ОЦІНКА РІВНЯ ДЕФЕКТНОСТІ ШИХТОВАНИХ МАГНІТОПРОВОДІВ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН ВИСОКОЧАСТОТНИМИ МЕТОДАМИ

В. В. Чумак; О. Л. Тимощук; Є. С. Ігнатюк; А. С. Стулішенко

В. В. Чумак Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» https://orcid.org/0000-0001-8401-7931
О. Л. Тимощук Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» https://orcid.org/0000-0003-1863-3095
Є. С. Ігнатюк Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» https://orcid.org/0000-0002-4675-8728
А. С. Стулішенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» https://orcid.org/0000-0001-9982-9246

Ключові слова: висока частота, генератор високої частоти, поверхневий ефект, питомі втрати, розподілення втрат, вихровий струм, розподіл магнітної індукції

Анотація

Анотація - під час роботи електричної машини з шихтованими магнітопроводом, без пошкоджень, на частоті 50 Гц, основну складову втрат в активній сталі визначають втрати на гістерезис. При появі дефектів міжлистової ізоляції з'являється додатковий контур замикання вихрових струмів, що призводить до збільшення загальних магнітних втрат на перемагнічування, також перегріву магнітопроводу і машини в цілому. Втрати на вихрові струми зростають пропорційно квадрату частоти, в той час, коли втрати на гістерезис залишаються майже незмінними. Раніше відомі методи для контролю якості набраних сердечників вимагають багато часу і необхідних технічних навичок персоналу, тому питання спрощення визначення якості міжлистової ізоляції шихтованих магнітопроводів електричних машин є актуальним.

У даній статті експериментальним шляхом були визначені питомі втрати в досліджуваних дефектних і бездефектних магнітопроводах однієї серії, але різного габариту.

За допомогою польових методів в математичному пакеті COMSOL розраховано розподіл магнітної індукції при застосуванні нормативних методів випробувань магнітопроводу. Це дало можливість показати шляхи протікання магнітного потоку і визначити усереднену площу активної сталі при випробуваннях. Також на основі готової математичної моделі розраховано розподіл індукції по товщині листа на різних частотах в тому числі при впливі скін ефекту. На основі результатів розподілу втрат були побудовані залежності втрат на гістерезис і вихрові струми в магнітопроводах з дефектною і бездефектною ізоляцією.

Запропоновано метод оцінки розвиненості контуру паразитних вихрових струмів високочастотними впливами при врахуванні поверхневого ефекту в шихтованих магнітопроводах електричних машин тороїдальної форми.

Посилання

1. V. J. Thottuvelil T.G. Wilson, and HA Owen Jr, “High-frequency measurement techniques for magnetic cores,” Power Electron. IEEE Trans., vol. 5, no. 1, pp. 41–53, 1990.
2. 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.
3. 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.
4. H. Kosai, Z. Turgut, and J. Scofield, “Experimental Investigation of DC-Bias Related Core Losses in a Boost Inductor,” IEEE Trans. Magn., vol. 49, no. 7, pp. 4168–4171, Jul. 2013.
5. B. Carsten, “Why the Magnetics Designer Should Measure Core Loss; with a Survey of Loss Measurement Techniques and a Low Cost, High Accuracy Alternative,” in Proc. Power Convers. Intell. Motion, pp. 163–179, 1995.
6. A. Van den Bossche, V. Valchev, and G. Georgiev, “Measurement and loss model of ferrites with non-sinusoidal waveforms,” in IEEE 35th Annual Power Electronics Specialists Conference (PESC), vol. 6, 2004, pp. 4814–4818.
7. H. Jordan, “Die ferromagnetischen konstanten für schwache wechselfelder,” Elektrische Nachrichtentechnik, vol. 1, p. 8, 1924.
8. R. Boll, Weichmagnetische Werkstoffe, 4th ed. Vacuumschmelze GmbH, Hanau, Germany, 1990, ISBN: 3800915464.
9. R. H. Pry and C. P. Bean, “Calculation of the energy loss in magnetic sheet materials using a domain model,” Journal of Applied Physics, vol. 29, no. 3, pp. 532–533, 1958.