostus hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen on lisääntynyt. Ympäristöteknologian tavoitteena on hidastaa tämän ilmiön haitallisia vaikutuksia maailmanlaajuisesti, kansallisesti sekä yritystasolla. Yrityksillä on yhä suurempi paine valmistaa tuotteita ympäristöä vähemmän kuormittavasti. Työn tavoitteena on tarkastella elinkaariarvioinnin käytettävyyttä, kun halutaan tunnistaa pumpputehtaan mahdollisuuksia pienentää tuotteidensa valmistuksen ympäristönkuormittavuutta. Työssä pyritään myös selvittämään ne pumpun valmistuksen prosessit, jotka tuottavat eniten kasvihuonekaasupäästöjä. Tarkastelussa on keskitytty lähinnä hiilidioksidipäästöjen laskentaan. Työssä on käytetty elinkaariarvioinnin menetelmää ja työ noudattaa SFS ISO 14040 ja 14044 standardia. Elinkaariarviointi on hyväksi havaittu keino tunnistaa ne tuotteen tai palvelun yksikköprosessit, joilla on suurin vaikutus ympäristöön. Tutkimuksessa luotiin elinkaariarviointi pumppulaitoksen vuosittain tuottamille pumpuille. Samalla toteutettiin elinkaariarviointiin Excel-malli, jolla voidaan arvioida yksittäisten pumppujen valmistuksen hiilidioksidipäästöt. Tulosten pohjalta on tehty myös joitakin ehdotuksia pumpun valmistuksen hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi. Laskennassa käytetty aineisto kerättiin kirjallisuudesta, pumppulaitoksen alihankkijoilta sekä julkaistuista elinkaariarvioinneista vuoden 2008 kesän aikana. Työssä on osoitettu, että elinkaariarviointia voidaan hyödyntää tunnistettaessa pumpputehtaan ympäristötoimenpiteitä. Saatujen tulosten luotettavuus on kuitenkin riippuvainen käytettävissä olevista resursseista sekä lähtötietojen tarkkuudesta. Erityisesti valimoiden ilmoittamat energiankulutusmäärät vaikuttavat tulosten tarkkuuteen. Tarkempien tulosten saaminen edellyttäisi muun muassa tehtaan alihankkijoiden parempaa tietoisuutta omasta energiankulutuksestaan.

Validação de metodologia analítica por cromatografia líquida para doseamento e estudo da estabilidade de pantoprazol sódico

Pantoprazole is a proton pump inhibitor used in the treatment of digestive ulcers, gastro-esophageal reflux disease and in the eradication of Helicobacter pylori. In this work, an analytical method was developed and validated for the quantification of sodium pantoprazole by HPLC. The method was specific, linear, precise and exact. In order to verify the stability of pantoprazole during dissolution assays, pantoprazole solution in phosphate buffer pH 7.4 was kept at room temperature and protected from light for 22 days. Pantoprazole presented less than 5% of degradation in 6 hours and the half live of the degradation was 124 h.

Titulações espectrofotométricas de sistemas ácido-base utilizando extrato de flores contendo antocianinas

Considering the attraction of the students' attention by the changes in the colors of vegetable crude extracts caused by the variation of the pH of the medium, the use of these different colors in order to demonstrate principles of spectrophotometric acid-base titrations using the crude extracts as indicators is proposed. The experimental setup consisted of a simple spectrophotometer, a homemade flow cell and a pump to propel the fluids along the system. Students should be stimulated to choose the best wavelength to monitor the changes in color during the titration. Since the pH of the equivalence point depends on the system titrated, the wavelength must be properly chosen to follow these changes, demonstrating the importance of the correct choice of the indicator. When compared with the potentiometric results, errors as low as 2% could be found using Rhododendron simsii (azalea) or Tibouchina granulosa (Glory tree, quaresmeira) as sources of the crude extracts.

Uso da pressão gerada por uma coluna de água para controle da vazão em sistemas de análises em fluxo

This work presents a new approach to control the flow rate in hydrodynamic flow experiments. The combination of air pressure generated by an aquarium air pump and the pressure generated by a water column were used for this purpose. This device supports a stable flow rate without pulsation for a long period of time. Furthermore, the flow rate can be easily controlled at various values in one or more streams. The performance of this approach was investigated using Fe(CN)6(4-) solutions in flowing systems using amperometric and voltammetric detection in wall-jet configuration. The results showed that the performance of the proposed device was better than a commercial peristaltic pump. It suggests that this approach can be used successfully in flow analysis systems.

Lämpöpumppujen vaikutukset sähköverkkoliiketoiminnan kannalta

Energiatehokkuus sekä ilmastonmuutos ovat aiheuttaneet pyrkimyksen vähentää kokonaisenergiankulutuksia erilaisissa rakennuksissa. Lämmitysjärjestelmissä tämä on näkynyt voimakkaana lämpöpumppumäärien kasvuna. Lämpöpumput vaikuttavat erilaisissa rakennus- ja lämmitystyypeissä myös sähköenergiankulutukseen. Lämpöpumppujen käytöstä saadaan eniten hyötyä lämmityskustannuksiin sähkölämmitteisissä rakennuksissa. Seurauksena on, että tällaisen rakennuksen sähkönkulutus ja siten myös sähkölasku pienenevät. Toisaalta muihin kuin sähkölämmitteisiin rakennuksiin asennettu lämpöpumppu kasvattaa sähköenergiankulutusta. Lämpöpumppuihin integroitu jäähdytysominaisuus myös tavallisesti lisää sähkönkulutusta. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, kuinka lämpöpumput vaikuttavat sähköenergiankulutukseen. Vaikutuksia tutkitaan sähköverkkoyhtiöiden kannalta sähköenergian ja liikevaihdon osalta. Tarkastelussa käytetään neljää yleisintä lämpöpumpputyyppiä, ja niiden toimintaa verrataan eri rakennustyyppien lämmitysjärjestelmiin. Työssä käsitellään lämpöpumppujen toimintaa ja käytettävyyttä muiden lämmitysmenetelmien korvaajina tai lisänä. Tämän kirjallisen työn lisäksi on tehty laskentaohjelma, joka on perusteena työssä esitetyille tuloksille. Sen tarkoituksena on selvittää lämpöpumppujen vaikutukset sähköverkkoliiketoimintaan energiayhtiöissä. Vaikutukset yksittäiseen energiayhtiöön ovat eniten riippuvaisia lämpöpumppujen asennuskohteista, lämpöpumppujen toiminnasta ja lämpöpumpputyypistä. Kuluttajat tulevat määräämään vaikutusten suuruuden, koska lämpöpumppujen lukumäärällä ja käytöllä on sähköenergiankulutukseen huomattava merkitys. Vaikutus sähköenergiaan energiayhtiöiden kannalta voi yleisesti ottaen olla 2020-luvulle mentäessä merkittävä. Tutkittavassa verkkoyhtiössä vaikutuksen sähköenergiaan arvioidaan olevan 10 % luokkaa yhdeltä vuodelta verrattuna tämän päivän kokonaissähköenergiankulutukseen. Vaikutus verkkoliikevaihtoon on arviolta puolet pienempi. Tällaiset tulokset edellyttävät lämpöpumppumäärän moninkertaistumista nykyisestä, mikä on myös odotettavissa.

Keskipakopumpun prosessitekninen mitoitus, määrittely ja valinta

Tässä tekniikankandidaatin työssä käsitellään keskipakopumpun prosessiteknistä mitoittamista, pumppumäärittelyjä ja valintaa. Työssä esitetään kaksi mitoitustapausta ja kolmen pumpun määrittelyt sekä valinta todellisissa prosesseissa.

Técnica de bombeio e prova para medidas de absorção de estado excitado e de emissão estimulada, em materiais sólidos dopados com íons terras raras

Rare earth ion doped solid state materials are the most important active media of near-infrared and visible lasers and other photonic devices. In these ions, the occurrence of Excited State Absorptions (ESA), from long lived electronic levels, is commonplace. Since ESA can deeply affect the efficiencies of the rare earth emissions, evaluation of these transitions cross sections is of greatest importance in predicting the potential applications of a given material. In this paper a detailed description of the pump-probe technique for ESA measurements is presented, with a review of several examples of applications in Nd3+, Tm3+ and Er3+ doped materials.

Construção de um sistema simples e compacto de recirculação d'água sob pressão para trompa d'água

Vacuum pumps are very useful in physical, chemical and biological experiments. In this communication it is described the design of a compact and low cost water recirculating system employing a water-jet aspirator pump as the vacuum source. The system requires only a water pump, water-jet aspirator pump, commercial PVC water tubes and a drain connection.

Un sistema para la deteccion de antioxidantes volatiles comunmente emitidos desde especias y hierbas medicinales

An apparatus which allows the direct measurement of the antioxidant capacity of volatiles compounds emitted from some herbs and culinary spices is described. The device comprises: a sample chamber, a mixing chamber, a pump and, a detection system. Volatiles from Clove (Syzygium aromaticum (L.) Merr. & L.M. Perry) were purged and captured into a DPPH-containing solution and changes in the absorbance were recorded on-line. Linear response was observed when temperature was set between 30-53 ºC; nitrogen flow was 15 mL min-1 during 60 min; DPPH concentration was 20 µmol L-1 and a sample size (powdered Clove) ranged between 200-1000 mg.

Avaliação do desempenho de surfactantes para a solubilização de fases líquidas não aquosas em meio aquoso

The presence of non-aqueous phase liquids (NAPLs) in the subsurface is a threat to public health as well as a serious environmental issue. NAPLs may remain adsorbed or form lenses floating on aquifers causing long-term contaminations. Surfactants may increase NAPLs solubility, enhancing the pump-and-treatment performance. Size, shape, hydration and ionization degree of the micelles define the affinity and the space available for the solubilization of a particular contaminating agent. The tests carried out at laboratory scale, taking into account the NAPL to be removed and the medium characteristics were useful to select surfactants and evaluate their efficiency as NAPLs solubilizers.

Isolamento do verbacosídeo e validação de método analítico para padronização do extrato bruto das partes aéreas de Buddleja stachyoides Cham. & Schltdl. (Scrophulariaceae)

Phenylpropanoid glycoside verbascoside was isolated and identified from the ethyl acetate fraction of the aerial parts of Buddleja stachyoides Cham. & Schltdl. by 1H-NMR. A method using high-performance liquid chromatography has been developed and validated for determination of verbascoside in alcoholic crude extract of the aerial parts of B. stachyoides. Analysis was performed on a Phenomenex® Gemini-NX C18 analytical column (250 mm × 4.6 mm; 5 µm) using a mobile phase (pump A - aqueous solution containing H2SO4 (0.01 M), H3PO4 (0.4%), and (C2H5)2NH (0.4%); pump B - methanol:aqueous (95:5) solution containing H2SO4 (0.05 M), H3PO4 (2%), and (C2H5)2NH (0.2%); pump C - acetonitrile:aqueous (90:10) solution containing H2SO4 (0.05 M) and H3PO4 (2%)) and a diode array detector at 325 nm. The method was validated in accordance with ANVISA guidelines and may be applied to quality control of herbal medicine with aerial parts of B. stachyoides.

Suojavaatemateriaalien kemikaaliläpäisevyyden testaaminen metyylisalisylaatilla -mittaus- ja analyysimenetelmien kehittäminen ja validointi

Tässä diplomityössä kehitettiin mittaus- ja analyysimenetelmät suojavaatemateriaalien kemikaaliläpäisevyyden testaamiseksi sekä neste- että kaasumaisella metyylisalisylaatilla. Kehitystyö tehtiin standardin SFS-EN ISO 6529 pohjalta. Tämä standardi kuvaa kuitenkin varsin yleisellä tasolla suojavaatemateriaalien kemikaaliläpäisevyyden testimenetelmät, eikä se ole mikään tarkka työohje. Näytteenotto- ja analyysimenetelmät joudutaan siis valitsemaan sekä validoimaan jokaiselle kemikaalille erikseen, tässä tapauksessa metyylisalisylaatille. Työn tarkoituksena oli kehittää toimivat menetelmät ja laitteistot siten, että olisi mahdollista suorittaa metyylisalisylaatin määritys on-line mittauksena läpäisytestauksessa. Läpäisytestaustoiminnan nopeuttamiseksi työssä myös suunniteltiin ja rakennettiin laitteistot kolmen rinnakkaisen testikennon yhdenaikaista testausta varten sekä kaasumaisen että nestemäisen metyylisalisylaatin ollessa testikemikaalina. Havaittiin, että UV/VIS-spektrofotometri varustettuna läpivirtauskyvetillä ja näyteenottopumpulla on toimiva ja käyttökelpoinen analyysimenetelmä metyylisalisylaatin määrittämiseen nesteistä on-line mittauksena läpäisyn testauksessa. Kaasumaisen metyylisalisylaatin tapauksessa määritysmenetelmänä päädyttiin käyttämään kokonaishiilivetyanalysaattoria, joka on varustettu liekki-ionisaatiodetektorilla. Molemmissa tapauksissa saatiin aikaan toimivat ja on-line mittauksiin kykenevät näytteenotto- ja määritysmenetelmät, joilla loppukäyttäjä voi suorittaa laajempaa läpäisytestausta.

Vesistöjen hyödyntäminen rakennusten lämmityksessä ja jäähdytyksessä

Suomen kokonaisenergiankulutuksesta noin viidesosa kuluu rakennusten lämmitykseen. Ilmastosopimuksien ja tiukentuvien päästömääräyksien vuoksi rakennusten lämmitys- jajäähdytysenergian tuotantoa täytyisi saada energiatehokkaammaksi. Energian kulutuksen vähentäminen onnistuu muun muassa lisäämällä rakennusten omaenergian tuottoa, jota on esimerkiksi lämpöpumpuilla tapahtuva rakennusten lämmitys. Samalla päästöjen määrä pienenee. Rakennusten energiatehokkuusluvun määritys tulee muuttumaan energiamuotojen kertoimiin pohjautuvaksi kokonaisenergiatarkasteluksi. Tämä ohjaa rakennusten energiantuotantoa kaukolämmitykseen ja erilaisiin lämpöpumppuratkaisuihin perustuvaksi. Diplomityössä tutkitaan tapoja, joilla pystytään hyödyntämään vesistöjä rakennusten lämmitykseen ja jäähdytyksen ja saamaan samalla energiankulutusta ja päästöjä pienemmiksi. Lisäksi työssä selvitetään vesistöistä saatavan energian määrää ja käyttökohteita.

Pumppukäyttöjen energiankulutuksen määrittäminen prosessimittauksia käyttäen

Pumppukäytöt vastaavat noin neljännestä Euroopan alueen sähkömoottoreissa kuluvasta energiasta. Energian hinnan nousun vuoksi energian säästäminen ja energiatehokkuus ovat nousseet tärkeään asemaan paljon energiaa kuluttavassa teollisuudessa. Pumppukäyttöjen hyötysuhteen parantaminen on noussut olennaiseen osaan paperi- ja kartonkiteollisuuden energiatehokkuustarkasteluissa. Tässä työssä tarkastellaan kartonkikoneen pumppukäyttöjen toiminnan energiatehokkuutta moottorin virtamittausten perusteella. Analyysi perustuu moottorin akselitehon määrittämiseen ja sen perusteella tehtävään pumpun toimintapisteen laskentaan. Työssä esitellään käytetyt estimointimenetelmät ja niillä saadut tulokset kartonkikoneen pumppukäytöille. Lisäksi työssä arvioidaan kolmen yksittäisen pumppukäytön energiankulutuksen säästöpotentiaalia. Työssä käytettyä menetelmää voidaan käyttää sekä vakio- että vaihtonopeuspumppukäyttöjen toiminnan ja hyötysuhteen analysointiin.