Problemy modelowania matematycznego prądnic synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi

• Autorzy: Sobczyk T. J.

Warianty tytułu

EN

Problems of mathematical modelling of permanent magnet synchronous generator

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono metodykę tworzenia tzw. obwodowych modeli matematycznych maszyn synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi. Modele takie posługują się pojęciami indukcyjności własnych i wzajemnych, które są definiowane dla cewek umieszczonych w obwodach magnetycznych o liniowych charakterystykach. Wprowadzenie magnesu trwałego, bazującego na efekcie histerezowym, do obwodu magnetycznego maszyny stawia pod znakiem zapytania możliwość tworzenia takich modeli. W pracy podano warunki na jakich jest możliwe stosowanie modeli obwodowych dla maszyn wzbudzanych magnesami trwałymi. Obiektem szczegółowej analizy w tej pracy jest prądnica synchroniczna wzbudzana magnesami trwałymi umieszczonymi na powierzchni wirnika. Dla klasy takich maszyn utworzono model matematyczny, bardzo zbliżony do dwuosiowego modelu prądnic synchronicznych wzbudzanych elektro-magnetycznie. Model taki wymaga określenia zakresu jego stosowalności ze względu na zagrożenie utraty własności magnetycznych magnesów na skutek działania prądów twornika. W pracy zdefiniowano strefę prądów dopuszczalnych, umożliwiającą prostą ocenę zagrożenia na odmagnesowanie w dowolnych stanach pracy oraz podano sposób jej określenia.

EN

Methodology of constitution a circuit model of permanent-magnet synchronous machines is discussed in the paper. Such circuit models operate, generally, with self and mutual inductances that are defined for coils located within a magnetic circuit supposed to be linear. Dilemma is whether permanent magnets that are characterized by the hysteresis phenomenon could be inserted into the circuit model and, in consequence, should such models be applied for the electric machines with permanent magnets. A synchronous generator with permanent magnets that are set on the machine rotor is considered. For such class of machines a very simple two-axis model is proposed. It refers to the widely known d-q approach to synchronous machines. For the model presented in the paper, a range of applicability should be determined excluding the case when the magnets lose magnetisation due to demagnetising armature currents. A safety zone for the permanent-magnet synchronous generator is determined. The zone allows to estimate a risk of demagnetising the magnets that could appear under operation of the generator.

Słowa kluczowe

PL

prądnica synchroniczna; magnes trwały; modele bazujące na ko-energii; model dwuosiowy prądnicy synchronicznej; efekt demagnetyzacji; graniczne wartości prądów

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2007
• Tom: Z. 231
• Strony: 99--123
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Sobczyk T. J.

• Zakład Maszyn Elektrycznych, Instytut Elektrotechniki,

Bibliografia

• 1. Gieras J. F., Wing M.: Permanent Magnet Motor Technology, Marcel Deker Inc. New York, 1997.
• 2. Pawluk K., Sobczyk T.J.: Wyznaczanie prądów granicznych dla maszyn synchronicznych z magnesami trwałymi umieszczonymi powierzchniowo, Proc. of SME 2006, Kraków, 2006, pp. 143-146.
• 3. Proca A. B., Keyhani A., El-Antably A., Lu W., Daj M.: Analytical model for Permanent Magnet Motors with Surface Mounted Magnets, IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 18, 2003, No.3, pp. 386-391.
• 4. Danilevicz J., Sobczyk T., Kirichenko B., Shtainle L., Kruchinina I., Khozikov J.: High speed electromechanical converter for gas turbine, ICEM'02, Brugge, Belgium, CD.
• 5. Sobczyk T. J.: Metodyczne aspekty modelowania matematycznego maszyn indukcyjnych, WNT, Warszawa, 2004.
• 6. Tur Ł.: Kształtowanie pola magnetycznego w silnikach elektrycznych z magnesami trwałymi, Praca magisterska, Politechnika Krakowska, Wydz. Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Kraków, 2006.
• 7. Węgiel T.: Modelowanie maszyn synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi, Praca doktorska wykonana w Instytucie Elektromechanicznych Przemian Energii Politechniki Krakowskiej, Politechnika Śląska, Gliwice, 1997.
• 8. White D.C., Woodson H. H.: Electromechanical Energy Conversion, J. Wiley & Sons Inc., New York, 1959.
• 9. Zhu Z. Q., Howe D., Bolte E., Ackermann B.: Instantaneous Magnetic Field Distribution in Brushless Permanent Magnet dc Motors, Part I: Open-Circuit Field, IEEE Transactions on Magnetics, 1993, Vol. 29, No.1, pp. 124-134.
• 10. Zhu Z. Q., Howe D.: Instantaneous Magnetic Field Distribution in Brushless Permanent Magnet dc Motors, Part II: Armature-Reaction Field, IEEE Transactions on Magnetics, 1993, Vol. 29, No.1, pp. 136-142.
• 11. Zhu Z. Q., Howe D.: Instantaneous Magnetic Field Distribution in Brushless Permanent Magnet dc Motors, Part III: Effects of Stator Slotting, IEEE Transactions on Magnetics, 1993, Vol. 29, No.1, pp. 143-151.
• 12. Zhu Z. Q., Howe D.: Instantaneous Magnetic Field Distribution in Brushless Permanent Magnet dc Motors, Part IV: Magnetic Field on Load, IEEE Transactions on Magnetics, 1993, Vol. 29, No.1, pp. 152-158.