Development of method to calculate the distribution of the magnetic field, currents and losses in transposed bars of armature winding

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This paper describes a method to calculate the distribution of the magnetic field, currents and losses in the slot parts of electrical machines armature winding bars. The method is based on finite-element-analysis modelling of the AC magnetic field in 2D formulation with an associated electrical circuit using the ELCUT software suite. The method assumes ideal transposition of the strands along the length of the slot portion of the bar, and considers the features of the machine slot geometry and arrangement of the winding in the armature slots. The electrical circuit simulates the connection of the strands in the armature winding considering their positions along the bar length. A comparative analysis of the results obtained from the dedicated numerical studies allowed to evaluate the impact on the calculation results from different conditions such as the position of transposed strands along the length of the machine and the need to consider the presence of the simulated rotor. The analysis was carried out by comparing the power performances, i.e. the ohmic and stray losses and their ratio. This method could be recommended for calculating of the losses of transposed AC windings in the design and analysis of electrical machines.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. F. Kadi-Ogly

AAEM JSC

Email: nikolay.korovkin@gmail.com
Russian Federation, Saint-Petersburg

N. V. Korovkin

Peter the Great St.-Petersburg Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: nikolay.korovkin@gmail.com
Russian Federation, Saint-Petersburg

I. V. Ilin

Peter the Great St.-Petersburg Polytechnic University

Email: nikolay.korovkin@gmail.com
Russian Federation, Saint-Petersburg

References

  1. Haldemann J. Transposition in Stator Bars of Large Turbogenerators, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 19, Nr 3, Sept., 2004, pp. 555–560.
  2. Бобков Ю.А. Метод исследования транспозиции проводников стержня обмотки статора по обобщенным схемам. Электричество, 1987. № 8.
  3. ELCUT: Моделирование электромагнитных, тепловых и упругих полей методом конечных элементов. Версия 6.6. Руководство пользователя / ООО “Тор”. – [б. м.]: Издательские решения, 2023. 290 с.
  4. Титов В.В., Хуторецкий Г.М. и др. Турбогенераторы. Расчет и конструкция. Л.: Энергия, Ленинградское отделение, 1967. – 895 с.
  5. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Уч-к для вузов. Том 3. 4-е изд. / К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. СПб.: Питер, 2003. 377 с.: ил.
  6. Смирнов А.Ю. Анализ магнитоэлектрических машин с преобразованием энергии на высшей гармонике поля якоря. Электричество, 2014. № 9, с. 60–65.
  7. Каппес А.Д., Апросин К.И. Исследование процессов в синхронных генераторах при внутренних коротких замыканиях. Электричество, 2020. № 9, с. 45–53.
  8. Грачев П.Ю., Табачинский А.С. Применение метода конечных элементов для расчета активного сопротивления обмоток электрических машин, Электричество, 2019. № 12, с. 35–41.
  9. Бутырин П.А., Дубицкий С.Д., Коровкин Н.В. Численное моделирование электромагнитных полей: мультифизические задачи, инструментарий и обучение. Электричество, 2019. № 6, с. 51–58.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Geometric model of the anchor slot, boundary conditions, domain discretization.

Download (174KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Equivalent circuit of the anchor rod for setting extraneous currents in conductors.

Download (29KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Model of numerical experiment.

Download (859KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Electrical diagram of ELCUT for setting field sources.

Download (491KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Result of numerical experiment 1. Distribution of magnetic field and total current density.

Download (276KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Result of numerical experiment 2. Distribution of magnetic field and total current density.

Download (272KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Model in ELCUT.

Download (435KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Distribution of magnetic field and effective value of current density in the rod conductors.

Download (238KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Model taking into account the influence of the rotor.

Download (178KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Result of numerical experiment 3. Distribution of magnetic field and total current density.

Download (365KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Result of numerical experiment 3. Assessment of the degree of influence of the air gap.

Download (93KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».