ДОСЛІДЖЕННЯ ФІЗИЧНИХ ПРОЦЕСІВ В ШИХТОВАНИХ МАГНІТОПРОВОДАХ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН

В.В.  Чумак; М.А. Коваленко; Є.О. Троценко; Є.С.  Ігнатюк; А.С. Стулішенко

doi:10.20535/1813-5420.4.2021.257267

Автор(и)

В.В. Чумак Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-8401-7931
М.А. Коваленко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-5602-2001
Є.О. Троценко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-9379-0061
Є.С. Ігнатюк Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-4675-8728
А.С. Стулішенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-9982-9246

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2021.257267

Ключові слова:

електричні машини, міжлистова ізоляція, діагностика магнітопроводу

Анотація

Метою роботи є використання швидкоплинних процесів для виявлення дефектів міжлистової ізоляції шихтованих магнітопроводів електричних машин. Порушення міжлистової ізоляції викликає підвищені вихрові струми як наслідок підвищені втрати та інтегральні то локальні перегріви в тілі магнітопроводу.В статті розроблено математичну польову модель розподілу індукції в тороїдальному зубчастому магнітопроводі асинхронного двигуна серії 4АА63В4У3 0,37 кВт при накладенні на спинку осердя силової обмотки яка живиться від джерела напруги високої частоти в діапазоні. Проведено експериментальне дослідження втрат в магнітопроводі і розподіл втрат на вихрові струми та на перемагнічування (гістерезис).

При проектуванні електричної машини її робочі характеристики, оптимальні режими роботи, тепловий стан та багато інших факторів розраховуються використовуючи номінальні значення параметрів сталі, обмоток та загалом усіх матеріалів, які використовуються у машині. Проте, ці матеріали не завжди мають заявлені характеристики і якість. Наприклад під час виготовленні та штампування листів електротехнічної сталі вона зазнає значного рівня впливу, який певним чином впливає на її характеристики. До того ж, навіть якщо припустити, що під час виробництва всі етапи виготовлення матеріалу прийшли бездоганно, стан і як наслідок параметри матеріалів та ЕМ в цілому змінюються під час експлуатації в результаті аварійних ситуацій або навіть простого старіння і зносу.

Тож зважаючи на ці факти, стає зрозуміло, що під час запланованих чи незапланованих ремонтних робіт має сенс перевіряти стан матеріалів, ізоляції, оскільки від їх стану залежить допустимі навантаження, температурний режим і т.п. Зокрема стан магнітопроводу значною мірою визначає температуру навколо провідників в пазах і як результат визначає скільки реально прослужить обмотки на відміну від зазначеного терміну експлуатації та номінальної потужності на якій варто використовувати цю ЕМ.

Поняття стан магнітопроводу можна розділити на стан електротехнічної сталі та стан її ізоляції. Перша складова досить слабо змінюється під час експлуатації та загалом викликана “старінням” сталі якщо не брати до уваги якісь серйозні пошкодження в результаті аварійних ситуацій, проте вона може бути порушена під час виготовлення. А ось саме друга складова зазнає значного впливу під час експлуатації і значним чином визначає якість магнітопроводу в цілому.

Посилання

F. Ossart, E. Hug, O. Hubert, C. Buvat, and R. Billardon, “Effect of punching on electrical steels: Experimental and numerical coupled analysis,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 36, pp. 3137 –3140, Sept. 2000.

A. Kedous-Lebouc, B. Cornut, J. C. Perrier, P. ManfA˜c , and T. Chevalier, “Punching influence on magnetic properties of the stator teeth of an induction motor,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 254-255, pp. 124 – 126, 2003.

Григорян С.С., Айвазян К.Э., Гаспарян Л.А. Влияние усилий прессования на электромагнитные характеристики сердечников статоров. – М.: Электротехника, 1974. – 22-26 с.

Chumak V.V., Kovalenko M.A., Ihnatiuk Y.S., Distribution of magnetic induction in laminated magnetic core with intersheet insulation control, International scientific and technical journal "Modern problems of electrical engineering and automation", 2021.

M. Mu, Q. Li, D. J. Gilham, F. C. Lee, and K. D. T. Ngo, “New Core Loss Measurement Method for High-Frequency Magnetic Materials,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 29, no. 8, pp. 4374–4381, Aug. 2014.

J. Mühlethaler, J. Biela, J. W. Kolar, A. Ecklebe, J. Muhlethaler, J. Biela, J. W. Kolar, and A. Ecklebe, “Core losses under the DC bias condition based on steinmetz parameters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 2, pp. 953–963, Feb. 2012.

Magnetic Materials—Part 4: Part 4: Methods of measurement of D.C. magnetic properties of magnetically soft materials, IEC 60404-4, 2008.

Magnetic Materials—Part 3: Methods of Measurement of the Magnetic Properties of Electrical Strip and Sheet by Means of a Single Sheet Tester, IEC 60404-3, 2010.

C. Steinmetz, “On the law of hysteresis (originally published in 1892),” Proceedings of the IEEE, vol. 72, no. 2, pp. 197–221, 1984.

Y. Guo, J. G. Zhu, J. Zhong, H. Lu, and J. X. Jin, “Measurement and modeling of rotational core losses of soft magnetic materials used in electrical machines: a review,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 44, no. 2, pp. 279–291, 2008.

Кравчик А.Э. Асинхронные двигатели серии 4А. Москва. "Энергоиздат" 1982 – 504 с.

Ламмиранер Йржи, Штафль Милош, Вихревые токи, Энергия 1967, 208 с.