Разработка методики расчета электромагнитного поля, токов и потерь в транспонированных стержнях обмотки якоря

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье изложена методика расчета распределения магнитного поля, токов и потерь в транспонированных стержнях обмотки якоря электрической машины. Данная методика основана на моделировании магнитного поля переменных токов методом конечных элементов в плоской постановке с учетом электрической цепи в программном комплексе ELCUT. Методика учитывает идеальность транспозиции проводников стержня якоря по его длине, особенности конструкции пазовой геометрии и выкладки паза якоря. Электрическая цепь моделирует соединение элементарных проводников обмотки якоря с учетом их положений по длине стержня. На основе сравнительного анализа результатов, полученных из специально проведенных численных экспериментов, проведена оценка влияния на результаты расчета различных условий таких, как положение проводников по длине машины при транспозиции и необходимость учета наличия ротора. Анализ выполнен путем сравнения энергетических характеристик: омических и добавочных потерь и их соотношений. Сравнительный анализ результатов расчета показывает приемлемость предлагаемой методики, а методика может быть рекомендована при расчете потерь транспонированных обмоток якорей.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. Ф. Кади-Оглы

Общество с ограниченной ответственностью “Турбинные технологии ААЭМ”

Email: nikolay.korovkin@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Н. В. Коровкин

ФГАОУ ВО “Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого”

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikolay.korovkin@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

И. В. Ильин

ФГАОУ ВО “Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого”

Email: nikolay.korovkin@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Haldemann J. Transposition in Stator Bars of Large Turbogenerators, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 19, Nr 3, Sept., 2004, pp. 555–560.
  2. Бобков Ю.А. Метод исследования транспозиции проводников стержня обмотки статора по обобщенным схемам. Электричество, 1987. № 8.
  3. ELCUT: Моделирование электромагнитных, тепловых и упругих полей методом конечных элементов. Версия 6.6. Руководство пользователя / ООО “Тор”. – [б. м.]: Издательские решения, 2023. 290 с.
  4. Титов В.В., Хуторецкий Г.М. и др. Турбогенераторы. Расчет и конструкция. Л.: Энергия, Ленинградское отделение, 1967. – 895 с.
  5. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Уч-к для вузов. Том 3. 4-е изд. / К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. СПб.: Питер, 2003. 377 с.: ил.
  6. Смирнов А.Ю. Анализ магнитоэлектрических машин с преобразованием энергии на высшей гармонике поля якоря. Электричество, 2014. № 9, с. 60–65.
  7. Каппес А.Д., Апросин К.И. Исследование процессов в синхронных генераторах при внутренних коротких замыканиях. Электричество, 2020. № 9, с. 45–53.
  8. Грачев П.Ю., Табачинский А.С. Применение метода конечных элементов для расчета активного сопротивления обмоток электрических машин, Электричество, 2019. № 12, с. 35–41.
  9. Бутырин П.А., Дубицкий С.Д., Коровкин Н.В. Численное моделирование электромагнитных полей: мультифизические задачи, инструментарий и обучение. Электричество, 2019. № 6, с. 51–58.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Геометрическая модель паза якоря, граничные условия, дискретизация области.

Скачать (174KB)
3. Рис. 2. Схема замещения стержня якоря для задания сторонних токов в проводниках.

Скачать (29KB)
4. Рис. 3. Модель численного эксперимента.

Скачать (859KB)
5. Рис. 4. Электрическая схема ELCUT для задания источников поля.

Скачать (491KB)
6. Рис. 5. Результат численного эксперимента 1. Распределение магнитного поля и плотности полного тока.

Скачать (276KB)
7. Рис. 6. Результат численного эксперимента 2. Распределение магнитного поля и плотности полного тока.

Скачать (272KB)
8. Рис. 7. Модель в ELCUT.

Скачать (435KB)
9. Рис. 8. Распределение магнитного поля и действующего значения плотности тока в проводниках стержня.

Скачать (238KB)
10. Рис. 9. Модель, учитывающая влияние ротора.

Скачать (178KB)
11. Рис. 10. Результат численного эксперимента 3. Распределение магнитного поля и плотности полного тока.

Скачать (365KB)
12. Рис. 11. Результат численного эксперимента 3. Оценка степени влияния воздушного зазора.

Скачать (93KB)

© Российская академия наук, 2024