Modelling of directional power loss of electrical sheets at axial magnetisation

• Autorzy: Pluta Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.10.34

Warianty tytułu

PL

Modelowanie kierunkowej straty mocy blach elektrotechnicznych przy namagnesowaniu osiowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Due to the Goss texture, electrical steel sheets (ES) exhibit strong anisotropy in magnetic properties. This phenomenon should be taken into account when designing magnetic circuits because it has undesirable effects, including: increased loss and vibrations. The paper presents an experimental model for calculating power loss in ES, taking into account the phenomenon of magnetic anisotropy. An analysis of the selection of experimental data for determining model coefficients was performed. The analysis was carried out for conventional M120-27N grain-oriented sheet steel used for the production of transformers.

PL

Ze względu na teksturę Gossa blachy elektrotechniczne wykazują silną anizotropię właściwości magnetycznych. Zjawisko to należy uwzględnić w czasie projektowania obwodów magnetycznych, ponieważ ma ono niepożądany efekt m.in. wzrost strat i wibracje. W pracy przedstawiono eksperymentalny model obliczania strat mocy w blachach elektrotechnicznych uwzględnieniem zjawiska anizotropii magnetycznej. Przeprowadzono analizę doboru danych eksperymentalnych do określania współczynników modelu. Analizę przeprowadzono dla konwencjonalnej blachy o ziarnie zorientowanym gatunku M120-27N wykorzystywanych odpowiednio dla celów wytwarzania transformatorów.

Słowa kluczowe

EN

electrical steel; specific total loss; magnetic anisotropy

PL

blacha elektrotechniczna; jednostkowa strata mocy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 10
• Strony: 173--176
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Pluta Wojciech

• Politechnika Częstochowa, Wydział Elektryczny, Al. Armii Krajowej 17, 42-200 Częstochowa

• https://orcid.org/0000-0002-6430-8237

Bibliografia

• [1] Moses A. J.: Core considerations. Magnetics Technology International 2011, 8-10
• [2] https://www.thyssenkrupp-steel.com, May 2024
• [3] Jiles D.C. , Introduction to magnetism and magnetic materials. Chapman & Hall, 1991
• [4] Landgraf F.J.G., Yonamine T., Emura M., Cunha M.A., Modelling the angular dependence of magnetic properties of a fully processed non-oriented electrical steel. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 254-255 (2003), 328-330
• [5] Pluta W.A. , Anisotropy of specific total loss components in Goss textured electrical steel. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 499 (2020), 166270
• [6] Yue S., Anderson P., Li Y. Yang Q., Moses A.J., A modified inverse vector hysteresis model for nonoriented electrical steels considering anisotropy for FEA. IEEE Transactions on Energy Conversion 36 2021, No 4 , pp. 3251- 3260
• [7] Tumanski S., Investigations of the anisotropic behaviour of SiFe steel, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 254- 255 (2003), 50-53
• [8] Cullity BD., Introduction to Magnetic Materials. Addison- Wesley Publishing Company (1972)
• [9] Brailsford F., Physical principles of magnetism. D. Van Nostrand Company LTD, London 1966
• [10] Chwas tek K., AC loss density component in electrical steel sheets, Philosophical Magazine Letters, 90 (2010), No 11, 809–817
• [11] M’zali N., Martin F., Sundaria R., Henneron T., Benabou A., Belahcen A., Finite Element Modeling of Magnetic Properties Degradation Due to Plastic Deformation, IEEE Transactions on Magnetics, 56 (2020), No 2, 1-1
• [12] Chwastek, K., Szczyglowski J., Najgebauer M., A direct search algorithm for estimation of Jiles-Atherton hysteresis model parameters, Materials Science and Engineering B, 131 (2006), No 1-3, 22–26
• [13] Najgebauer M., Scaling theory and its chosen applications in electromagnetism, Przeglad Elektrotechniczny, 84 (2008), No 12, 213–216
• [14] Campos M.F.. Anisotropy of steel sheets and consequence for Epstein test: I theory. XVIII IMEKO WORLD CONGRESS Metrology for a Sustainable Development September, 17 – 22, 2006, Rio de Janeiro, Brazil.
• [15] Griffits D.J., Podstawy Elektrodynamiki (Fundamental of electrodynamics), PWN (2005)
• [16] Pfützner H., Zur Bestimmung der Ummagnetisierungsverluste aus den Feldgrößen, Archiv für Elektrotechnik, 60 (1978), 177-179 (in German)
• [17] Pluta W.A., Directional properties of loss components in electrical steel sheets, International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics 44 (2014), No 3-4, pp. 379– 385
• [18] Szczerbanowski R., Zakrzewski K., Obliczanie strat we współczesnych blachach transformatorowych. Przegląd Elektrotechniczny, 6 (2011), 193-197
• [19] Bertotti G., General properties of power losses in soft ferromagnetic materials, IEEE Trans. on Magnetics, 24 (1988), No. 1, 621 – 630
• [20] Berttoti G., Hysteresis in magnetism, Academic Press (1998)
• [21] Fiorillo F., Measurement and Characterization of Magnetics Materials, New York: Elsevier Academic Press, 2004
• [22] Pluta W.A., Moses A.J., Prediction of angular variation of specific total loss of Goss oriented electrical steel, Physica B: Condensed Matter, 544 (2018), 28-33,
• [23] Pluta W.A., Calculating power loss in electrical steel taking into account magnetic anisotropy, Przegląd Elektrotechniczny, 94(2) (2018), 100-103
• [24] Popes cu M., Ionel D. M., A Best-Fit Model of Power Losses in Cold Rolled-Motor Lamination Steel Operating in a Wide Range of Frequency and Magnetization, IEEE Trans. on Magnetics, 43 (2007), no. 4, 1753-1756
• [25] Chen Y., Pillay P., An Improved Formula for Lamination Core Loss Calculations in Machines Operating with High Frequency and High Flux Density Excitation, IEEE 37th IAS Annu. Meeting (2002), Vol. 2, pp. 759–766
• [26] Pluta W.A., The Effect of Magnetic Anisotropy on the Computed Specific Total Loss in Electrical Steel, Energies 17 (2024), No 5, 1112
• [27] Pluta W.A., Frequency behaviour of specific total loss model taking into account anisotropy of electrical steel, Przegląd Elektrotechniczny, 12 (2022), 129-132

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).