Calculation of hysteresis energy losses

• Autorzy: Szymański Grzegorz , Waszak Michał

Warianty tytułu

PL

Obliczanie strat histerezowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In design and optimization of electromagnetic devices the determination of hysteresis energy losses plays significant role. This paper presents comprehensive approach to the computation of hysteresis energy losses. First, the H-B relationship in terms of the Classical Preisach Model and the formula for dissipated energy are given. In order to perform computations efficiently the hysteresis model takes advantage of the neural network approximation of Preisach function. Next, the finite element field solver described in terms of magnetic vector potential using the Newton - Raphson technique to deal with nonlinearities is presented. Transient operation of a coil with toroidal core under voltage excitation has been investigated. The computation results and measurements have been compared.

PL

Podczas projektowania i optymalizacji konstrukcji urządzeń elektromagnetycznych istotną rolę odgrywa możliwość określania strat histerezowych. W artykule omówiony został model Preisaca wyznaczający zależność H-B i umożliwiający obliczanie strat hisierezowych podczas przemagnesowania. W celu zwiększenia efektywności obliczeń do aproksymacji charakterystyk wykorzystano sztuczną sieć neuronową. Przedstawiono algorytm rozwiązywania równań opisujących trójwymiarowe pole magnetyczne. Równania pola sprzężono z modelem histerezy. W celu rozwiązania zagadnienia nieliniowego wykorzystano metodę Newtona-Raphsona. Jako przykład przedstawiono symulację stanu nieustalonego toroidalnej cewki z rdzeniem z materiału z histerezą przy wymuszeniu napięciowym; porównano wyniki pomiaru i obliczeń.

Słowa kluczowe

EN

energy losses; Preisach model; neural network approximation

PL

straty energetyczne; model Preisacha; sieć neuronowa

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 52, nr 4
• Strony: 349--360
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Szymański Grzegorz

• Institute of Control and Systems Engineering, Poznań University of Technology

autor

Waszak Michał

• Institute of Control and Systems Engineering, Poznań University of Technology

Bibliografia

• 1. Della Torre E.: Magnetic Hysteresis. IEEE Press, Pistacaway, 1999.
• 2. Mayergoyz I. D.: Mathematical Models of Hysteresis., Springer — Verlag, New York, 1991.
• 3. Jiles D. C., Atherton D. L.: Theory of ferromagnetic hysteresis. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 61, 1986, pp. 48-60.
• 4. ICS Newsletter, Vol. 6, No. 1, March 1999.
• 5. Dotterweich M., Szymański G., Waszak M.: Approximation of the Preisach Function Using Feedforward Neural Network. International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, IJAEM, Vol. 17, No 1-3, July 2003, pp. 243-250.
• 6. Patecki A.: Calculation of 3D transient process with voltage excitation. IEEE Trans. Magn., Vol. 33, No. 2, March 1997, pp. 1406-1409.
• 7. Nakata T., Fujiwara K., Okamoto N., Muramatsu K.: Method for determining relaxation factor for modified Newton-Raphson method. IEEE Trans. Magn., Vol. 29, No. 2, March 1993, pp. 1962-1965.
• 8. Ortega J. M., Rheinboldt W. C.: lterative Solutions of Nonlinear Equations in Several Variables. Academic Press, New York, 1970.
• 9. Zakrzewski K.: Power Losses in Dynamo Sheets During Axial Magnetization with Flux Evoked by PWM Voltage Supply. Proceedings of the ICEM, September 2-4, 1998, Istambul, Turkey, pp. 153-158.
• 10. Bertotti G.: Hysteresis in Magnetism. Academic Press, 1998.
• 11. Nakmahachalasint P., Ngo K.: Generalized formulation for the description of hysteresis in Soft Magnetic Materials. IEEE Trans. Magn., Vol. 38, No. 1, January 2002, pp. 200-203.
• 12. Vande Sande H. et al.: A numerical optimization method to obtain technically smooth magnetization characteristics. Proceedings of the ISTET'2001, August 19-22, 2001, Linz, Austria.