الگوی پویای کشش نامتعادل مغناطیسی ماشین القایی رتور سیم پیچی شده در شرایط ناهم محوری رتور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو دکتری، دانشکده فنی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 دانشیار، گروه برق، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

3 دانشیار، دانشکده فنی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

در این مقاله یک الگوی پویای فضای حالت برای ماشین القایی رتور سیم‌پیچی ارائه شده است. در الگو ارائه شده اثر هارمونیک‌های فضایی چگالی شار فاصله هوایی با لحاظ توزیع غیر‌سینوسی سیم‌پیچ‌های رتور و استاتور لحاظ شده است. همچنین ناهم‌محوری استاتیکی رتور در مدل پیشنهادی درنظر گرفته شده است. افزون بر متغیرهای جریان سیم‌پیچ‌ها و گشتاور الکترومغناطیسی، مدل پیشنهادی توانایی پیش‌بینی مولفه‌های کشش نامتعادل شعاعی را نیز دارد. از آن‌جایی که هدف مدل‌سازی استفاده از آن در شبیه‌سازی‌های دینامیکی ماشین می‌باشد، به‌منظور تسریع در زمان شبیه‌سازی یک تابع ایستایی برحسب متغیرهای حالت برای کشش نامتعادل مغناطیسی ارائه شده است. مولفه‌های این تابع استاتیکی همانند اندوکتانس‌ها از تحلیل مغناطیسی ماشین به‌دست آمده​اند. اگرچه برای یافتن تابع ارائه شده از تانسور تنش ماکسول استفاده شده است، در به‌دست آوردن کشش نامتعادل شعاعی نیاز به محاسبه چگالی شار و انتگرال‌گیری از فشار مغناطیسی برای یافتن نیرو نمی​باشد. در نهایت مدل ارائه شده با روش تحلیل‌گذرای اجزای محدود تایید شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Dynamic Modeling of Unbalanced Magnetic Pull in Eccentric Wound Rotor Induction Machine

نویسندگان [English]

  • A. Khalili 1
  • S. Taghipour Boroujeni 2
  • A. Rabiei 3
1 PhD Student, Faculty of Engineering, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
2 Associate Professor, Department of Electrical Engineering, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
3 Associate Professor, Faculty of Engineering, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
چکیده [English]

In this paper, a dynamic model is provided to obtain the waveform of the unbalanced magnetic force in the wound rotor induction machines with static eccentricity. The provided dynamic model is based on the voltage state-space equations of the coupled circuits in the eccentric induction machine. In the model the slotting effect and saturation is neglected and the slot ampere turn is distributed on the slot opening. To avoid computation of the air gap flux density and evade of magnetic pressure integration in each time-step of Runge-Kutta computations and consequently reducing the computation time of dynamic simulations, a static function of the stator and rotor windings’ currents are proposed for computation of the unbalanced magnetic force. The parameter of the proposed function is obtained by analyzing the air gap field density by using winding function theory. Finally, the waveform of the unbalanced magnetic force of the eccentric induction machine is obtained and verified by time-stepping finite elemnt analysis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dynamic Simulation
  • Wound Rotor Induction Machine
  • State-Space
  • Static Eccentricity
  • Time-Stepping Finite Element Analysis
  • Unbalanced Magnetic Pull

مراجع

[1]     J. Faiz, B. M. Ebrahimi, B. Akin, H. A. Toliyat, “Finite-Element Transient Analysis of Induction Motors Under Mixed Eccentricity Fault,” IEEE Trans. Magn., vol. 44, no. 1, Jan. 2008, pp 66-74.##
[2]     L. Alberti, N. Bianchi, S. Taghipour Boroujeni, “Finite element estimation of induction motor parameters for sensorless applications,” COMPEL, Vol. 31 No. 1, pp. 191-205.##
[3]     X. Luo, Y. Liao, H. Toliyat, A. El-Antably, and T. A. Lipo, “Multiple coupled circuit modeling of induction machines,” IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 31, pp. 311–318, Mar./Apr. 1995.##
[4]     G. M. Joksimovic, M. D. Durovic, J. Penman, and N. Arthur, "Dynamic simulation of dynamic eccentricity in induction machines-winding function approach," IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 15, no. 2, pp. 143-148, 2000##
[5]     G. M. Joksimović, "Dynamic simulation of cage induction machine with air gap eccentricity," IEE Proceedings-Electric Power Applications, vol. 152, no. 4, pp. 803-811, 2005 H. R.##
[6]     Akbari, S. Sadeghi, A. H. Isfahani, “calculation of inductances of induction machines under axial non-uniformity conditions,” Elec. Eng., VOL. 60, NO. 3, 2009, 149–154##
[7]     C. Di, X. Bao, H. Wang, Q. Lv., and Y. He, “Modeling and Analysis of Unbalanced Magnetic Pull in Cage Induction Motors with Curved Dynamic Eccentricity,” IEEE Trans. Magn., vol. 51, no. 8, Aug. 2015, pp 1-7.##
[8]     H. A. Toliyat, M. S. Arefeen, and A. G. Parlos, "A method for dynamic simulation of air-gap eccentricity in induction machines," IEEE transactions on industry applications, vol. 32, no. 4, pp. 910-918, 1996.##
[9]     K. Sheibani, S. Taghipour Boroujeni, G. Arab Markede, “Analytical Modeling of Eccentric SPM Vernier Machine,” Journal of Applied Electromagnetics Vol. 7, No.2, 2020 (in persion).##              
[10]  A. Burakov and A. Arkkio, "Comparison of the unbalanced magnetic pull mitigation by the parallel paths in the stator and rotor windings," IEEE Transactions on Magnetics, vol. 43, no. 12, pp. 4083-4088, 2007.##
[11]  D. G. Dorrell, “Sources and characteristics of unbalanced magnetic pull in three-phase cage induction motors with axial-varying rotor eccentricity,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 47, no. 1, pp. 12-24, Jan./Feb. 2011.##
[12]  D. G. Dorrell and O. Kayani, "Measurement and Calculation of Unbalanced Magnetic Pull in Wound Rotor Induction Machine," Magnetics, IEEE Transactions on, vol. 50, no. 11, pp. 1-4, 2014.##
[13]  T.A. Lipo, “Analysis of Synchronous machines,” CRC Press, 2nd edition, 2012.##
الکترومغناطیس کاربردی
دوره 9، شماره 1 - شماره پیاپی 22
شماره پیاپی 22، دوفصلنامه بهار و تابستان
اردیبهشت 1400
صفحه 17-25

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 فروردین 1399
  • تاریخ بازنگری: 25 شهریور 1399
  • تاریخ پذیرش: 02 مهر 1399
  • تاریخ انتشار: 01 اردیبهشت 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار