Магнитные проводимости двухполюсной реактивной машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора
Аннотация
На основе предложенной схемы замещения магнитной цепи реактивной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора получены аналитические зависимости, позволяющие определить продольную и поперечную магнитные проводимости двухполюсной реактивной машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора с учетом крепежной выемки и межполюсного немагнитного промежутка. Представлены результаты сравнения двух вариантов изготовления ротора реактивной машины с использованием продольной шихтовки ротора (ALA) и поперечной шихтовки ротора (TLA) по коэффициенту поперечной магнитной проводимости. Представленное математическое описание может быть использовано для построения методики проектирования реактивной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора с продольной шихтовкой пакетов полюса ротора (ALA). Из полученных результатов следует, что крепежная выемка и межполюсный воздушный промежуток существенно уменьшают поперечную магнитную проводимость машины, а следовательно, улучшают ее эффективность.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Tammi A., Termini P., Kansakangas T. Magnet-Free Motor Technology for Field Speed Applications Reaching “IE5” Efficiency Level. Emends 15, Helsinki 15–17 September 2015. Available at: http://www.eemods15.info/ midcom-serveattachmentguid-1e55dfbb33f02fc5dfb11e5ac6fc777b4bb692d692d/motors6_ari_tammi.pdf (accessed 20.01.2018).
Bianchi N., Bolognani S., Bon D., Dai Pre M. Rotor Flux-Barrier Design for Torque Ripple Reduction
in Synchronous Reluctance and PM-Assisted Synchronous Reluctance Motors. IEEE Trans. on Ind. Appl., 2009, vol. 45, no. 3, pp. 921–928. DOI: 10.1109/TIA.2009.2018960
Boglietti A., Cavagnino A., Pastorelli M., Vagati A. Experimental Comparison of Induction and syn-chronous reluctance motors performance. Conference Record of the 2005 Industry Applications Conference, Fortieth IAS Annual Meeting, 2005, vol. 1, pp. 474–479. DOI: 10.1109/IAS.2005.1518350
Bomela X.B., Kamper M.J. Effect of Stator Chording and Rotor Skewing on Performance of Reluc-tance Synchronous Machine. IEEE trans. on Ind. Appl., 2002, no. 1, pp. 91–100. DOI: 10.1109/28.980362
Oprea C., Dziechciarz A, Martis C. Comparative Analysis of Different Synchronous Reluctance Motor Topolo-gies. International Conference on Environment and Electrical Engineering, 2015. DOI: 10.1109/EEEIC.2015.7165463
Fratta А., Troglia G.P., Vagati A., Villata F. Torque Ripple Evaluation of High-Performance Synchro-nous Reluctance Machines. IEEE Trans. Ind. Appl. Mag., 1995, vol. 1, no. 4, pp. 14–22. DOI: 10.1109/2943.392459
Haataja J.A. Comparative Performance Study of Four Pole Induction Motors and Synchronous Reluc-tance Motor in Variable Speed Drives. Lappeenranta University of Technology, 2003. 138 р.
Ho Lee J., Lee K., Hyun Cho Y., Won Yun T. Characteristics Analysis and Optimum Design of Ani-sotropy Rotor Synchronous Reluctance Motor Using Coupled Finite Element Method and Response Surface Methodology. IEEE Transactions on Magnetics, 2009, vol. 45, pp. 4696–4699. DOI: 10.1109/TMAG.2009.2024877
Ho Lee J. Optimum Design Criteria for Maximum Torque Density and Minimum Torque Ripple of SynRM According to the Rated Wattage Using Response Surface Methodology. IEEE Transactions on Mag-netics, 2009, vol. 45, pp. 1578– 1581. DOI: 10.1109/TMAG.2009.2012747
Hofmann H., Sanders S.R. High-Speed Synchronous Reluctance Machine with Minimized Rotor Loss. IEEE Transactions on Industry Applications, 2000, vol. 36, no. 2, pp. 531–539. DOI: 10.1109/28.833771
Hortman M.B. Implementation and Evaluation of a Full-Order Observer for a Synchronous Reluc-tance Motor. Thesis, School of Electrical and Computer Engineering Georgia Institute of Technology, 2004. 63 р.
Hossein A., Abolfazl V. Rotor Geometry Parameter Optimization of Synchronous Reluctance Motor
Using Taguchi Method. Przegląd Elektrotechniczny, 2013, pp. 197–201.
Hudak P., Hrabovcova V., Rafajdus P. Geometrical Dimension Induence of Multi-Barrier Rotor on Reluctance Synchronous Motor Performances. International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion SPEEDAM, 2006, pp. 346–351. DOI: 10.1109/SPEEDAM.2006.1649796
Kolehmainen J. Synchronous Reluctance Motor with Form Blocked Rotor. IEEE Transactions on En-ergy Conversion, 2010, pp. 450–456. DOI: 10.1109/TEC.2009.2038579
Haataja J. A Comparative Performance Study of Four-Pole Induction Motors and Synchronous Re-luctance Motors in Variable Speed Drives. Lappeenranta, 2003.
Kamper M.J., Van der Merwe F.S., Williamson S. Directnite Element Design Optimization of the Cage¬less Reluctance Synchronous Machine. IEEE Transactions on Energy Conversion, 1996, vol. 11, no. 3, pp. 547–555. DOI: 10.1109/60.537006
Kim K.-C., Ahn J.S., Won S.H., Hong J.-P., Lee J. A Study on the Optimal Design of SynRM for the High Torque and Power Factor. IEEE Transactions on Magnetics, 2007, vol. 43, no. 6, pp. 2543–2545. DOI: 10.1109/TMAG.2007.893302
Lipo T.A. Synchronous Reluctance Machine, a Viable Alternative for AC Drives. E.M.P.S., 1991, vol. 19, pp. 659–671.
Lipo T.A., Vagati A., Malesani L., Fukao T. Synchronous Reluctance Motors and Drives. A New Al-ternative. IEEE IAS Annual Meeting, Tutorial Course, Electric Machines Committee, 1992, pp. 29–33. DOI: 10.1109/IAS.1992.244463
Moghaddam R.R. Synchronous Reluctance Machine (SynRM) Design. Thesis in Power Electrical Engineering, Royal Institute of Technology, 2007. 103 p.
Moghaddam R.R., Magnussen F., Sadarangani Ch. Theoretical and Experimental Reevaluation of Synchronous Reluctance Machine. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2010, vol. 57, no. 1, pp. 6–13. DOI: 10.1109/TIE.2009.2025286
Moghaddam R.R. Synchronous Reluctance Machine (SynRM) Design. KTH Electrical Engineering, Stockholm, 2007.
Saxena R., Banerji G. K., Srivastava A., Rawat H. S. Performance Analysis of Axially Laminated An-isotropic Synchronous Reluctance Motor. 7th WSEAS International Conference on Electric Power Systems, High Voltages, Electric Machine, Venice, 2007.
Staton D.A., Wood S.E., Miller T. J. E. Maximizing the Saliency Ratio of the Synchronous Reluc-tance Motor. IEE Proceeding, 1993, pp. 49–59. DOI: 10.1049/ip-b.1993.0031
Matsuo T., Lipo T.A. Rotor Design Optimization of Synchronous Reluctance Machine. IEEE Trans-ac¬tions on Energy Conversion, 1994, pp. 359–365.
Tahi S., Ibtiouen R., Bounekhla M. Design Optimization of Two Synchronous Reluctance Machine Structures with Maximized Torque and Power Factor. Progress in Electromagnetics Research B, 2011, vol. 35,
pp. 369–387.
Luo Y.-J., Hwang G.-J., Liu K.-T. Design of Synchronous Reluctance Motor. Electrical Electronics Insulation Conference, and Electrical Manufacturing & Coil Winding Conference, Rosemont, IL, 1995. DOI: 10.1109/EEIC.1995.482390
Гельвер Ф.А. Реактивная электрическая машина с анизотропной магнитной проводимостью ро-тора. Конференция молодых ученых и специалистов. Спб.: ФГУП «Крыловский государственный науч-ный центр», 2014. С. 25–34. [Gelver F.A. [Reactive Electric Machine with Anisotropic Magnetic Conductivi-ty of
the Rotor]. Konferentsiya molodykh uchenykh i spetsialistov [Conference of Young Scientists and Specialists].
St. Petersburg, FGUP Krylovskiy gosudarstvennyy nauchnyy tsentr Publ., 2014, pp. 25–34. (in Russ.)]
Гельвер Ф.А., Белоусова Н.В., Самосейко В.Ф. Реактивный электромеханический преобразова-тель с анизотропной магнитной проводимостью ротора. Труды VIII международной (XIX всероссий-ской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2014. Саранск: Издательство Мор-довского университета, 2014. С. 394–398. [Gel'ver F.A., Belousova N.V., Samoseyko V.F. [Reactive Elec-tromechanical Converter with Anisotropic Magnetic Conductivity of the Rotor]. Trudy VIII mezhdunarodnoy (XIX vserossiyskoy) konferentsii po avtomatizirovannomu elektroprivodu AEP [Proceedings of the Institute of International (XIX All-Russian) Conference on Automated Electric Drive AED], 2014, Saransk, Mordovian University Publ., 2014,
pp. 394–398. (in Russ.)]
Дмитриевский В.А., Прахт В.А., Казакбаев В.М. и др. Экспериментальное сравнение асинхрон-ного и синхронного реактивного электродвигателей. XVI науч.-техн. конф. «Электроприводы перемен-ного тока» – ЭППТ. 2015. Екатеринбург. С. 19–22. [Dmitriyevskiy V.A., Prakht V.A., Kazakbayev V.M. et al. [Expe¬rimental Comparison of Asynchronous and Synchronous Jet Motors]. XVI Nauch.-tekhn. konf. “El-ektroprivody peremennogo toka” EPPT [XVI Scientific and Technical Conference “Electric Drives of an Al-ternating Current”], 2015, Ekaterinburg, pp. 19–22. (in Russ.)]
Самосейко В.Ф., Гельвер Ф.А., Хомяк В.А., Хайров Д.А. Синхронные машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора. Методика проектирования. Алгоритмы управления. СПб.: ФГУП “Крыловский государственный научный центр”, 2016. 174 с. [Samoseyko V.F., Gel’ver F.A., Khomyak V.A., Khayrov D.A. Sinkhronnyye mashiny s anizotropnoy magnitnoy provodimost’yu rotora. Metodika proyektirova¬niya. Algoritmy upravleniya [Synchronous Machines with Anisotropic Magnetic Conductivity of the Rotor. Design Methodology. Algorithms of Management. Monograph]. Saint Petersburg, FGUP “Krylov-skiy gosudarstvennyy nauchnyy tsentr” Publ., 2016. 174 p.]
Самосейко В.Ф., Гельвер Ф.А. Сравнение различных типов реактивных электрических машин по энергетическим показателям. Труды Крыловского государственного научного центра. 2015. Вып. 89 (373). С. 201–208. [Samoseyko V.F., Gelver F.A. [Comparison of Different Types of Reactive Electric Ma-chines by
Energy Performance]. Trudy Krylovskogo gosudarstvennogo nauchnogo tsentra [Proceedings of the Krylov State Research Center], 2015, vol. 89 (373), pp. 201–208. (in Russ.)]
Захаров А.В. Перспективы технического применения синхронных электродвигателей с анизо-тропной магнитной проводимостью ротора. Тезисы докладов Международной научно-технической кон-ференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии (XVIII Бернадосовские чтения)». Ива-ново, 2015. С. 124–127. [Zakharov A.V. [Prospects of the Technical Application of Synchronous Electric Motors with Anisotropic Magnetic Conductivity of the Rotor]. Tezisy dokladov Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii “Sostoyaniye i perspektivy razvitiya elektrotekhnologii (XVIII Bernadosovskiye chteniya)” [Abstracts of the International Scientific and Technical Conference “State and Prospects for the Development of Electrotechnology (XVIII Bernados Readings)”], Ivanovo, 2015, pp. 124–127. (in Russ.)]
Low Voltage IE4 Synchronous Reluctance Motor and Drive Package for Pump and Fan Applications, Catalog ABB, 2013. Available at: https://library.e.abb.com/public/21ee11b9fddfa677c1257bd500219300/
Catalog_IE4_SynR M_EN_06-2013_9AKK105828_lowres.pdf (accessed 20.01.2018).
Low Voltage IE4 Synchronous Reluctance Motor and Drive Package for Pump and Fan Applications, Katalog ABB, June, 2013. Available at: http://www.abb.com/motors&generators (accessed 20.01.2018).
Суворкова Е.Е., Дементьев Ю.Н., Бурулько Л.К. Расчет магнитных полей и индуктивных пара-метров синхронных реактивных двигателей. Фундаментальные исследования. 2016. № 6. С. 112–116. [Suvorkova E.E., Dement’yev Yu.N., Burul’ko L.K [Calculation of Magnetic Fields and Inductive Parameters of Synchronous jet Engines]. Fundamental’nyye issledovaniya [Fundamental Research], 2016, no. 6, pp. 112–116.
(in Russ.)]
Милых В.И., Данько В.Г., Полякова Н.В. Методология поверочного электромагнитного расчета сверх-переходного криотурбогенератора на основе решения полевых задач. Электротехника и электро-механика. 2002. № 2. C. 47–52. [Milykh V.I., Dan'ko V.G., Polyakova N.V. [Methodology of Verification Electromagnetic Calculation of Super-Transient Cryoturbogenerator Based on Solving Field Problems]. El-ektrotekhnika i elektromekhanika [Electrical Engineering and Electromechanics], 2002, no. 2, pp. 47–52.]
Пашковский А.В. Численно-аналитические методы стандартных элементов для моделирования стационарных физических полей в линейных кусочно-однородных и нелинейных средах: дис. … д-ра техн. наук. Новочеркасск, 2014. [Pashkovskiy A.V. Chislenno-analiticheskie metody standartnykh ele-mentov dlya modelirovaniya statsionarnykh fizicheskikh poley v lineynykh kusochno-odnorodnykh i nelineynykh sredakh: dis. d-ra tekhn. nauk [Numerical-Analytical Methods of Standard Elements for Model-ing Stationary Physical Fields in Linear Piecewise-homogeneous and Nonlinear Media. Doct. diss.]. Novo-cherkassk, 2014.]
DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power180209
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.