Model of a cage induction motor with saturated main magnetic circuit for diagnostic applications

• Autorzy: Węgiel T. , Weinreb K. , Warzecha A. , Sułowicz M.

Warianty tytułu

PL

Model silnika indukcyjnego klatkowego dla zastosowań diagnostycznych uwzględniający nasycenie głównego obwodu magnetycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents mathematical modelling of induction motors, applied to study the effects in the stator currents caused by saturation of the main magnetic coil. The paper describes a way of calculating winding inductances and permeance function with saturation effects. The permeance function has been determined by simplified method from the air-gap geometry. Firstly, a function of a magnetic field line length in the air-gap along circumference has been approximately found. Next it has been corrected by a saturation coefficient. To predict qualitatively and quantitatively the spectra of currents a special harmonic balance method has been used. Chosen results of calculation are represented by currents of stator in steady state for symmetry with and without the saturation effects. The computations compared with real measured results are shown in the paper.Results showed that slotting and saturations introduce important changes to stator current spectrum and respective mathematical models should be applied in diagnostic aspects.

PL

W niniejszym artykule przedstawiono sposób modelowania silników indukcyjnych, który zastosowano do analizy efektów występujących w prądach fazowych stojana, pochodzących od nasycenia głównego obwodu magnetycznego. Zaprezentowano także metodykę obliczania funkcji permeancji oraz indukcyjności uzwojeń z uwzględnieniem efektów wywołanych przez nasycenie. Funkcja permeancji została wyznaczona na podstawie zależności geometrycznych dla szczeliny powietrznej. Na początek określono długości linii sił pola magnetycznego na obwodzie szczeliny powietrznej, a następnie poddano je korekcie, stosując współczynnik nasycenia. W celu znalezienia jakościowych i ilościowych wielkości charakteryzujących widmo prądu stojana zastosowano metodę bilansu harmonicznych. W pracy zamieszczono również wybrane wyniki pomiarów oraz obliczeń dla przypadku symetrii z uwzględnieniem i bez uwzględnienia efektów nasyceniowych.Uzyskane rezultaty pokazują, że żłobkowanie oraz uwzględnienie efektów nasyceniowych wprowadza istotne zmiany w widmie prądów stojana, co potwierdza użyteczność przedstawionych modeli w zastosowaniach diagnostycznych.

Słowa kluczowe

EN

induction motors; rotor eccentricity; saturation effects; stator current spectrum

PL

silniki indukcyjne; ekscentryczność wirnika; widmo prądu stojana

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 102, z. 5-E
• Strony: 101--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., wz., wykr.

Twórcy

autor

Węgiel T.

• Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Politechnika Krakowska

autor

Weinreb K.

• Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Politechnika Krakowska

autor

Warzecha A.

• Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Politechnika Krakowska

autor

Sułowicz M.

• Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Sobczyk T.J., Drozdowski P., Inductances of electrical machine winding with a non-uniform air-gap, Archiv für Elektrotechnik, Vol. 76, 1993, 213-218.
• [2] Sobczyk T., Węgiel T., Algorytm wyznaczania indukcyjności uzwojeń przetworników elektromechanicznych z ekscentrycznością wirnika (Algorithm of windings inductance determination for electromechanical converters with rotor eccentricity - in Polish), Seminarium Podstaw Elektrotechniki i Teorii Obwodów, SPETO'98, Ustroń, Poland, 1998.
• [3] Sobczyk T.J., Weinreb K., Węgiel T., Sułowicz M., Theoretical study of effects due to rotor eccentricities in induction motors, IEEE International Symposium on Diagnostics for Electrical Machines, Power Electronics and Drives, SDEMPED'99, Gijon, Spain, 1999, 289-295.
• [4] Węgiel T., Weinreb K., Sułowicz M., Wpływ harmonicznych żłobkowych przewodności na kształt widma prądu stojana w maszynie indukcyjnej z ekscentrycznym wirnikiem (Influence of permeance slots harmonics on the spectrum of stator currents for induction motors with rotor eccentricities - in Polish), Sympozjum Maszyn Elektrycznych SME 2000, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej z. 50, Studia i Materiały nr 22, Modelowanie Maszyn Elektrycznch, Wrocław 2000, 236-244.
• [5] Warzecha A., Wyznaczanie efektów nasyceniowych w silniku asynchronicznym na podstawie obliczeń polowych (Field calculation of saturation effects in asynchronous motor - in Polish), Sympozjum Maszyn Elektrycznych, SME 2000, Modelowanie maszyn elektrycznych, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej z. 50, seria Studia i Materiały nr 22, Wrocław 2000, 198-206.
• [6] Warzecha A., Weinreb K., Węgiel T., Modyfikacja funkcji permeancji szczeliny powietrznej uwzględniająca efekty nasyceniowe w silniku asynchronicznym z ekscentrycznością wirnika (Modification of air-gap permeance function taking into account saturation effects in asynchronous motor with rotor eccentricity - in Polish), Sympozjum Maszyn Elektrycznych SME 2001, Zeszyt Naukowy Politechniki Śląskiej, seria Elektryka nr 177, Gliwice 2001, 113-120.
• [7] Weinreb K., Węgiel T., Warzecha A., Sułowicz M., Wpływ nasycenia głównego obwodu magnetycznego na ocenę ekscentryczności dynamicznej silnika asynchronicznego klatkowego (Influence of saturation effects on stator current spectrum for asynchronous squirrel-cage motor with dynamie rotor eccentricities - in Polish), Sympozjum Maszyn Elektrycznych SME 2001, Zeszyt Naukowy Politechniki Śląskiej, seria Elektryka nr 177, Gliwice 2001, 121-128.