Polowe metody wyznaczania parametrów elektromagnetycznych modeli obwodowych maszyn elektrycznych

Abstract

Parametrami elektromagnetycznymi modeli obwodowych maszyn elektrycznych są współczynniki funkcji aproksymujących związki strumieniowo-prądowe, nazywane charakterystykami uzwojeń. Wygodnym narzędziem do ich wyznaczania zarówno zakresie liniowym, jak i w nieliniowym, są komercyjne pakiety polowe. Związki pomiędzy obwodowym i polowym modelem wynikają z porównania wzorów określających koenergię pola magnetycznego poprzez wielkości obwodowe i polowe. W pracy przedstawiono przegląd metod wyznaczania strumieni skojarzonych uzwojeń względem prądów i współrzędnej mechanicznej. Całkowite strumienie skojarzone mogą być obliczanie na podstawie rozkładu potencjału wektorowego w przekrojach uzwojeń lub na podstawie wartości energii i koenergii pola globalnego. Strumienie rozproszenia otrzymuje się w analogiczny sposób na podstawie pola wyznaczonego w wydzielonych fragmentach obwodu magnetycznego. Metody te są wystarczająco dokładne dla modeli monoharmonicznych. Metoda bazująca na rozkładzie wektora indukcji pola w szczelinie powietrznej jest dedykowana dla modeli wieloharmonicznych. Przykłady obliczeń są zawarte w przytoczonej literaturze.

Electromagnetic parameters of circuit models of electric machines are the coefficients of the functions approximating the relations between linked fluxes and currents of independent windings (Fig. 1). The field packages (using FEM method) are a suitable tool for calculation of the relations named as non-linear characteristic of the windings. It is the first step of an identification performed for the models of AC machines taking into account a non-linearity of magnetic circuit. The models contain the functions of linked fluxes related to the reduced number of the current variables. It is possible when the main flux and leakage fluxes are treated separately. The relation-ships between field model and circuit model issue from the comparison of the field formula and circuit formula defined the co-energy of magnetic field. The paper presents review of procedures calculating the linked fluxes of windings in respect to the currents and the rotor position. The complete linked fluxes can be calculate based on the distribution of magnetic vector potential in the cross-sections of the windings (14). Alternatively the values of the energy and co-energy of the total field can be used, (15), (19). The leakage fluxes are calculated analogously based on the field calculating in an isolated parts of the magnetic circuit. The procedures are quite accurate for the mono-harmonic circuit models. The method used the magnetic flux density distribution in air-gap is convenient for multi-harmonic models (24). The examples of calculations are included in references.