Науковий вісник НГУ

Додаткові втрати у статорних обмотках високошвидкісних безконтактних електричних машин з постійними магнітами

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Технології енергозабезпечення

Останнє оновлення: 22 січня 2017

Опубліковано: 22 січня 2017

Перегляди: 3984

Authors:

О.В.Макарчук, канд. техн. наук, доц., Національний університет „Львівська політехніка”, м. Львів, Україна, e-mail: oleksandr.v.makarchuk@lpnu.ua

Abstract:

Мета. Запропонувати спосіб визначення додаткових втрат в обмотках статорів електричних машин, частота струму в яких значно перевищує промислову.

Методика. Для дослідження використовуються чисельні методи розв’язування рівнянь математичної фізики, а саме: для алгебризації частинних похідних – метод скінченних елементів, для алгебризації похідних за часом – метод формул диференціювання назад, для розв’язування нелінійних систем алгебричних рівнянь – метод Ньютона-Рафсона.

Результати. Створена математична модель, що дозволяє розраховувати повні втрати в пазовій частині обмотки статора високошвидкісної електричної машини, обумовлені ефектом витіснення струму, та з урахуванням чинників, що здійснюють визначальний вплив на перебіг цього явища: власного потоку пазового розсіювання, основного магнітного потоку, насичення магнітопроводу, форми паза та способу електричного сполучення елементарних провідників котушки. Подане математичне формулювання та крайова умова даної задачі.

Для високошвидкісного генератора зі збудженням від постійних магнітів 200 кВт, 50 000 об/хв, наведені результати математичних експериментів із визначення додаткових та повних втрат в обмотках, що лежать у напівзакритих та відкритих пазах. Аналізуються причинно-наслідкові зв’язки, наведені висновки, що можуть допомогти у створенні таких машин.

Наукова новизна. Проблема розрахунку втрат формулюється як 2-вимірна крайова задача електродинаміки, що дозволяє врахувати вплив усіх вищезгаданих чинників у взаємозв’язку.

Практична значимість. Потреба в точному визначенні втрат у фазних обмотках високошвидкісних машин виникає не лише під час проектування обмоток, але й за оцінки теплового стану таких машин.

References/Список літератури

1. Thomas, A.S., Zhu, Z.Q. and Jewell, G. W., 2009. Proximity Loss Study In High Speed Flux-Switching. Magnet Machine. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 45(10), pp. 4748–4751.

2. Amara, Y., Reghem, P. and Barakat, G., 2010. Analytical prediction of eddy-current loss in armature windings of permanent magnet brushless AC machines. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 46(8), pp. 3481–3484.

3. Yamazaki, K., Fukushima, Y. and Sato, M., 2008. Loss analysis of permanent magnet motors with concentrated windings-variation of magnet eddy current loss due to stator and rotor shapes. In: IEEE, Industry Applications Society Annual Meeting.

Edmonton, Alberta, Canada, 5 9 October, 2008. IEEE.

4. Islam, M.J., Khang, H.V., Repo, A.K. and Arkkio, A., 2010. Eddy-current loss and temperature rise in the form-wound stator winding of an inverter-fed cage induction motor. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 46(8), pp. 3413–3416.

5. Bottauscio, O., Oriano, M., Manzin, A. and Zucca, M., 2004. Additional losses in induction machines under synchronous no-load conditions. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 40(5), pp. 3254–3261.

6. Ouyang, Z., Thomsen, O.C. and Andersen, M.A., 2009. The analysis and comparison of leakage inductance in different winding arrangements for planar transformer. In: IEEE, International Conference on Power Electronics and Drive Systems. Taipei, Taiwan, 2–5 November, 2009, Taipei.

7. Frelin, W., Berthet, M., Petit, M. and Vannier, J.C., 2009. Transformer winding losses evaluation when supplying nonlinear load. In: the 44th International IEEE Universities Power Engineering Conference (UPEC 09 ), Glasgow, United Kingdom, 1–4 September, 2009, IEEE.

06_2016_Makarchuk
2017-01-19  1.31 MB  819