Применение системы автоматического проектирования Ansys Maxwell для количественной оценки влияния эффекта вытеснения тока в электрических машинах переменного тока

Применение системы автоматического проектирования Ansys Maxwell для количественной оценки влияния эффекта вытеснения тока в электрических машинах переменного тока

Автор: Неустроев Николай Игоревич, Котов Антон Андреевич, Киесш Ирина Егоровна

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power

Рубрика: Электромеханические системы

Статья в выпуске: 1 т.18, 2018 года.

Бесплатный доступ

В данной работе рассмотрен вопрос количественной оценки эффекта вытеснения тока в шинах, уложенных в пазах электрических машин переменного тока на примере магнитоэлектрического генератора большой мощности. Также указаны основные аспекты, оказывающие влияние на увеличение эффекта вытеснения тока в шинах электрических машин. Приведены примеры расчетов среднего увеличения сопротивления шины по методикам, описанным в классической литературе и проверенных годами при проектировании стандартных электрических машин переменного тока. Также был рассмотрен вопрос моделирования электромагнитных процессов в системе автоматического проектирования ANSYS Maxwell. Особое внимание уделено возможностям программного обеспечения ANSYS Maxwell в части графического представления информации по результатам моделирования работы электромеханических преобразователей. Приведена графическая интерпретация результатов моделирования работы генератора, упрощающая понимание физических основ оговариваемых явлений, а также упрощающих взаимодействие с программным обеспечением. Проведено сравнение двух указанных способов количественной оценки эффекта вытеснения тока на основании экспериментальных данных, полученных силами АО «НПО «Электромашина», снятых с макетных образцов рассчитанного магнитоэлектрического генератора большой мощности. На основании результатов сравнения двух способов количественной оценки эффекта вытеснения тока в обмотке магнитоэлектрического генератора переменного тока сделано заключение о наиболее предпочтительном способе расчета суммарных электрических потерь в обмотках электромеханических преобразователей. Также был рассмотрен вопрос потерь в магнитоэлектрических генераторах большой мощности, существенно влияющих на коэффициент полезного действия электрической машины. Оговорено условие максимального коэффициента полезного действия электрической машины большой мощности.

Еще

Электрическая машина, эффект вытеснения тока, система автоматического проектирования, коэффициент полезного действия

Короткий адрес: https://sciup.org/147232660

IDR: 147232660   |   DOI: 10.14529/power180114

Список литературы Применение системы автоматического проектирования Ansys Maxwell для количественной оценки влияния эффекта вытеснения тока в электрических машинах переменного тока

  • Вольдек, А.И. Электрические машины: учеб. для студентов высш. техн. учебн. заведений / А.И. Вольдек. - 3-е изд., перераб. - Л.: Энергия, 1978. - 832 с.
  • Копылов, И.П. Проектирование электрических машин: учеб. / И.П. Копылов. - М.: Высшая школа, 2005. - 767 с.
  • Сергеев, П.С. Проектирование электрических машин / П.С. Сергеев. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1969. - 632 с.
  • Мартьянов, А.С. Анализ электромеханических систем с помощью Ansys Maxwell / А.С. Мартьянов, Н.И. Неустроев // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. - 2014. - № 19 (159). - С. 47-52.
  • Татевосян, А.С. Исследование индуктированной электродвижущей силы в обмотке магнитоэлектрического генератора / А.С. Татевосян, А.А. Татевосян, В.В. Фокина // Электротехника. Электротехнология. Энергетика: сб. науч. тр. VII Междунар. науч. конф. молодых ученых. Ч. 1. Секция «Электротехника». - Новосибирск: НГТУ, 2015. - С. 67-71.
  • Александров, Е.В. Математическое описание асинхронного электродвигателя с учетом потерь в стали, поверхностного эффекта, насыщения магнитной системы основным потоком и потоками рассеяния / Е.В. Александров // Известия Тульского государственного университета. Серия «Технические науки». - 2010. - Вып. 2, ч. 2. - С. 243-250.
  • Новожилов, М.А. Разработка математической модели глубокопазного асинхронного двигателя для исследования переходных процессов / М.А. Новожилов, В.А. Пионкевич // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2014. - № 11. - С. 245-251.
  • Sivokobylenko, V.F. Design-experimental estimation of induction motors equivalent circuit parameters and characteristics / V.F. Sivokobylenko, S.V. Vasylets // Scientific Bulletin of National Mining University. - 2014. - No. 5. - P. 76-82.
  • Tatevosyan, A.A. The study of the electromagnetic field of the synchronous magnetoelectric generator / A.A. Tatevosyan, V.V. Fokina // International Siberian conference on control and communications. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. - 2015. - P. 714-725.
  • DOI: 10.1109/SIBCON.2015.7147255
  • Chalmers, B.J. Developments in electrical machines using permanent magnets / B.J. Chalmers // Journal of magnetism and magnetic materials. - 1996. - Vol. 157-158. - P. 131-132.
  • DOI: 10.1016/0304-8853(95)01038-6
  • Vesa Ruuskanen. Determining electrical efficiency of permanent magnet synchronous machines with different control methods / Vesa Ruuskanen, Paula Immonen, Janne Nerg, Juha Pyrhonen // Electrical Engineering. - 2012. - Vol. 94, no. 2. - P. 97-106.
  • DOI: 10.1007/s00202-011-0223-5
  • Gandzha, S.A. The comparative analysis of permanent magnet electric machines with integer and fractional number of slots per pole and phase / S.A. Gandzha, A.I. Sogrin, I.E. Kiessh // Procedia Engineering. - 2015. - Vol. 129. - P. 408-414.
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.137
  • Zapadnya, M.F. Special-purpose high-velocity permanent magnet synchronous generator / M.F. Zapadnya, A.P. Shikhtin // Russian Electrical Engineering. - 2016. - Vol. 87, no. 11. - P. 647-650.
  • DOI: 10.3103/S1068371216110134
  • Трещев, И.И. Электромеханические процессы в машинах переменного тока / И.И. Трещев. - Л.: Энергия, 1980. - 344 с.
  • Zhang Yuejin. 3D magnetic field computation of a permanent magnet disc-type generator using scalar potential method / Zhang Yuejin, Xie Guodong, Tu Guanzhen // Journal of Shanghai University (English Edition). - 1997. - Vol. 1, no. 3. - P. 237-241.
  • DOI: 10.1007/s11741-997-0030-4
  • Bing Guo. Calculation of rated load voltage for permanent magnet motor by finite element method / Bing Guo, XinZhen Wu // Unifying Electrical Engineering and Electronics Engineering. - 2013. - P. 757-765.
  • DOI: 10.1007/978-1-4614-4981-2_82
  • Schieber, D. Electrodynamics of polyphase windings / D. Schieber // Electrical Engineering. - 1976. - Vol. 58, no. 2. - P. 117-127.
  • DOI: 10.1007/BF01574197
  • Hatziathanassiou, V. Electrical-thermal coupled calculation of an asynchronous machine / V. Hatziathanassiou, J. Xypteras, G. Archontoulakis // Electrical Engineering. - 1994. - Vol. 77, no. 2. - P. 117-122.
  • DOI: 10.1007/BF01578534
  • Scott D. Sudhoff. Introduction to Permanent Magnet AC Machine Design / Scott D. Sudhoff // Wiley-IEEE Press. - 2014. - Vol. 1. - P. 488.
  • DOI: 10.1002/9781118824603.ch09
  • Seung-Ki Sul. Basic Structure and Modeling of Electric Machines and Power Converters / Seung-Ki Sul // Wiley-IEEE Press. - 2011. - Vol. 1. - P. 512.
  • DOI: 10.1002/9780470876541.ch2
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp