Calculation of end-winding forces of inverter fed drives

• Autorzy: Franck D. , Jansen T. , Hameyer K.

Warianty tytułu

PL

Obliczenia sił w połączeniach czołowych napędów zasilanych z przekształtnika

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

End-winding forces can be approximated applying the Biot-Savart law. Usually constant speed and ideal sinusoidal currents are assumed. Applying these constrains a simulation of the forces for one electrical period is sufficient. However, for inverter fed drives, the harmonic content of the current is dependent on the operational load and speed. In this case the forces for each time step of the drive cycle of traction drive have to be calculated individually. This paper proposes a superposition of so called unit-current forces for each current harmonic. Still, the forces are calculated for one electrical period with unit-current amplitude based on Biot-Savart´s law. The calculation of the resulting forces is performed by means of a current superposition. This allows for a computational cost effective simulation of end-winding forces taking current harmonics due to inverter supply, speed and load dynamic operations into account.

PL

Siły w połączeniach czołowych mogą byż wyznaczane przy użyciu prawa Biota-Savarta. Zwykle przyjmuje się stałą prędkość obwodową i sinusoidalny przebieg prądu. Te założenia są wystarczające dla symulacji sił w jednym okresie elektrycznym. Jednakże w sytuacji gdy napęd zasilany jest przekształtnika i występują zależne od obciążenia i prędkości harmoniczne siły muszą być obliczane indywidualnie dla każdego kroku czasowego w cyklu trakcyjnym. W artykule proponowana jest metoda superpozycji sił od jednostkowych prądów dla każdej harmonicznej prądu. Wówczas siły mogą być, podobnie jak dla przebiegów sinusoidalnych, obliczane w jednym okresie elektrycznym z wykorzystaniem prawa Biota-Savarta. Obliczanie siły wypadkowej wykonywane jest poprzez superpozycje prądów. Procedura taka pozwala na uwzględnienia prędkości i obciążenia w obliczeniach sił w połączeniach czołowych.

Słowa kluczowe

EN

Biot-Savart method; cage induction motor; electromagnetic forces; end windings

PL

metoda Biota-Savarta; silnik indukcyjny klatkowy; siła elektromagnetyczna; połączenie czołowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 88, nr 7b
• Strony: 13--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., schem., wykr.

Twórcy

autor

Franck D.

autor

Jansen T.

autor

Hameyer K.

• Institute of Electrical Machines, RWTH Aachen University, Schinkelstraße 4, D-52062 Aachen, Germany,

Bibliografia

• [1] Drubel O., Kulig S., Senske K.: End Winding Deformations in Different Turbo Generators During 3-Phase Short Circuit and Full Load Operation, Electrical Engineering, Springer Verlag, vol. 82, pp. 145-152, 2000.
• [2] C.J. Carpenter, The application of the method of images to machine end-winding fields, Proceedings IEE Part A, Vol.107, pp.487-500, 1960.
• [3] S. Exnowski, Transientes Verhalten des Wickelkopfes großer Turbogeneratoren bei unterschiedlichen Betriebszuständen, Dissertation Universität Dortmund, Dortmund, 2009
• [4] R. Hoffman, Grundlagen der Frequenzanalyse, Renningen, Expert Verlag, 2005
• [5] C. McGillem, G. Cooper, Continuous and Discrete Signal and System Analysis, New York, Holt, Rinehart and Winston, 1984