Magnetic forces calculation in two-speed, large power, salient pole, synchronous motor

• Autorzy: Bialik J. , Zawilak J.

Warianty tytułu

PL

Obliczanie sił magnetycznych w dwubiegowych silnikach synchronicznych dużej mocy o biegunach wydatnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper deals with finite element calculation of magnetic forces inside two-speed, large power, synchronous motor. Prediction of such forces are very important in understanding vibration phenomena of electrical machines. In configuration for lower rotational speed pole numbers of magnetic field and numbers of excited poles of field-winding are not equal. Because of non symmetrical armature and field windings only one way of investigation is finite element (FE) modeling. The two-dimensional filed-circuit model is elaborated and the time-stepping approach in motor type GAel510/12p is used. Simulation are done for nominal load operation point, for two different rotational rotor speeds: n = 500 rpm (2p = 12) and n = 600 rpm (2p = 10), and corresponding nominal active powers: P = 600 kW and 1050 kW. As a results of calculations are: results of magnetic field, magnetic pressure inside the machine and magnetic forces acting on stator yoke of investigated machine.

PL

W artykule zaprezentowano sposób obliczania sił magnetycznych działających w dwubiegowym silniku synchronicznym dużej mocy z zastosowaniem techniki MES. Wiedza o tych siłach jest pomocna w zrozumieniu zjawisk drgań w silnikach elektrycznych. W silnikach dwubiegowych w przypadku pracy na mniejszej prędkości obrotowej liczba biegunów magnetycznych i biegunów mechanicznych wirnika jest różna. Asymetria uzwojeń stojana oraz wirnika jest przesłanką do zastosowania metody elementów skończonych w analizach tego typu silników. Opracowany dwuwymiarowy polowo-obwodowy model obliczeń wraz z techniką kroków czasowych zostały zastosowane w obliczeniach sinika typu GAel510/12p. Symulacje przeprowadzono dla stanu obciążenia znamionowego dla dwóch różnych prędkości obrotowych: n =500 obr/min (2p = 12) i n = 600 obr/min (2p =10), oraz mocach znamionowych: P = 600 kW i 1050 kW. Jako wyniki obliczeń przedstawiono obliczenia pól magnetycznych w silniku, ciśnienia magnetycznego oraz sił magnetycznych działających na strukturę stojana badanego silnika.

Słowa kluczowe

EN

electrotechnology; synchronous motors; FEM modelling

PL

maszyny synchroniczne; FEM model; silnik synchroniczny

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 62, nr 28
• Strony: 183--190
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.

Twórcy

autor

Bialik J.

autor

Zawilak J.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, ul. Smoluchowskiego 19, 50-372 Wrocław,

Bibliografia

• [1] BIALIK J., ZAWILAK J.,ANTAL L., Polowo-obwodowy model dwubiegowego silnika synchronicznego, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów ElektrycznychPolitechniki Wrocławskiej, Nr 56, Studia i Materiały, Nr 24, Wrocław, 2004, pp. 43-54.
• [2] BIALIK J., ZAWILAK J., Drgania oraz siły pochodzenia elektromagnetycznego w dwubiegowych silnikach synchronicznych dużej mocy, Proceedings of XLI International Symposium on Electrical Machines SME 2005, Jarnołtówek, 2005, pp. 55-64.
• [3] BIALIK J., ZAWILAK J., Vibration modeling of the two-speed, large Power, synchronous motor, 6th IEEE International Symposium on Diagnostic for Electric Machines, Power Electronics and Drives, Cracow 6-8 September 2007, pp. 173-177.
• [4] GIERAS J. F., WANG CH., CHO LAI J., Noise of polyphase electric machines, CRS Press Taylor & Francis Group USA 2006.
• [5] WITCZAK P., WAWRZYNIAK B., Analiza magnetycznych sił wibracyjnych w maszynach z magnesami trwałymi w ujęciu modalno-częstotliwościowym, Proceedings of XLI International Symposium on Electrical Machines SME 2005, Jarnołtówek, 2005, pp. 214-219.
• [6] WITCZAK P., Magnetic force and stress analysis in electric machinery, International XIII Symposium on Micromachines and Servodrives Mis 2002, Krasiczyn 2002, pp. 169-176.
• [7] ANSYS Help, www.ansys.com