Torque calculations in electrical machine models. A sliding surface technique

• Autorzy: Jagieła M.

Warianty tytułu

PL

Obliczanie momentu elektromagnetycznego w modelach polowych maszyn elektrycznych metodą powierzchni ślizgowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the electromagnetic torque computations in models of rotating electrical machines utilizing the Lagrange sliding surface technique for rotor movement representation. Various interpolating functions are tested to construct a coupling algorithm for moving and stationary regions. Two different formulas for torque calculation are used. The error in torque computations is assessed using two models of induction machines. The reference models are those of the same machines but applying the moving band technique. The best interpolation algorithm is found from the analysis and its accuracy is assessed by comparison with other algorithms. The analysis is carried out under assumption of uniformly distributed nodes at the sliding interface and is addressed to two-dimensional finite element models based on first order approximation.

PL

W pracy przedstawiono metodę obliczeń momentu elektromagnetycznego w modelach polowych maszyn elektrycznych, dostosowaną do metody odwzorowania ruchu obrotowego metodą powierzchni ślizgowej. Zastosowano różne funkcje interpolujące rozkład pola magnetycznego w szczelinie powietrznej a na ich podstawie skonstruowano algorytm sprzężenia siatki ruchomej z siatką nieruchomą. Zastosowano dwie różne metody obliczeń momentu oraz dwa modele maszyn indukcyjnych. Wynikiem analizy jest znalezienie metody interpolacji zapewniającej największą dokładność. Analizę wykonano dla modelu dwuwymiarowego, przy założeniu równomiernego rozmieszczenia węzłów na powierzchni ślizgowej oraz przy aproksymacji elementami pierwszego rzędu.

Słowa kluczowe

EN

rotating electrical machines; finite elements; torque calculation

PL

maszyny elektryczne wirujące; metoda elementów skończonych; moment elektromagnetyczny

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 56, nr 2
• Strony: 115--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Jagieła M.

• Department of Electrical Engineering, Automatic Control and Computer Science, Opole University of Technology,

Bibliografia

• 1. Razek A. et al.: Conception of an air gap element for the dynamic analysis of the electromagnetic field in electrical machines. IEEE Trans. Magn., Vol. 18, No. 2, 1982, pp. 655-659.
• 2. Tsukerman I.: Accurate computation of 'ripple solutions' on moving finite element meshes. IEEE Trans. Magn., Vol. 31, No.3, 1995, pp. 1472-1475.
• 3. Perrinbit R., Coulomb J. L.: A three dimensional finite-element mesh connection for problems involving movement. IEEE Trans. Magn., Vol. 31, No. 3, 1995, pp. 1920-1923.
• 4. Shi X. D., et al.: Comparison of slip surface and moving band techniques for modelling movement in 3D with FEM. COMPEL: The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical Engineering, Vol. 23, Issue 4, 2006, pp. 1015-1022
• 5. Rodger D., Lai H. C, Leonard P. J.: Coupled elements for problems involving movement. IEEE Trans. Magn., Vol. 26, No. 2, pp. 548-550.
• 6. Antunes O. J.: Torque Calculations with Conforming and Non-conforming Movement Interface. In Proc. of XV-th International Conference on the Computation in Electromagnetic Fields, COMPUMAG, Shenyang, China, 2005, pp. 88-89 (Conf. CD).
• 7. Zienkiewicz O. C, Taylor R. L.: Finite Element Method. 5-th edition, ButterworthHeinemann, Oxford 2000.
• 8. De Gersem H., Weiland T.: Harmonic Weighting Functions at the Sliding Interface of a Finite Element Machine Model Incorporating Angular Displacement. IEEE Trans. Magn., Vol. 40, No. 2, 2004, pp. 545-548.
• 9. Demenko A., Stachowiak D.: Orthogonal transformation of moving grid model into fixed grid model in the finite element analysis of induction machines. COMPEL: The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical Engineering, Vol. 23, Issue 4, 2004, pp. 1015-1022.
• 10. Jagieła M., Bumby J. R., Tavner P. J.: A Sliding Surface Technique Incorporating Radial Basis Functions for Movement Simulation in 2D Models of Electrical Machines. In Proc. of Vl-th Int. Conf. on Computational Electromagnetics CEM'2006, Aachen, Germany, 2006, pp. 6-7.