Method of EMF total harmonic distortion calculation of the salient pole synchronous generator (using 2D simulation package)

• Autorzy: Boguslawsky, I. , Kruchinina, I. , Liubimtcev, A. , Shtainle, L.

Warianty tytułu

PL

Metoda obliczenia współczynnika zawartości harmonicznych w sile elektromotorycznej dla wydatnobiegunowego generatora synchronicznego (z użyciem pakietu symulacyjnego 2D)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the method of total harmonic distortion factor calculation, which could be applied for the salient pole synchronous generator with electromagnetic or permanent magnet excitation. The method takes into account the saturation of the magnetic circuit and actual winding scheme (including winding with fractional value of slots per pole and phase Q). The calculations are based on 2D FEM simulation that produces the radial (normal to stator surface) component of the magnetic flux density in the air gap. Total harmonic distortion factor is determined as a function of the shape of the pole shoe. The analysis is performed at a constant value of equivalent air gap. The task is to find the shape of the pole shoe that guarantees the minimal value of the distortion factor KDIST.

PL

W artykule przedstawiono metodę obliczania współczynnika zawartości harmonicznych, która może być stosowana dla wydatnobiegunowego generatora synchronicznego ze wzbudzeniem elektromagnetycznym lub z magnesami trwałymi. Metoda uwzględnia nasycenie obwodu magnetycznego i rzeczywisty schemat uzwojenia (łącznie z uzwojeniem o ułamkowej wartości liczby żłobków na biegun i fazę Q). Obliczenia są oparte na symulacji MES 2D, przy założeniu promieniowego przebiegu (normalnego do powierzchni stojana) składowej indukcji magnetycznej w szczelinie powietrznej. Współczynnik zawartości harmonicznych jest określony jako funkcja kształtu nabiegunnika. Analizę prowadzi się przy stałej wartości zastępczej szczeliny powietrznej. Celem jest znalezienie kształtu nabiegunnika, gwarantującego minimalną wartość współczynnika odkształcenia KDIST.

Słowa kluczowe

PL

harmoniczne napięcia; wydatnobiegunowy generator synchroniczny; współczynnik zawartości harmonicznych

EN

voltage harmonics; salient pole synchronous generator; total harmonic distortion

• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2016
• Tom: Y. 113, iss. 3-E
• Strony: 25--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., wz., tab.

Twórcy

autor

Boguslawsky, I.

• Power and ecology laboratory of Inst. Silicon Chemistry, St-Petersburg

autor

Kruchinina, I.

• Power and ecology laboratory of Inst. Silicon Chemistry, St-Petersburg

autor

Liubimtcev, A.

• Russian Academy of Sciences

autor

Shtainle, L.

• Russian Academy of Sciences

Bibliografia

• [1] Russian State Standards GOST 52776 – 2007 (IEC 60034-1-2004). Rotating Electrical Machines Nominal Data and Characteristics (In Russian).
• [2] Mueller G., Vogt. K., Ponick B., Berechnung elektrischer Maschinen, Springer, 2007, 475 (in German).
• [3] Danilevich Ya.B., Kruchinina I.Yu., Shtainle L.Yu., Air gap magnetic field spectrum calculation method, St. Petersburg State Polytechnical University Journal, No. 117, 2011, 221–226 (in Russian).
• [4] Kruchinina I.Yu., Shtainle L.Yu., Magneto-motive Force of Stator Multiphase Windings with Fractional Number of Slots Q per Pole and Phase, Allerton Press, Inc. Distributed worldwide by Springer, Russian Electrical Engineering, Vol. 81, No. 8, 2010.
• [5] Kruchinina I.Yu., Electrical machines for small power engineering: some design problems of stator slots, Proceedings of RAS, Power Engineering Journal, No. 1, 2012, 113–119 (in Russian).
• [6] Balovnev D.I., An investigation of the shape of the curve of synchronous generator voltage, Russian Electrical Engineering, Vol. 86, Issue 2, February 2015, 58–60.
• [7] Mueller G., Ponick B., Grundlagen elektrischer Maschinen, Springer, 2005 (in German).
• [8] Mueller G., Ponick B., Elektrische Maschinen, John Wiley, New York 2009, 375 (in German).
• [9] Voldek A.I., Popov V.V., Electrical Machines, vol. 2, L. Piter, 2007, 540 (In Russian).
• [10] QuickField – finite element analysis system, Version 6.0, User’s guide, Tera-Analysis Ltd., Svendborg, Denmark 2013, 295 (in English).
• [11] Demirchan K.S., Neiman L.R., Korovkin N.V., Chechurin V.L., The Theoretical Foundation Of The Electrical Engineering – L. Piter, 2004 (in Russian).
• [12] Korn G., Korn T., Mathematical Dictionary, M. Nauka, 1970, 720 (in Russian).
• [13] Boguslawsky I.Z., Motors and Generators of Alternating Current: The Theory and investigation Methods Working in Networks with Nonlinear Elements, SPbSTU, Vol. 1, 2, 2006 (in Russian).
• [14] Boguslawsky I.Z., Кuss H., The investigations of multiphase stator winding structure with fractional number Q, Russian Electrical engineering, № 1, 2000.
• [15] Arseniev I.A., Boguslawsky I.Z., Korovkin N.V., Research Method for the Slot-Ripple EFM in Polyphase Integral Slot Winding, Proc. 2012 of the IEEE Russia North West Section, Vol. 4, 36–45.
• [16] Berger A.Ya., Synchronous Machines, L.-M. GONTI publishing, 1938 (in Russian).
• [17] Detinko F.M., Zagorodnaya G.A., Fastovskiy V.M., The Strength and Vibrations of Electrical Machines, L. Energy, 1964 (in Russian).
• [18] Boguslawsky I.Z., Generators for independent power plants: performance and design, Electrical Engineering (Archiv fuer Elektrotechnik), Springer, № 5, Berlin 2006 (in German).

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.16.263.6062