Metoda wyznaczania parametrów i charakterystyk wysokoobrotowej bezszczotkowej prądnicy z wzbudzeniem magnesami trwałymi dla stanów ustalonych

• Autorzy: Makarchuk O. , Rusek A. , Patro M. , Gastołek A.

Warianty tytułu

EN

A method of calculation of steady-state variables of high-speed brushless electric generator with permanent magnet excitation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opracowano modele matematyczne do wyznaczania parametrów i charakterystyk wysokoobrotowej prądnicy wzbudzanej magnesami trwałymi dla stanów ustalonych. Analizę oparto na metodzie obwodowej z uwzględnieniem zjawisk nieliniowych. Sformułowany model matematyczny oparto na ogólnych założeniach pozwalających na prowadzenie analizy dla założeń szczegółowych. Opracowany model matematyczny umożliwia analizę stanu magnetycznego maszyny dla rożnych obciążeń określanych wskaźnikowo oraz umożliwia wyznaczanie między innymi charakterystyki zewnętrznej dla pełnego zakresu obciążeń. Nowość podejścia polega w usuwaniu z obliczeniowego algorytmu procedury liczbowego całkowania układu równań algebro-różnicowych. Opracowany model umożliwia wyznaczanie napięcia wysokoobrotowej prądnicy dla rożnych wartości obciążenia na etapie wstępnego projektowania maszyny. Przedstawiona w artykule metodyka pozwala na wykorzystanie jej elementów do wyznaczania charakterystyk mechanicznych silników PMSM. Ponadto w artykule przedstawiono porównanie wyników obliczeń z proponowanej metody z obliczeniami uzyskanymi z modelu matematycznego opartego na teorii polowej analizowanej maszyny.

EN

The mathematical formulation and the algorithm for the calculation of the static characteristics of steady-state high-power generator with permanent magnet excitation is proposed. The study was carried out using the circuit theory methods, which are based on the nonlinear theory of electric machines of alternate current and an invariant theory of approximation of functions. The described mathematical model is butli based on the conventional assumptions. It allows you to analyze the magnetic state of the machine at the reference current and power factor, and also – to count an external characteristic over the entire range of possible loads. The novelty of the approach is in excluding a procedure of numerical integration of differential-algebraic equations systems from calculation algorithm. The main purpose of this model – voltage rating of generator under load at the prime design of the high-speed machines. Results of the calculation of regime values obtained by the proposed method and results, which were calculated on adequate field model of the same machine, which uses 2D to FEM-analysis are compared. Elements of the proposed methods of calculation of the magnetic state of high-speed machines with permanent magnet excitation can be used for calculation of the mechanical characteristics of the PMSM motors.

Słowa kluczowe

PL

wysokoobrotowa maszyna elektryczna; stan ustalony; magnesy trwałe; FEM-analiza; silnik PMSM

EN

high-speed electrical machines; steady-state; permanent magnet; FEM analysis; PMSM

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 3 (111)
• Strony: 45--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Makarchuk O.

• Zakład Maszyn Elektrycznych Instytutu Energetyki i Systemów Sterowania Politechniki Lwowskiej

autor

Rusek A.

• Zakład Maszyn i Napędów Elektrycznych Instytutu Elektrotechniki Przemysłowej Wydziału Elektrycznego Politechniki Częstochowskiej

autor

Patro M.

• Instytut Elektrotechniki Przemysłowej Wydziału Elektrycznego Politechniki Częstochowskiej

autor

Gastołek A.

• Instytut Elektrotechniki Przemysłowej Wydziału Elektrycznego Politechniki Częstochowskiej

Bibliografia

• [1]. Р.В. Фильц, Н.Н.: Лябук “Математическое моделирование явнополюсных синхронных машин”, Львов: Свит, 176 с, 1991.
• [2]. О.В. Макарчук: “Модель безконтактної електричної машини зі збудженням від постійних магнітів”, Технічна електродинаміка. Київ, № 1, c. 37-45, 2011.
• [3]. J.Q. Wang, F.X. Wang, X.G. Kong: “Design and analysis of electromagnetic properties for high speed PM generator [J]”, Proceedings of the CSEE, № 20, p. 105-110, 2008.
• [4]. D.C. MacDonald: “A new lumped steady-state synchronous machine model derived from finie element analysis”, IEEE Trans. on Energy Conver., 14(1), p. 1-7, 1999.
• [5]. L. Chedot, G. Friedrich: “A cross saturation model for interior permanent magnet synchronous machine. Application to a starter-generator”, In Industry Applications Conference, 39th IAS Annual Meeting. Conference Record of the IEEE, vol. 1, p. 10-17, 2004.
• [6]. T.F. Chan, L.L. Lai: “An axial-flux permanent magnet synchronous generator for a direct-coupled wind-turbine system”, IEEE Trans. on Energy Conver., 22(1), p. 86-94, 2007.
• [7]. S.A. Saleh, M.A. Khan, M.A. Rahman: “Steadystate performance analysis and modelling of directly driven interior permanent magnet wind generators”, Renewable Power Generation, IET, 5(2), p. 137-147, 2011.
• [8]. M. Lis, O. Makarchuk: “Model matematyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o sterowaniu sinusoidalnym zasilanego ze źródła prądowego”, Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, nr 3/(96), str.175-178, 2012.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę