Development of method to calculate the distribution of the magnetic field, currents and losses in transposed bars of armature winding

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

This paper describes a method to calculate the distribution of the magnetic field, currents and losses in the slot parts of electrical machines armature winding bars. The method is based on finite-element-analysis modelling of the AC magnetic field in 2D formulation with an associated electrical circuit using the ELCUT software suite. The method assumes ideal transposition of the strands along the length of the slot portion of the bar, and considers the features of the machine slot geometry and arrangement of the winding in the armature slots. The electrical circuit simulates the connection of the strands in the armature winding considering their positions along the bar length. A comparative analysis of the results obtained from the dedicated numerical studies allowed to evaluate the impact on the calculation results from different conditions such as the position of transposed strands along the length of the machine and the need to consider the presence of the simulated rotor. The analysis was carried out by comparing the power performances, i.e. the ohmic and stray losses and their ratio. This method could be recommended for calculating of the losses of transposed AC windings in the design and analysis of electrical machines.

全文:

受限制的访问

作者简介

E. Kadi-Ogly

AAEM JSC

Email: nikolay.korovkin@gmail.com
俄罗斯联邦, Saint-Petersburg

N. Korovkin

Peter the Great St.-Petersburg Polytechnic University

编辑信件的主要联系方式.
Email: nikolay.korovkin@gmail.com
俄罗斯联邦, Saint-Petersburg

I. Ilin

Peter the Great St.-Petersburg Polytechnic University

Email: nikolay.korovkin@gmail.com
俄罗斯联邦, Saint-Petersburg

参考

  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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. Geometric model of the anchor slot, boundary conditions, domain discretization.

下载 (174KB)
3. Fig. 2. Equivalent circuit of the anchor rod for setting extraneous currents in conductors.

下载 (29KB)
4. Fig. 3. Model of numerical experiment.

下载 (859KB)
5. Fig. 4. Electrical diagram of ELCUT for setting field sources.

下载 (491KB)
6. Fig. 5. Result of numerical experiment 1. Distribution of magnetic field and total current density.

下载 (276KB)
7. Fig. 6. Result of numerical experiment 2. Distribution of magnetic field and total current density.

下载 (272KB)
8. Fig. 7. Model in ELCUT.

下载 (435KB)
9. Fig. 8. Distribution of magnetic field and effective value of current density in the rod conductors.

下载 (238KB)
10. Fig. 9. Model taking into account the influence of the rotor.

下载 (178KB)
11. Fig. 10. Result of numerical experiment 3. Distribution of magnetic field and total current density.

下载 (365KB)
12. Fig. 11. Result of numerical experiment 3. Assessment of the degree of influence of the air gap.

下载 (93KB)

版权所有 © Российская академия наук, 2024