ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ANSYS MAXWELL ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТА ВЫТЕСНЕНИЯ ТОКА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Н.И. Неустроев; А.А. Котов Котов; И.Е. Киесш

doi:10.14529/power180114

Авторы

Н.И. Неустроев Южно-Уральский государственный университет
А.А. Котов Котов Южно-Уральский государственный университет
И.Е. Киесш Южно-Уральский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.14529/power180114

Ключевые слова:

электрическая машина, эффект вытеснения тока, система автоматического проектирования, ANSYS Maxwell, коэффициент полезного действия

Аннотация

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 за- ключение 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 электри- ческой машины. Оговорено условие максимального коэффициента полезного действия электрической машины большой мощности.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

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 highvelocity 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:

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