CC BY
2
УДК 621.313
В. В. Харламов, Ю. В. Москалев, А. Ю. Милютин
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
ОПТИМИЗАЦИЯ ПОЛЮСНЫХ НАКОНЕЧНИКОВ РОТОРА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ
Аннотация. В настоящее время в мире особое внимание уделяется повышению эффективности использования энергетических ресурсов, также важен бережный и рациональный расход электроэнергии. Для достижения этих целей производители электрических машин постоянно совершенствуют их конструкцию с целью увеличения энергетических показателей. Рассмотрены синхронные машины с постоянными магнитами. Они имеют широкое применение в различных областях промышленности и на транспорте, в связи с этим оптимизация конструкции данных машин с целью повышения массогабаритных и энергетических показателей является актуальной темой исследования. В статье предложен новый подход к оптимизации конструкции синхронной электрической машины с постоянными магнитами. Исследовано влияние изменения геометрических размеров дуги полюсного наконечника на величину магнитной индукции в воздушном зазоре. Сегмент между магнитами на роторе, он же полюсный наконечник, выполнен из ферромагнитного материала с заданной магнитной проницаемостью. Анализ магнитных полей проводился с помощью программы FEMM. Выполнен анализ ротора с различными геометрическими вариантами изготовления сегментов из ферромагнетика. Оценено влияние угла дуги сегментов из ферромагнитного материала на гармонический состав нормальной и тангенциальной составляющих магнитной индукции в воздушном зазоре. Амплитудные значения гармоник нормальной и тангенциальной составляющих магнитной индукции рассчитываются с использованием программы Mathcad. Сформулирован критерий оценки содержания высших гармоник индукции магнитного поля по внутренней окруж ности сердечника статора. В результате исследования определена оптимальная дуга сегментов ротора с .минимальным содержанием гармоник магнитной индукции в воздушном зазоре. Предложена последовательность действий для определения оптимальной дуги полюсных наконечников ротора с тангенциально намагниченными магнитами.
Ключевые слова: электрическая машина, постоянный магнит, магнитная индукция, ряд Фурье.
Viktor V. Kharlamov, Yuriy V. Moskalev, Alexey Yu. Milyutin
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
OPTIMIZATION OF ROTOR POLE TIPS SYNCHRONOUS MACHINE WITH PERMANENT MAGNETS
Abstract Currently, special attention is paid in the world to improving the efficiency of the use of energy resources, careful and rational consumption of electricity is also important. To achieve these goals, manufacturers of electric machines are constantly improving the design in order to increase energy performance. Synchronous machines with permanent magnets are considered. They are widely used in various fields of industry and transport, in this regard, the optimization of the design of these machines in order to increase the weight and size and energy performance is an urgent topic of research. The article presents the optimization of the design of a synchronous electric machine with permanent magnets. The influence of changes in the geometric dimensions of the pole tip arc on the magnitude ofmagnetic induction in the air gap is investigated. The segment between the magnets on the rotor, also known as the pole tip, is made of a ferromagnetic material with a given magnetic permeability. The analysis of magnetic fields was carried out using the FEMM program. The analysis ofa rotor with various geometric variants ofmanufacturing segments from a ferromagnetic is performed. The influence of the arc angle of ferromagnetic material segments on the harmonic composition of the normal and tangential components of magnetic induction in the air gap is estimated. The amplitude values of the harmonics of the normal and tangential components of magnetic induction are calculated using the Mathcad program. A criterion for estimating the content of higher harmonics of magnetic field induction along the inner circumference of the slator core is formulated. As a result of the study, the optimal arc of the rotor segments with a minimum content of magnetic induction harmonics in the air gap was found.A sequence of actions is proposed to determine the optima! arc of the rotor pole tips with tangent ially magnetized magnets.
Keywords: electric machine, permanent magnet, magnetic flux density,Fourier series.
Современное развитие всех отраслей промышленности требует применения управляемых приводов. Синхронные машины с постоянными магнитами (СМПМ) имеют преимущество по
мая т ИЗВЕСТИЯ Транссиба 113
щ
сравнению с машинами постоянного тока ввиду отсутствия коллекторно-щеточного узла, который имеет определенный ресурс и создает искрения и помехи, воздействующие на работу электронных узлов. Ведущие производители России и мира делают акцент на исследования СМПМ, которые в ряде областей уже заменили машины постоянного тока. Некоторые области использования электрических машин с постоянными магнитами приведены на рисунке I.
Рисунок I - Области применения электрических машин с постоянными магнитами
К преимуществам СМПМ можно отнести высокие энергетические и массогабаритные показатели; возможность создания большого вращающего момента; надежность за счет исключения обмотки возбуждения, скользящего токосъема, коллектора (для машин постоянного тока). Основные недостатки СМПМ: высокая стоимость из-за наличия дорогостоящих магнитов; сложность регулирования магнитного потока; наличие сильных магнитных полей магнитов усложняет процесс сборки; перегрев постоянных магнитов приводит к их размагничиванию.
Область использования СМПМ постоянно расширяется, например, тяговые двигатели рудничных электровозов, привод гребных винтов кораблей, двигатели беспилотных летательных аппаратов, кинетических накопителей энергии и др.
СМПМ является наиболее перспективной машиной в диапазоне малых и средних мощностей. Такая электрическая машина не имеет потерь на возбуждение, а малые габаритные размеры, возможность работы с высокой угловой скоростью, малый момент инерции ротора, небольшие электромеханические и электромагнитные постоянные времени позволяют реализовать энергоэффективный регулируемый электропривод [1 - 5, 7].
Применение высокоэнергетических редкоземельных постоянных магнитов при изготовлении электрических машин позволяет получать магнитные поля до 1,5 Тл в воздушном зазоре, что дает возможность выполнять машины с лучшими массогабаритными показателями, а также исключает электрические потери на возбуждение, что положительно сказывается на коэффициенте полезного действия [1].
Существуют различные варианты размещения постоянных магнитов на роторе, различают СМПМ с радиальным, радиально-тангенциальным и тангенциальным направлением намагничивания [1,6- 9].
При проектировании электрических машин часто используют оптимизационные методы. В результате оптимизации ротора с постоянными магнитами определяются геометрические размеры магнитов, размеры магнитомягких и немагнитных материалов, их размещение на роторе [9-12].
Рассмотрим различные варианты конструкции ротора на примере четырехполюсной электрической машины с тангенциальным размещением постоянных магнитов с целью определения оптимальной дуги полюсного наконечника сегмента из ферромагнитного материала. Модель четырехполюсной СМПМ в программе ГЕММ приведена на рисунке 2 (¿/-¿/-продольные оси, ¿/-¿/-поперечные оси).
114 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ни №4(56) 2023
Рисунок 2 - Модель СМПМ в программе Ь'КММ. а - сегмент из ферромагнетика; б - дуга сегмента; в - постоянный магнит; г - сердечник статора; б - втулка из немагнитного материала; е - стальной вал; ж — воздушный зазор
Конструкция ротора с тангенциальным размещением постоянных магнитов более рациональна при использовании высококоэрцитивных магнитов на основе редкоземельных материалов, которые могут быть слабочувствительны к величине немагнитного зазора в магнитной цепи [1]. Длина магнита вдоль поля невелика, так как требуемая МДС достигается за счет больших показателей напряженности магнитных полей постоянных магнитов. Относительно малые длины позволяют создавать компактные многополюсные конструкции роторов с тангенциальным намагничиванием для машин с повышенной частотой, что в свою очередь способствует снижению размера магнитов при заданной мощности бесконтактных электрических машин. Еще одна важная особенность использования конструкции с тангенциальным намагничиванием - это возможность получения с ее помощью индукции в зазоре, превышающей индукцию в магните [1].
Решение рассматриваемой оптимизационной задачи позволит обеспечить минимизацию высших гармоник магнитного поля в воздушном зазоре СМПМ и, как следствие, снижение пульсации вращающего момента, уменьшение вибрации и шума.
Необходимо отметить, что улучшение формы распределения магнитной индукции синхронных машин с обмоткой возбуждения за счет оптимизации формы полюсных наконечников длительное время применяется на практике [13]. При этом предлагаемый авторами подход отличается от других известных способов оптимизации магнитной цепи электрической машины с тангенциально намагниченными магнитами, встроенными в ротор.
При решении оптимизационной задачи изменяются полюсные наконечники сегментов из ферромагнитного материала, размещенные между постоянными магнитами на роторе (элемент б на рисунке 2).
Каждый полюсный наконечник представляет собой дугу условной окружности, проходящей через углы прямоугольных магнитов (см. рисунок 2). Различные варианты полюсных наконечников с различными длинами дуг формируются за счет изменения центрального угла окружностей (угол а), центр которых имеет возможность смещаться по продольной оси электрической машины (рисунок 3).
Для рассматриваемой модели СМПМ с заданными геометрическими размерами значения центрального угла изменяется в диапазоне от 60 до 85 так как при уменьшении значений рассматриваемого угла существенно увеличивается воздушный зазор и уменьшается магнитная индукция между полюсным наконечником ротора и сердечником статора. При значении угла более 85 ° полюсный наконечник будет пересекать внутреннюю окружность сердечника статора. В результате изменения угла дуги
Рисунок 3 - Зависимость изменения длины дуги полюсного наконечника от угла а
сегментов происходит изменение величины воздушного зазора при одинаковых размерах постоянных магнитов на роторе (суммарный объем всех магнитов и их энергия не изменяются).
Для пояснения влияния угла а на изменения величины дуги сегмента и воздушных зазоров на рисунке 4 приведены модели рассматриваемых СМПМ при а = 60 ° (рисунок 4, а) и а = 85 ° (рисунок 4, б).
Рисунок 4 - Модель СМПМ с углом дуги полюсного наконечника 60 0 (а) и 85 ° (б)
В качестве основного показателя при сравнении различных вариантов сегментов принят следующий критерий, позволяющий учесть содержание высших гармоник индукции магнитного поля по внутренней окру жности сердечника статора:
30 30
1=4 1=4
где Вт и Вм - модуль /-й гармоники нормальной и тангенциальной составляющих магнитной индукции вдоль внутренней поверхности статора СМПМ соответственно, Тл.
При использовании приведенного критерия учитывается только 30 гармоник, гак как при увеличении порядка гармоник их амплитудные значения уменьшаются, у гармоник больше 30-й амплитуда не превышает значений, которые могли бы существенно повлиять на результаты расчета.
Для двухмерной модели СМПМ (см. рисунок 1) приняты следующие размеры: внешний диаметр ротора - 100 мм, воздушный зазор изменяется в зависимости от угла дуги сегмента из ферромагнетика, внутренний диаметр сердечника статора - 102 мм, наружный диаметр сердечника статора - 160 мм. Длина окружности по внутренней расточке статора равна 320 мм. Для упрощения анализа сердечник статора принят гладким (без пазов).
Расчет магнитных полей выполнен в программе ГЕММ [14]. Материалы всех элементов магнитной цепи были заданы из библиотеки ГЕММ. В качестве магнитомягкого материала (сердечник статора и элементы ротора) использована сталь марки М-19, магниты неодимовые -Ыс1ЕеВ 40 МООе с коэрцитивной силой 979 кА/м.
Для расчета двухмерного магнитного поля в программе ГЕММ использован метод конечных элементов. При этом осуществляется аппроксимация векторного магнитного потенциала рассматриваемой магнитной цени дискретной моделью, которая строится на множестве кусочно-непрерывных функций, определенных на конечном числе подобластей - конечных элементов треугольной формы. Магнитные потенциалы каждого конечного элемента в узловых точках (в вершинах треугольников) представляются в виде линейного полинома первого порядка с постоянными в пределах этого элемента коэффициентами. При определении картины магнитного поля решается система алгебраических уравнений, определяются коэффициенты линейных полиномов всех конечных элементов и значения магнитных потенциалов в узловых точках, а также индукция и напряженность магнитного поля в этих точках.
На рисунках 5 и 6 приведены график изменения составляющих магнитной индукции вдоль внутренней поверхности сердечника статора и значения амплитуд гармоник этих составляющих для схемы ротора с углом дуги сегмента, равным 60 и 85 ° соответственно.
а о
Рисунок 5 - Графики для схемы ротора с углом дуги сегмента, равным 60 а - нормальная {В„), тангенциальная (В,) составляющие и модуль ) магнитной индукции вдоль внутренней поверхности сердечника статора; б- амплитуды гармоник нормальной (В„), тангенциальной (В,) составляющих магнитной
индукции
1.4г
Тл 1.12 0.98 0.84 0.7 0.56 0.42
г, 0 28
В 0.14 0
а о
Рисунок 6 - Графики для схемы ротора с углом дуги сегмента, равным 85 а - нормальная (В»), тангенциальная (В,) составляющие и модуль (|/?|) магнитной индукции вдоль внутренней поверхности сердечника статора; б - амплитуды гармоник нормальной (Вп), тангенциальной (В,) составляющих магнитной
индукции
Средние значения модуля магнитной индукции при « = 60 ° и 85 °равны 1,03 и 1,38 Тл соответственно. Как видно на рисунках 5 и 6, для конструкций ротора с а = 60 ° и 85 ° кривые магнитной индукции значительно отличаются от синусоидальной формы.
В результате анализа различных вариантов ротора с различными значениями длины дуги полюсных наконечников получена зависимость Г(а), приведенная на рисунке 7.
Р(а)
71,5
85
Рисунок 7 - График зависимости 17(а)
В результате анализа зависимости Р(а) (см. рисунок 7) определено, что минимальное содержание гармоник в магнитной индукции будет при а = 71,5
На рисунке 8 приведены график изменения составляющих магнитной индукции вдоль внутренней поверхности сердечника статора и значения гармоник этих составляющих для схемы ротора с углом дуги сегмента, равным 71,5
Тл
1 о
-1 В.2
—'— —^ -у— Л,
/ V f\
V г /
О 32 64.1 96.1 128.2 160.2 192.3 224.3 256.4 288.4 320
i-► ММ
а
1.2 Тл
0.96 0.84 0.72 0.6 0.48 0.36 0.24
Я 0.12
К 3.
JC _<£>_
О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 V'-«.
б
Рисунок 8 - Графики для схемы ротора с углом дуги сегмента, равным 71,5 а - нормальная (В,,), тангенциальная (В,) составляющие и модуль (|5|) магнитной индукции в воздушном зазоре; б- амплитуды гармоник нормальной (/?„), тангенциальной (Вт) составляющих магнитной индукции
Среднее значение модуля магнитной индукции при а = 71,5 ° равно 1,13 Тл. На рисунке 9 приведена картина магнитного поля при а = 71,5
1.н0е+000 1.080е+000 1.020е+000 9.600е-001 9.000е-001 8.400е-001 7.800е-001 7.200е-001 6.600е-001 6.000e-Q01 5.400е-001 4.800е-001 4.200е-001 3.б00е-001 3.000е-001 2.400е-001 1.800е-001 1.200е-001 б.000е-002
>1.200е+000
1.140е+<Ю0
1.080е+С00
1.020е+000
9.600е-001
9.000е-001
8.400е-001
7.800е-001
7.200е-001
6.600е-001
6.000е-001
5.400е-001
4.800е-001
4.200е-001
3.600е-001
3.000е-001
2.400е-001
1.800е-001
1.200е-001
<0.000е+000 : 6.000е-002 DenstyPlot: 181, Tesla
Рисунок 9 - Магнитное поле СМПМ для схемы ротора при а = 71,5 °
Как можно видеть на рисунке 9, магнитное поле четырехполюсной СМПМ является симметричным, среднее значение магнитной индукции постоянного магнита вдоль линии А-А на рисунке 9 составляет 1,12 Тл, среднее значение магнитной индукции вдоль дуги полюсного наконечника - 0,99 Тл.
Последовательность действий для определения оптимальной дуги полюсных наконечников ротора с тангенциально намагниченными магнитами:
1) определение геометрических размеров и свойств материалов активной части синхронной машины с тангенциально намагниченными магнитами на роторе;
2) составление модели синхронной машины с заданными геометрическими размерами и свойствами материалов в программе FEMM,
3) формирование различных вариантов полюсных наконечников ферромагнитных сегментов на роторе в программе FEMM„
4) расчет магнитного поля для каждого заданного варианта полюсных наконечников сегментов на роторе и определение значения целевой функции (1);
5) определение оптимальной длины дуги полюсного наконечника, при которой обеспечивается минимальное содержание высших гармоник индукции магнитного поля rio внутренней окружности сердечника статора.
Рассмотренный подход к оптимизации магнитной цепи может быть использован для синхронной машины с любым заданным числом пар полюсов с тангенциально намагниченными магнитами призматической формы на роторе.
В результате изложенного можно сделать следующие выводы:
1) предложен подход для определения оптимальной длины дуги полюсных наконечников ферромагнитных сегментов на роторе синхронной машины с тангенциально намагниченными магнитами призматической формы на роторе. При использовании рассмотренного подхода можно уменьшить содержание высших гармоник магнитной индукции по внутренней окружности сердечника статора и улучшить показатели работы СМПМ;
2) в качестве примера выполнено определение оптимальной длины дуги полюсных наконечников ротора четырехполюсной синхронной машины.
Список литературы
1. Бут, Д. А. Бесконтактные электрические машины / Д. А. Бут. - Москва : Высшая школа, 1990. - 416 с. - Текст : непосредственный.
2. Гаврилов, Р. С. Управление синхронными машинами с постоянными магнитами / Р. С. Гаврилов, Ю. Н. Мустафаев. - Санкт-Петербург : Балтийский гос. техн. ун-т, 2019. -78 с. - Текст : непосредственный.
3. Сравнительный анализ роторных систем синхронных машин на постоянных магнитах / И. В. Кириллов, Р. Г. Апальков, П. А. Борисоглебский, А. С. Иванов. - Текст : непосредственный // The scientific heritage. - 2021. - № 71. - С. 26-30.
4. Татевосян, А. А. Научные основы проектирования оптимальных конструкций тихоходных синхронных генераторов с постоянными магнитами для ветроэнергетических установок / А. А. Татевосян. - Текст : непосредственный // Омский научный вестник. - 2021. -№ 1 (175).-С. 32-38.
5. Харламов, В. В. Анализ схем размещения постоянных магнитов на роторе четырехполюсной электрической машины / В. В. Харламов, Ю. В. Москалев, Л. Е. Серкова. -Текст : непосредственный // Динамика систем, механизмов и машин / под ред. А. В. Косых. -Омск : Омский гос. техн. ун-т. - 2019. - Т. 7. - № 2. - С. 73-79.
6. Оптимизация величины неравномерного воздушного зазора синхронной машины с постоянными магнитами на роторе / В. В. Харламов, Ю. В. Москалев, А. Ю. Милютин, А. П. Попов. - Текст : непосредственный // Омский научный вестник. - 2023. - № 2 (186). -С. 112-118.
7. Krause Р.С, Wasynczuk О., Sudhoff S.D. Analysis of electric machinery and drive systems. USA : IEEE Press, 2002, 613 p.
8. Смирнов, А. Ю. Особенности конструирования и анализа высокооборотных синхронных машин с постоянными магнитами на роторе / А. Ю. Смирнов. - Текст : непосредственный // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева / под ред. А. А. Куркина. - Нижний Новгород : Нижегородский гос. техн. ун-т, 2013. -№4(101).-С. 231-235.
9. Effect of the load angle on radial and tangential magnetic forces in permanent magnet synchronous machine // researchgate.net сайт. - Текст электронный. - URL: https://www.researchgate.net/ publication/ 310828395 Effect of the load angle on radial and tangential magnetic forces in Permanent Magnet Synchronous Machines / (дата обращения: 12.07.2023).
10. Zhang X., Chengming Z., Yu J., Du P., Li L. Analytical model of magnetic field of a permanent magnet synchronous motor with a trapezoidal halbach permanent magnet array, IEEE Transactions on magnetic, 2019, vol. 55 (7), pp. 1-5.
11. Benyoucef D„ Taleb R., Helaimi M. Effect of the permanent magnets locations on the voltage by permanent magnet generator. Revue des Energies Renouvelables, 2018, vol. 21 (4), pp. 675-680.
12. Ishikawa Т., Watanabe Т., Kurita N. Effect of cleaning level on topology optimization of permanent magnet synchronous generator. IEEE Journal of Industry Applications, 2017, vol. 6 (6), pp. 416-421.
13. Вольдек, А. И. Электрические машины / А. И. Вольдек. - Ленинград : Энергия, 1978. - 832 с. - Текст : непосредственный.
2023— т ИЗВЕСТИЯ Транссиба 119
щ
14. Finite Element Method Magnetics // www.femm.info : сайт. - Текст : электронный. - URL: http://www.femm.info/ (дата обращения: 10.07.2023).
References
1. But D.A. Beskontaktnye elektricheskie mashiny [Contactless electric machines], Moscow, Higher education Publ., 1990, 416 p. (In Russian).
2. Gavrilov R.S., Mustafaev Yu.N. Uprcrvlenie sinkhronnymi mashincimi s postoiannymi magnitami [Control of synchronous machines with permanent magnets]. Saint Petersburg, Baltic State Technical University Publ., 2019, 78 p. (In Russian).
3. Kirillov I.V., Apal'kov R.G., Borisoglebskii N.A., lvanov A.S. Comparative analysis of rotor systems of synchronous permanent magnet machines. The scientific heritage, 2021, no. 71, pp. 26-30 (In Russian).
4. Tatevosian A.A. Scientific bases of designing optimal designs of low-speed synchronous generators with pennanent magnets for wind power plant. Omskii nauchnyi vestnik - Omsk Scientific Bulletin, 2021, no. 1 (175), pp. 32-38 (In Russian).
5. Kharlamov V.V., Moskalev Yu. V., Serkova L.E. Analysis of pennanent magnet placement schemes on the rotor of a four-pole electric machine. Dinamika sistem, mekhanizmov 1 mashin Dynamics of systems, mechanisms and machines, 2019, vol. 7, no. 2, pp. 73-79 (In Russian).
6. Kharlamov V.V., Moskalev Yu.V., Miliutin A.Yu., Popov A.P. Optimization of the size of the uneven air gap of a synchronous machine with permanent magnets on the rotor. Omskii nauchnyi vestnik - Omsk Scientific Bulletin, 2023, no. 2 (186), pp. 112-118 (In Russian).
7. Krause P.C, Wasynczuk O., Sudhoff S.D. Analysis of electric machinery and drive systems. USA : IEEE Press, 2002, 613 p.
8. Smirnov A.Yu. Features of the design and analysis of high-speed synchronous machines with permanent magnets on the rotor. Trudy Nizhegorodskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta int. R. E. A/ekseeva - Proceedings of the Nizhny Novgorod State Technical University named after R. E. Alekseev, 2013, no. 4 (101), pp. 231-235 (In Russian).
9. Effect of the load angle on radial and tangential magnetic forces in pennanent magnet synchronous machine. Available at: https://www.researchgate.net/ publication/ 310828395_Effect_of_the load angle on radial and tangential magnetic forces in Permanent Mag net_Synchronous_Machines / (accessed: 12.07.2023).
10. Zhang X., ChengmingZ., YuJ., DuP.,LiL. Analytical model of magnetic field of a pennanent magnet synchronous motor with a trapezoidal halbach permanent magnet anay, IEEE Transactions on magnetic, 2019, vol. 55 (7), pp. 1-5.
11. Benyoucef D., Taleb R, Helaimi M. Effect of the pennanent magnets locations on the voltage by permanent magnet generator. Revue des Energies Renouvelables, 2018, vol. 21 (4), pp. 675-680.
12. Ishikawa Т., Watanabe Т., Kurita N. Effect of cleaning level on topology optimization of permanent magnet synchronous generator. IEEE Journal of Industry Applications, 2017, vol. 6 (6), pp. 416-421.
13. Vol'dek A.I. Elektricheskie mashiny [Electric machines], Leningrad, Eenergiia Publ., 1978, 832 p. (In Russian).
14. Finite Element Method Magnetic. Available at: http://www.femm.info/ (accessed: 10.07.2023).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Харламов Виктор Васильевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Доктор техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Электрические машины и общая электротехника», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812)31-18-27.
Е-таП: [email protected]
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Kharlamov Viktor Vasilyevich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av\, Omsk, 644046, the Russian Federation.
Doctor of Sciencesin Engineering, professor, head of the department «Electric machines and electrical engineering», OSTU.
Phone:+7 (3812) 31-18-27. E-mail: hvv-omgups@mail ru
Москалев Юрий Владимирович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат техн. наук, доцент кафедры «Электрические машины и общая электротехника», ОмГУПС.
Тел.:+7 (3812) 31-18-27.
E-mail: [email protected]
Милютин Алексей Юрьевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Аспирант кафедры «Электрические машины и общая электротехника», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812)31-18-27.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Харламов, В В. Оптимизация полюсных наконечников ротора синхронной машины с постоянными магнитами / В. В. Харламов, Ю. В. Москалев, А. Ю. Милютин. - Текст: непосредственный // Известия Транссиба.-2023.-№4(56).-С. 113 - 121.
Moskalev Yuriy Vladimirovich
Omsk State Transport University (OSTU)
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, associate professor of the department «Electric machines and electrical engineering», OSTU.
Phone:+7(3812)31-18-27.
E-mail: [email protected]
Milyutin Alexey Yurevich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Postgraduate student of the department «Electric machines and electrical engineering» OSTU.
Phone:+7 (3812)31-18-27. ~
E-mail: [email protected]
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Kharlamov V.V., Moskalev Yu.V., Milyutin A.Yu. Optimization of rotor pole tips synchronous machine with permanent magnets. Journal ofTranssib Railway Studies, 2023, no. 4 (56), pp. 113-121 (In Russian).
УДК 621.314.212:620.111.3
А. А. Кузнецов, М. А. Волчанмна, А. В. Горлов
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
СРАВНЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ И ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ РАЗРЯДОВ В МАСЛЕ В ЗАДАЧАХ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Аннотация. Статья посвящена исследованию параметров электрических, акустических и визуальных сигналов, регистрируемых на экспериментальной установке, моделирующей различные дефекты силовых трансформаторов. Рассматриваются акустические сигналы, у которых амплитуда, форма, период следования различные в разные моменты времени. Данные акустические сигналы являются нестационарными.
В статье выполнен сравнительный анализ акустических сигналов и визуальных изображений высоковольтных разрядов в трансформаторном масле. Акустические сигналы в ¡шюте получены при помощи установки СЦАД-16, а визуальные изображения, соответствующие различным режимам работы трансформатора, регистрировались при помощи быстродействующей видеокамеры с высоким разрешением.
Приводится описание имитатора с расширенным набором дефектов силовых трансформаторов, встречающихся во время эксплуатации. В работе исследованы электроды различной формы, имитирующие возможные дефекты силовых трансформаторов во время эксплуатации. В качестве возможных дефектов выступают: межвнтковые замыкания и пробой на корпус бака силового трансформатора.
Произведен анализ электрических параметров различных дефектов в режимах «начальный», «стабильный» и «сильный», соответствующие различным уровням напряжения на электродах. Выполнен анализ соответствующих визуальных изображений, включающих в себя размер электрических разрядов, наличие и количественные параметры пузырьков выделяемых газов.
Полученные результаты позволят идентифицировать характерные дефекты силовых трансформаторов при их эксплуатации. Сравнение дефектных сигналов силовых трансформаторов с сигналами имитатора с расширенным набором дефектов позволят повысить достоверность диагностирования технического состояния силовых трансформаторов.
мая т ИЗВЕСТИЯ Транссиба 121
ш
