Tytuł artykułu
Autorzy
Identyfikatory
Warianty tytułu
Torques in conducting and magnetic materials of electromechanical converters
Języki publikacji
Abstrakty
W pracy zaprezentowano fizykalnie uzasadnioną ideę rozdziału całkowitej siły, a co za tym idzie, również momentu sił na dwa składniki działające: na ośrodek materialny (składnik środowiskowy, permeancyjny) i na prądy wymuszone (składnik Lorentza). Rozdział na dwa wyróżnione składniki jest zupełny - oba składniki uzupełniają się wzajemnie, opisując całkowitą siłę bądź moment sił powstający w przetworniku elektromechanicznym. Zaproponowana idea dekompozycji - przy założeniu pomijalności zjawiska histerezy, magnetostrykcji oraz efektów związanych ze zjawiskiem pędu pola elektromagnetycznego -odnosi się do stanów nieustalonych i ustalonych, przetworników izotropowych bądź anizotropowych. Został zdefiniowany moment permeancyjny (środowiskowy) dla wirującej maszyny elektrycznej. Określono jego wartość dla maszyny synchronicznej oraz asynchronicznej. Proponowany rozkład momentów sił, w odniesieniu do maszyny synchronicznej, pozwala na wprowadzenie odmiennego od tradycyjnie stosowanego rozkładu momentu całkowitego. Dekompozycja momentu elektromagnetycznego na moment permeancyjny i moment Lorentza, w odróżnieniu od stosowanego podziału na moment synchroniczny i reluktancyjny, ma ogólniejszą interpretację. Moment reluktancyjny nie opisuje w całości wpływu, jaki wywierają cechy geometryczno-środowiskowe wirnika maszyny synchronicznej na wartość momentu sił działającego na wirnik maszyny. Moment środowiskowy - działający na ferromagnetyczny wirnik maszyny - stanowi około (60-70) % całkowitego momentu elektromagnetycznego maszyny synchronicznej z wydatnymi biegunami w znamionowym stanie pracy, przewyższając około dwukrotnie wartość momentu reluktancyjnego. W stanach awaryjnych pracy turbogeneratora również tego samego rzędu wartości może osiągać moment permeancyjny. Wydzielone składowe momentu sił pozwalają na określanie naprężeń mechanicznych w izolacji wirnika. Idea rozkładu może być również z powodzeniem stosowana w odniesieniu do maszyny indukcyjnej o niesymetrycznym wirniku. Moment permeancyjny opisuje tu wartość niepożądanego składnika momentu sił, jak i pozwala na podanie prostego algorytmu prowadzącego do wyznaczenia wartości strat mocy w wirniku maszyny. Zdefiniowano różnicowy tensor energii pola elektromagnetycznego, który pozwala na wprowadzenie zmodyfikowanego algorytmu obliczania momentu metodą prądów magnetyzacji. W pracy rozważono również możliwość przedstawienia całkowitego momentu sił działających w środowiskach anizotropowych magnetycznie poprzez stosowną całkę powierzchniową. W pracy, w oparciu o analizę numeryczną określono wartości sił i momentów sił w elektromagnesie prądu stałego oraz w maszynie synchronicznej z biegunami utajonymi, jak i wydatnymi. Zaś w oparciu o otrzymane rozwiązania analityczne dokonano obliczeń momentów sił w modelowej maszynie synchronicznej (analiza monoharmoniczna), w maszynie indukcyjnej o litym, anizotropowym symetrycznym oraz ekscentrycznie wirującym wirniku (dwuwymiarowa analiza polowa). Określono również rozkład gęstości sił radialnych w maszynie asynchronicznej o przewodzącym i anizotropowym magnetycznie wirniku.
In this work the decomposition idea of the force for two components for electromechanical converter has been presented. One component acts upon the material region the second upon the currents. The decomposition for these two components is complete, and these components describe together the total either force or torque. The mathematical correctness of the idea with the help of the coenergy function has been proved. The idea proposed of the decomposition - if omitted the electromagnetic field momentum phenomena - for transient and steady-state, for isotropic and anisotropic electromechanical converter could be applied. There is defined the permeantive torque. The permeantive torque for the synchronous and asynchronous machines has been evaluated. The permeantive torque enables one to calculate the stresses in insulation of the coils in synchronous salient-pole machine. The defined torque leads to the decomposition method that is different than the traditionally used in the electrical machine theory. Particularly, the idea of the decomposition and it completeness enables one to criticise the reluctantive torque. The separation for the permeantive and the currents torque, on the contrary to the decomposition for the synchronous and the reluctantive torque, has got the simple and the general interpretation. The reluctantive torque does not describe entirely the influence of the geometrical and region features for the torque value. The permeantive torque, which acts upon the ferromagnetic rotor core - is about (60-70)% for salient-pole synchronous machine with nominal state of the work. The value is about twice times higher than the value of the reluctantive torque. Moreover, that fact is important for designing process of the salient-pole synchronous machine. For chosen loci of cylindrical generator the permeantive torque keeps the analogous ratio. The tension in some parts of rotor isolation could be easy calculated with the help of the permeantive torque value. The permeantive torque for induction machines with eccentric and asymmetrical rotor constitutes the simple way for calculating of the unwilling torque component and eddy-current losses in machine rotor. The residual tensor defined gives the insight to the magnetic currents method. It enables to formulate the modified algorithm for electromagnetic torque calculation.
Rocznik
Tom
Strony
3--169
Opis fizyczny
Bibliogr.
Twórcy
autor
- Instytut Elektrotechniki Przemysłowej i Informatyki Politechniki Śląskiej, 44-100 Gliwice, ul. Akademicka 10A, tel. (032) 237-10-97, dariusz.spalek@polsl.pl
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BSL8-0012-0004
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.