DOI: https://doi.org/10.15407/techned2018.03.056

УДК 621.313

ЧИСЛЕННО-ПОЛЕВОЙ АНАЛИЗ ВРЕМЕННЫХ ФУНКЦИЙ И ГАРМОНИЧЕСКОГО СОСТАВА ЭДС В ОБМОТКАХ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Автор
В.И. Милых*, докт.техн.наук
Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт»,
ул. Кирпичева, 2, Харьков, 61002, Украина,
e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it
* ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-6176-3103

Представлены принципы и результаты численно-полевого определения и гармонического анализа ЭДС в обмотках трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора. Это реализуется в динамике многопозиционными расчетами вращающегося магнитного поля методом конечных элементов в программной среде FEMM. Расчеты автоматизированы посредством управляющей программы на алгоритмическом языке Lua. Анализ проводится для фазной обмотки статора и разных стержней обмотки ротора в режиме нагрузки и искусственных режимах холостого хода. Для определения временных функций ЭДС базовыми являются аналогичные функции магнитного потокосцепления, получаемые в дискретной числовой форме. Переход к ЭДС осуществляется через разложение функций в гармонические ряды, а также в конечно-разностной форме. Для апробации представленного метода анализа ЭДС используется двигатель мощностью 15 кВт. Выявлен сложный характер временных функций ЭДС и их широкие гармонические спектры. Библ. 17, рис. 11, табл. 2.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, обмотки статора и ротора, магнитное потокосцепление, ЭДС, численно-полевые расчеты, FEMM, временные функции, гармонический анализ.

Поступила                                28.07.2017
Окончательный вариант     16.01.2018
Подписано в печать             13.04.2018

УДК 621.313

ЧИСЕЛЬНО-ПОЛЬОВИЙ АНАЛІЗ ЧАСОВИХ ФУНКЦІЙ І ГАРМОНІЙНОГО СКЛАДУ ЕРС В ОБМОТКАХ ТРИФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГУНА

Автор
В.І. Мілих, докт.техн.наук
Національний технічний університет «Харківський політехнічний інситут»,
вул. Кирпичова, 2, Харків, 61002, Україна,
e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it

Представлено принципи і результати чисельно-польового визначення і гармонійного аналізу ЕРС в обмотках трифазних асинхронних двигунів із короткозамкненою обмоткою ротора. Це реалізується в динаміці багатопозиційними розрахунками обертового магнітного поля методом скінченних елементів у програмному середовищі FEMM. Розрахунки автоматизовані за допомогою керуючої програми на алгоритмічній мові Lua. Аналіз проводиться для фазної обмотки статора і різних стержнів обмотки ротора в режимі навантаження і штучних режимах неробочого ходу. Для визначення часових функцій ЕРС базовими є аналогічні функції магнітного потокозчеплення, отримувані в дискретній числовій формі. Перехід до ЕРС здійснюється через розкладання визначених функцій у гармонійні ряди, а також у скінченно-різницевій формі. Для апробації представленого методу аналізу ЕРС використовується двигун потужністю 15 кВт. Виявлено складний характер часових функцій ЕРС та їхні широкі гармонійні спектри. Бібл. 17, рис. 11, табл. 2.

Ключові слова: асинхронний двигун, обмотки статора і ротора, магнітне потокозчеплення, ЕРС, чисельно-польові розрахунки, FEMM, часові функції, гармонійний аналіз.

Надійшла                         28.07.2017
Остаточний варіант       16.01.2018
Підписано до друку       13.04.2018

Література

1. Копылов И.П., Горяинов Ф.А., Клоков Б.К. Проектирование электрических машин. М.: Юрайт, 2011. 767 с.
2. Милых В.И. Автоматизированное формирование расчетных моделей трехфазных асинхронных двигателей для программной среды FEMM. Вісник НТУ ХПІ. Серія Електричні машини та електромеханічне перетворення енергії. 2017. № 1(1223). С. 3 15.
3. Милых В.И. Численно-полевой анализ силовых действий в трехфазном асинхронном двигателе в статике и динамике. Електротехнічні та комп’ютерні системи. 2017. № 25(101). С. 206–215.
4. Милых В.И. Численно-полевой анализ адекватности проектных данных трехфазных асинхронных двигателей и метод их уточнения на этой основе. Технічна електродинаміка. 2018. № 1. С. 47-55.
5. Милых В.И., Шилкова Л.В. Численно-полевой анализ магнитного поля трехфазного асинхронного двигателя в статике и динамике. Вісник НТУ ХПІ. Серія Електричні машини та електромеханічне перетворення енергії. 2016. № 11(1183). С. 80–87.
6. Nur A., Omac Z., Öksüztepe E. Modelling and analyzing of induction motor using three-dimensional finite element method. 3rd International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science, Valencia, Spain, 2015. P.456–464.
7. Agamloh E., Cavagnino A., Vaschetto S. Accurate determination of induction machine torque and current versus speed characteristics. IEEE Transactions on Industry Applications. 2017. Vol. 53. No 4. P. 3285–3294. DOI http://doi.org/10.1109/TIA.2017.2675984
8. Eshaan Ghosh, Aida Mollaeian, Seog Kim, Jimi Tjong, Narayan C. Kar. DNN based Predictive Magnetic Flux Reference for Harmonic Compensation Control in Magnetically Unbalanced Induction Motor. IEEE Transactions on Magnetics. 2017. Vol. PP. No. 99. P. 1–6. DOI: http://doi.org/10.1109/TMAG.2017.2703624
9. Finite Element Method Magnetics : OldVersions. FEMM 4.2 11Oct2010 Self-Installing Executable. URL: http://www.femm.info/ wiki/OldVersions .
10. Gheorghe Madescu, MarGian MoG, Marian Greconici, Marius Biriescu, Daniela Vesa. Performances analysis of an induction motor with stator slot magnetic wedges. International Conference on Applied and Theoretical Electricity (ICATE), 2016. P. 1–7. DOI: http://doi.org/10.1109/ICATE.2016.7754641
11. Ghislain Despret, Michel Hecquet, Vincent Lanfranchi, Mathias Fakam. Skew effect on the radial pressure of induction motor. Eleventh International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER), 2016. P. 1–6. DOI: http://doi.org/10.1109/EVER.2016.7476383
12. Van Khang H., Pawlus W., Robbersmyr K.G. Identification of parameters and harmonic losses of a deep-bar induction motor. Seventh International Conference on Information Science and Technology (ICIST), 2017. P. 194–199. DOI: http://doi.org/10.1109/ICIST.2017.7926756
13. Wang L., Chuang E. L., Prokhorov A.V. A comparative study of conventional and high-efficiency induction machines using finite-element analysis and equivalent-circuit analysis. Industry Applications Society Annual Meeting, 2015 IEEE. P. 1–8. DOI: http://doi.org/10.1109/IAS.2015.7356782
14. Praveen Kumar N, Isha T.B., Balakrishnan P. Radial electro-magnetic field analysis of induction motor under faulty condition using FEM. Biennial International Conference on Power and Energy Systems: Towards Sustainable Energy (PESTSE), 2016. P. 1–6. DOI: http://doi.org/10.1109/PESTSE.2016.7516364
15. Stanislav Kocman, Tomáš Hrubý, Pavel Peþínka, Adam Neumann. FEM model of asynchronous motor for analysis of its parameters. ELEKTRO. IEEE, 2016. P. 315–319. DOI: http://doi.org/10.1109/ELEKTRO.2016.7512088
16. Yuta Funaki, Norihiro Watanabe, Masanori Nakamura, Isao Hirotsuka, Kazuo Tsuboi, Makoto Yoshida. A study of the effect of the stator tooth shape on the characteristics of three-phase induction motor with concentrated windings. 18th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), 2015. P. 150–155. DOI: http://doi.org/10.1109/ICEMS.2015.7385017
17. Zhao Haisen, Wang Yilong, Wang Yuhan, Zhan Yang, Xu Guorui. Loss and air-gap force analysis of cage induction motors with non-skewed asymmetrical rotor bars based on FEM. IEEE Transactions on Magnetics. 2017. Vol. 53. No 6. P. 1–4. DOI: http://doi.org/10.1109/TMAG.2017.2660762

PDF