Розробка високочастотної моделі перемагнічування шихтованих магнітопроводів електромеханічних і електромагнітних перетворювачів енергії
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286002Ключові слова:
шихтований магнітопровід, високочастотні процеси перемагнічування, вихрові струми, поверхневий ефектАнотація
Об’єктом дослідження в роботі є шихтовані магнітопроводи електричних машин і трансформаторів.
Шихтований магнітопровід разом з обмотками є важливими активними частинами електричних машин, що приймають участь в електромеханічному перетворенню енергії.
Надійність роботи всієї машини головним чином визначається фактичним станом міжлистової ізоляції. Порушення ізоляції викликає паразитні контури вихрових струмів, що збільшує питомі втрати, а також суттєво впливає на додаткове нагрівання магнітопроводу та обмотки.
Нормативним методом визначення якості шихтованого осердя є оцінка питомих втрат на частоті 50 Гц та індукції 1 Тл, які не повинні перевищувати 2,5–4 Вт/кг. Для визначення місцевих пошкоджень осердя використовують методи локального нагріву та фіксації місць перегріву, які не повинні перевищувати 45 °C в порівнянні з основною частиною магнітопроводу.
У роботі розроблено двомірну польову математичну модель шихтованого магнітопроводу. Це дає можливість здійснювати електромагнітні розрахунки в наближеному до реального магнітопроводі з врахуванням змінності магнітної проникності, гістерезису та взаємодії струмів у суміжних пластинах магнітопроводу між собою, так званий «ефект близькості».
На основі розроблених моделей отримано графіки розподілу струму та розподіл магнітної індукції в одному, двох та трьох листах. На отриманих графіках показано, як зі збільшенням частоти посилюється ефект витіснення струму, де на частоті 100 кГц густина магнітної індукції в середині листа прямує до нуля. Результати досліджень підтверджують правильність розробки моделі в порівнянні з також приведеними класичними моделями розрахунку, що дозволяє використовувати їх для подальших досліджень високочастотних процесів в шихтованих магнітопроводах електричних машин
Посилання
- Colonel, Wm., McLyman, T. (2017). Magnetic Core Selection for Transformers and Inductors. A User's Guide to Practice and Specifications. CRC Press, 672. doi: https://doi.org/10.1201/9781315214856
- Rudenberg, R. (1950). Transient performance of electric power systems. McGraw-Hill.
- Yang, G., Zhang, S., Zhang, C. (2020). Analysis of Core Loss of Permanent Magnet Synchronous Machine for Vehicle Applications under Different Operating Conditions. Applied Sciences, 10 (20), 7232. doi: https://doi.org/10.3390/app10207232
- Boubaker, N., Matt, D., Enrici, P., Nierlich, F., Durand, G. (2019). Measurements of Iron Loss in PMSM Stator Cores Based on CoFe and SiFe Lamination Sheets and Stemmed From Different Manufacturing Processes. IEEE Transactions on Magnetics, 55 (1), 1–9. doi: https://doi.org/10.1109/tmag.2018.2877995
- Zhang, S., Ducharne, B., Takeda, S., Sebald, G., Uchimoto, T. (2021). Low-frequency behavior of laminated electric steel sheet: Investigation of ferromagnetic hysteresis loops and incremental permeability. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 538, 168278. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2021.168278
- Shah, S. B., Osemwinyen, O., Rasilo, P., Belahcen, A., Arkkio, A. (2018). Thermographic Measurement and Simulation of Power Losses Due to Interlaminar Contacts in Electrical Sheets. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 67 (11), 2628–2634. doi: https://doi.org/10.1109/tim.2018.2829321
- Aydin, U., Martin, F., Rasilo, P., Belahcen, A., Haavisto, A., Singh, D. et al. (2019). Rotational Single Sheet Tester for Multiaxial Magneto-Mechanical Effects in Steel Sheets. IEEE Transactions on Magnetics, 55 (3), 1–10. doi: https://doi.org/10.1109/tmag.2018.2889238
- Urabinahatti, C., Ahmad, S. S., Narayanan, G. (2018). Magnetic Characterization of Ferromagnetic Alloys for High Speed Electric Machines. 2018 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES). doi: https://doi.org/10.1109/pedes.2018.8707819
- Nguedjang Kouakeuo, S. H., Ducharne, B., Solignac, A., Morel, L., Raulet, M. A. et al. (2021). Non-invasive local magnetic hysteresis characterization of a ferromagnetic laminated core. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 527, 167783. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2021.167783
- Zhao, H., Eldeeb, H. H., Zhang, Y., Zhang, D., Zhan, Y., Xu, G., Mohammed, O. A. (2021). An Improved Core Loss Model of Ferromagnetic Materials Considering High-Frequency and Nonsinusoidal Supply. IEEE Transactions on Industry Applications, 57 (4), 4336–4346. doi: https://doi.org/10.1109/tia.2021.3072930
- Sirotic, I., Kovacic, M., Stipetic, S. (2021). Methodology and Measurement Setup for Determining PWM Contribution to Iron Loss in Laminated Ferromagnetic Materials. IEEE Transactions on Industry Applications, 57 (5), 4796–4804. doi: https://doi.org/10.1109/tia.2021.3094501
- Kulan, M. C., Baker, N. J., Liogas, K. A., Davis, O., Taylor, J., Korsunsky, A. M. (2022). Empirical Implementation of the Steinmetz Equation to Compute Eddy Current Loss in Soft Magnetic Composite Components. IEEE Access, 10, 14610–14623. doi: https://doi.org/10.1109/access.2022.3148593
- Chumack, V., Kovalenko, M., Tymoshchuk, O., Stulishenko, A., Ihnatiuk, Y. (2023). Design of a multilink system for calculating high-frequency processes in electric machines with mesh windings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (8 (123)), 54–63. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.282375
- Ostroverkhov, M., Chumack, V., Kovalenko, M., Kovalenko, I. (2022). Development of the control system for taking off the maximum power of an autonomous wind plant with a synchronous magnetoelectric generator. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (2 (118)), 67–78. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263432
- Ostroverkhov, M., Chumack, V., Tymoshchuk, O., Kovalenko, M., Ihnatiuk, Y. (2022). Designing a voltage control system of the magnetoelectric generator with magnetic flux shunting for electric power systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (5 (119)), 16–25. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265861
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Mykhailo Kovalenko, Vadim Chumack, Oksana Tymoshchuk, Mykhailo Kovalenko, Volodymyr Bazenov, Yevhen Ihnatiuk, Andrii Stulishenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
