Search

Introduction. Three-phase inductors of a rotating magnetic field are used in grinders, separators and stirrers for the technological processing of bulk and liquid substances. This occurs in a cylindrical working chamber under the influence of ferromagnetic elements in the form of pieces of iron wire, which move together with the field. Problem. By analogy with three-phase induction motors, for the stator of inductors a concentric winding is adopted, which is a diametric single-layer winding. When moving from such motors to an inductor, its operating conditions have changed due to the significantly increased non-magnetic space inside the inductor compared to the motor clearances. The difference in the frontal parts of the phase windings has become essential for the electromagnetic parameters and the structure of the magnetic field in the inductor working chamber. Therefore, a loop shortened stator winding, which is symmetrical, can be considered as an alternative to a concentric diametric winding. Goal. The aim of the work is to compare the dimensional and electromagnetic parameters of a rotating magnetic field inductor in two versions of its three-phase winding: concentric single-layer diametrical and loop shortened two-layer. Methodology. Comparison of the windings is carried out through a detailed analysis of the geometrical parameters of their frontal parts, as well as through numerical-field calculations of the electromagnetic parameters of the inductor as a whole and the distribution of the magnetic field in its working chamber. Results. A significant difference in the geometrical parameters of the frontal parts of the two windings under inductor conditions was revealed. The loop version of the winding makes it possible to reduce the length of the winding conductor, its active resistance, as well as the reactance of its frontal dissipation. At the same time the asymmetry of the phase windings is excluded and an increase in the homogeneity of the magnetic field in the inductor working chamber is provided. Originality. The scientific novelty of the work lies in the development of a method of comparative analysis of the windings under the conditions of the rotating magnetic field inductor and in revealing the advantages of a loop shortened winding compared to the used concentric diametric winding. Practical value. The loop shortened stator winding recommended for the inductor will eliminate the asymmetry of its electromagnetic system. Thereby, the quality of its work in the technological processing of different substances is significantly increased due to ensuring the homogeneity of the magnetic field in the working chamber. At the same time, the copper conductor of the winding is still saved, and the efficiency of the inductor is also increased by reducing the power of electrical losses., Розглянутий трифазний індуктор обертового магнітного поля для технологічної обробки різних речовин. Виконаний аналіз переваг і недоліків петльової укороченої обмотки його статора, яка пропонується як альтернатива використовуваної концентричної діаметральної обмотки. Порівняння обмоток проводиться за допомогою детального аналізу геометричних параметром їх лобових частин, а також електромагнітних параметрів індуктора в цілому за допомогою чисельно-польових розрахунків. Виявлено, що петльовий варіант дозволяє зменшити активний і реактивний опори лобового розсіяння обмотки і, що найсуттєвіше, виключити несиметрію фазних обмоток, забезпечуючи підвищення однорідності магнітного поля в робочій камері індуктора.

Introduction. A rotating magnetic field three-phase inductor designed for the technological processing of various substances is considered. The processing is carried out by ferromagnetic elements in the form of pieces of iron wire moving with a magnetic field. Problem. The control problem of the concentration of ferromagnetic elements in the working chamber of the inductor is solved. This is necessary in order to replenish the chamber in time with elements that wear out but without interrupting the processing.Methodology. The proposed control method consists in observing the current of the inductor stator winding, which is carried out during its operation and does not require intervention in the technological process of processing.Results.The theoretical substantiation of the method is given and a practical calculation evaluation of its adequacy is made on the example of a specific inductor. The theory and practice of the method are based on numerical calculations of the magnetic field, electromagnetic parameters and the angular characteristics of the inductor. Practical value.The practical use of the method is to automatically determine the time of reloading the chamber with ferromagnetic elements that are worn out during the inductor operation. This increases the performance of the inductor and eliminates its downtime., Представлен метод определения концентрации ферромагнитных элементов в рабочей камере индуктора вращающегося магнитного поля, предназначенного для технологической обработки различных веществ. Метод заключается в контроле тока обмотки статора индуктора и не требует вмешательства в технологический процесс обработки. Дано теоретическое обоснование метода и проведена практическая расчетная оценка его адекватности на примере конкретного индуктора. Теория и практика метода основаны на численных расчетах магнитного поля, электромагнитных параметров и угловых характеристик индуктора. Практическое использование метода заключается в определении времени дозагрузки камеры ферромагнитными элементами, которые истираются в процессе работы индуктора.

Introduction. A computational analysis of the characteristics of an inductor of a rotating magnetic field for technological purposes is presented. The design of its stator is borrowed from a three-phase induction motor. The cylindrical cavity inside the stator is occupied by a working chamber into which a granular or liquid processed substance is loaded. The processing is carried out with elongated ferromagnetic elements moving with a magnetic field. Problem. The purpose of the article is a study of the electromagnetic, phase, and energy characteristics of an inductor at its operation under load mode with a given voltage of the stator winding. Methodology. The study is performed on the basis of numerical calculations of the magnetic field, taking into account the anisotropy of the low-magnetic medium in the working chamber. Its discrete medium is represented homogeneous with different magnetic permeabilities on mutually perpendicular axes. The technique of transition from the results of the magnetic field calculation to the electric, magnetic, phase and energy parameters of the inductor is given. This is facilitated by the electrical equivalent circuit of the stator phase winding, the equilibrium equation of its electrical quantities, vector diagrams and an iterative method for determining the current at a given voltage. Results. Mutual dependencies of a number of inductor parameters are formed into a family of characteristics exhibiting its properties in an operating mode with a changing load. Characteristics include such quantities as magnetic flux linkage of the stator winding, its current and EMF, phase shifts between them, electromagnetic torque, expended and useful power and its losses, power factor and efficiency. In this article, a feature of this mode is the stability of the stator winding voltage in the inductor. This complements the earlier studies of the inductor in the mode with stabilization of the winding current, which allows to compare these options. On the example of a test sample of an inductor, a number of its characteristics are shown, vector diagrams of its electric and magnetic quantities illustrating their mutual phase shifts are given. Practical value. The presented technique for determining the electric and magnetic quantities of the inductor and their phase relationships, and also the shown family of characteristics can contribute to increasing the design efficiency and improving the inductors of the considered type. The developed technique has the universality property, as it is capable of displaying their various circuit and constructional design parameters., Представлен расчетный анализ характеристик индуктора вращающегося магнитного поля технологического назначения. Конструкция его статора заимствована у трехфазного асинхронного двигателя. Цилиндрическая полость внутри статора занята рабочей камерой, в которую загружается сыпучее или жидкое обрабатываемое вещество. Обработка происходит движущимися с магнитным полем продолговатыми ферромагнитными элементами. Изложена методика получения электрических, магнитных и энергетических величин индуктора, основанная на численно-полевых расчетах с учетом магнитной анизотропии среды, заполняющей рабочую камеру. Взаимные зависимости ряда величин сформированы в семейство характеристик, проявляющих его свойства в рабочем режиме. В данной статье его особенностью является стабильность напряжения обмотки статора индуктора. Это дополняет проведенные ранее исследования индуктора в режиме со стабилизацией тока обмотки, что позволяет сравнить такие варианты работы. На примере тестового образца индуктора показан ряд его характеристик, приведены векторные диаграммы электрических и магнитных величин, иллюстрирующие их взаимные фазовые смещения.

The most deterministic method for calculating the variable component of the magnetic induction on the surface of the rotating rotor of a powerful turbogenerator is presented . It is based on multiposition numerical field calculations of the magnetic field under the rotor rotation and the stator winding currents change taking into account the real geometry of the electromagnetic system and the core saturation. The harmonic analysis of the separated variable component of the magnetic induction is performed at a number of points on the rotor surface in no-load and rated load modes. The conclusion is made that the classical solution of an analogous problem fails to give adequate results because of too rough assumptions. The method introduced is universal for any electric machines, modes of excitation, and geometrical structures of their design., Представлен наиболее детерминированный метод расчета переменной составляющей магнитной индукции на поверхности вращающегося ротора крупного турбогенератора. Он основан на многопозиционных численно-полевых расчетах магнитного поля при вращении ротора и изменении токов в обмотке статора с учетом реальной геометрии электромагнитной системы и насыщения магнитопровода. Выполнен гармонический анализ выделенной переменной составляющей магнитной индукции в ряде точек на поверхности ротора в режимах холостого хода и номинальной нагрузки. Сделан вывод, что классическое решение аналогичной задачи не может дать адекватных результатов ввиду слишком грубых допущений. Предложенный метод является универсальным для любых электрических машин, любых режимов возбуждения и геометрических форм их конструкции., Представлений найбільш детермінований метод розрахунку змінної складової магнітної індукції на поверхні обертового ротора крупного турбогенератора. Він заснований на багатопозиційних чисельно-польових розрахунках магнітного поля при обертанні ротора і зміні струмів в обмотці статора з урахуванням реальної геометрії електромагнітної системи і насичення магнітопроводу. Виконаний гармонійний аналіз виділеної змінної складової магнітної індукції, у низці точок на поверхні ротора в режимах неробочого ходу і номінального навантаження. Зроблений висновок, що класичне рішення аналогічної задачі не може дати адекватних результатів зважаючи на дуже грубі допущення. Запропонований метод є універсальним для будь-яких електричних машин, будь-яких режимів збудження і геометричних форм їхньої конструкції.

На основе численных расчетов вращающегося магнитного поля проведена оценка работы турбогенератора при несимметричной нагрузке. Анализируются временные функции магнитной индукции в неподвижных точках магнитной системы статора, форма и гармонический состав ЭДС его обмоток, их мощности. Результаты расчетов при несимметричной нагрузке сопоставляются с аналогичными результатами при симметричной нагрузке., На основі чисельних розрахунків обертового магнітного поля виконана оцінка роботи турбогенератора при несиметричному навантаженні. Аналізуються часові функції магнітної індукції в нерухомих точках магнітної системи статора, форма і гармонійний склад ЕРС його обмоток, їхні потужності. Результати розрахунків при несиметричному навантаженні порівнюються з аналогічними результатами при симетричному навантаженні., Purpose. Assessing the impact of load asymmetry of turbogenerator (TG) on the magnetic field distribution, on the electrical and energy processes in it based on the numerical-field analysis within the constraints regulated by the standards. Methodology. The calculation model of TG has been constructed on the method of symmetrical components of the three-phase current system. The formed asymmetric system of the currents is used for multi-position numerical calculations of rotating magnetic fields. The temporal functions of the electromagnetic quantities which are subjected to the harmonic analysis are obtained on this basis. Results. Test calculations are conducted on a three-phase 35 MW TG during his work under autonomous unbalanced loading. The analysis of the temporal functions of the magnetic induction at different points of the TG stator and also similar functions of the magnetic flux linkage, EMF phase stator windings and other variables have been executed. Originality. Problems of exploitation of turbo-generators under unbalanced loading are detected by the consideration of their electromagnetic system on the whole, but not their simplified local parts, as usual. It has been shown that the temporal functions of EMF of the phase stator windings under unbalanced loading significantly differ in shape from sine waves and from each other and contain a number of significant upper harmonics. It has been detected that the phase currents would contain not only the first but also significant upper harmonics under unbalanced loading. Practical value. Analysis of the work of TG under unbalanced loading showed the «top» level of problems of electromagnetic character. It has been established that the function of the magnetic induction at the fixed points of the magnetic system on the whole have been changed but not in principle. The temporal functions of EMF, and, hence, the voltage of the stator phase windings significantly differ in shape from sine waves and from each other, there is a considerable imbalance of active powers generated by the individual phase windings of the stator. The information provided will allow the measures to ensure a durable and reliable operation of turbo-generators.

Представлены теоретические основы расчета электромагнитных величин и их фазовых соотношений для турбогенераторов. Это реализуется путем численных расчетов магнитного поля в программном пакете FEMM. Расчеты автоматизированы посредством созданной программы на алгоритмическом языке Lua. Она управляет расчетами и организует выдачу результатов в текстовый файл. Представленный скрипт Lua универсален и может послужить прототипом аналогичного программного обеспечения для других типов электрических машин., Надані теоретичні основи розрахунку електромагнітних величин і їх фазових співвідношень для турбогенераторів. Це реалізується шляхом числових розрахунків магнітного поля у програмному середовищі пакету FEMM. Розрахунки автоматизовані за допомогою створеної програми на алгоритмічній мові Lua. Вона управляє розрахунками і організовує видачу результатів в текстовий файл. Представлений скрипт Lua є доволі універсальним і може послужити основою щодо створення аналогічного програмного забезпечення для інших типів електричних машин., The theoretical bases of calculation of electromagnetic quantities and time-phase relationship are presented for the turbo-generators. This is done by numerical calculations of the magnetic field in the software environment package FEMM (Finite Element Method Magnetics). A program which controls calculations and organizes the issuance of the results to a text file is created on the algorithmic language Lua. The program is universal in terms of a turbo-generator models, as well as steady-state modes of their work with a minimum of input data. The exciting current of the rotor and the phase currents of three-phase stator winding in accordance with their initial phase are given for the calculation of the magnetic field. The key function for the analysis of electromagnetic parameters is the calculated angular function of the magnetic flux phase stator winding. The expansion in the harmonic series is carried out and amplitude and initial phase are received for this function. Next, the phase EMF and voltage, phase shifts between all values, active power, electromagnetic torque, the magnetic flux in the gap and other parameters are determined. The presented Lua script is a prototype for a similar calculation software of electric machines of other types.

Attention is paid to the popular FEMM (Finite Element Method Magnetics) program which is effective in the numerical calculations of the magnetic fields of electrical machines. The principles of the automated calculations providing the analysis of the dynamics of electromagnetic processes in turbo-generators are presented. This is realized in the form of a script on the algorithmic language Lua integrated with FEMM. The temporal functions of electromagnetic quantities are obtained by multi-position calculations of the magnetic field with ensuring its rotation together with the turbo-generator rotor. The developed program is universal in terms of the geometry and dimensions of turbo-generators, as well as the modes of their work with a minimum of input data in numerical form. This paper shows "extraction" of discrete temporal functions: the magnetic flux linkage of the phase stator winding; forces acting on the current-carrying and ferromagnetic elements of the structure; the magnetic induction at the fixed points; electromagnetic moment. This list can be expanded as part of the created program, as well as the use of the program can be extended to other types of electrical machines. The obtaining of a change period of any functions is provided by rotating the rotor to 60°., Представлены принципы автоматизированных расчетов в программной среде пакета FEMM для анализа динамики электромагнитных процессов в турбогенераторах. Это реализовано в виде скрипта на алгоритмическом языке Lua. Временные функции электромагнитных величин получаются посредством многопозиционных расчетов магнитного поля с обеспечением его вращения вместе с ротором турбогенератора., Представлені принципи автоматизованих розрахунків у програмному середовищі пакету FEMM для аналізу динаміки електромагнітних процесів в турбогенераторах. Це реалізовано у вигляді скрипта на алгоритмічній мові Lua. Часові функції електромагнітних величин отримуються за допомогою багатопозиційних розрахунків магнітного поля із забезпеченням його обертання разом із ротором турбогенератора.

На основе численных расчетов вращающегося магнитного поля проведена оценка турбогенератора в случаях укороченной и диаметральной обмотки статора. Сравниваемыми параметрами являются форма и гармонический состав ЭДС этой обмотки, переменная составляющая магнитного поля на поверхности ротора, пульсации электромагнитного момента., On the basis of numerical calculations of rotating magnetic field, a turbogenerator is evaluated for cases of a shortened stator winding and a diametric one. The parameters compared are the shape and harmonic composition of the winding EMF, the alternating component of the magnetic field on the rotor surface, and the electromagnetic torque ripple., На основі чисельних розрахунків магнітного поля, що обертається, проведена оцінка турбогенератора у випадках укороченої і діаметральної обмотки статора. Порівнюваними параметрами є форма і гармонійний склад ЕРС цієї обмотки, змінна складова магнітного поля на поверхні ротора, пульсації електромагнітного моменту.

The method of calculation of the magnetic field alternating component at the surface of the rotating rotor of turbo generator is presented. It is based on multiposition of the numerical calculations of the magnetic field with the rotor turns and changes of currents in the stator winding. Discrete time functions of the alternating component of the magnetic induction are selected in points of the surface . The harmonic analysis is conducted for them. The developed method is universal in terms of excitation modes, designs and the magnetic core saturation. The theory is confirmed by computational researches in the no-load and short circuit modes of large turbo generator. In it, the alternating component of the magnetic induction on the rotor surface in the short-circuit mode is much greater than in the no-load mode. Values and harmonic composition of the alternating component of the magnetic induction differ substantially at different points of the rotor surface. Harmonics are ponderable in the range from the level determined by the phase structure of stator winding to the level determined by the tooth structure of its core. The results obtained are qualitatively fit into the classical notion of oscillatory processes of the magnetic field on the rotor surface, but now the value and harmonic composition of the alternating component of the magnetic induction receive adequate numerical filling. The result of work can be used for designing of a turbogenerators and other synchronous machines., Представлен численно-полевой метод расчета переменной составляющей магнитного поля на поверхности вращающегося ротора турбогенератора. Он основан на многопозиционных расчетах магнитного поля с поворотами ротора и изменениями токов в обмотке статора. В фиксированных точках поверхности выделяется переменная составляющая магнитной индукции и для ее временной функции выполнен гармонический анализ. Разработанный метод универсален с точки зрения режимов возбуждения, конструкции и насыщения магнитопровода. Теоретические основы апробированы расчетными исследованиями в режимах холостого хода и короткого замыкания турбогенератора., Подано чисельно-польовий метод розрахунку змінної складової магнітного поля на поверхні обертового ротора турбогенератора. Він заснований на багатопозиційних розрахунках магнітного поля з поворотами ротора і зміною струмів в обмотці статора. У фіксованих точках поверхні формуються часові функції змінної складової магнітної індукції і для них виконується гармонійний аналіз. Розроблений метод є універсальним з погляду режимів збудження, конструкції і насичення магнітопроводу. Теоретичні основи апробовані розрахунковими дослідженнями в режимах неробочого ходу і короткого замикання турбогенератора.

Подані принцип і результати чисельно-польового аналізу різних режимів збудження і видів реакції якоря турбогенератора. Показані вибір чинників збудження магнітного поля і метод визначення на його основі магнітного потокозчеплення, ЕРС і фазових співвідношень між ними і струмами. Представлені картини магнітних полів у всіх режимах, а також поданий принцип побудови відповідних векторних діаграм. Виконані дослідження можуть бути основою вдосконалення проектування турбогенераторів і інших електричних машин., Представлены принцип и результаты численно-полевого анализа разных режимов возбуждения и видов реакции якоря турбогенератора. Показаны выбор факторов возбуждения магнитного поля и метод определения на его основе магнитного потокосцепления, ЭДС и фазовых соотношений между ними и токами. Представлены картины магнитных полей во всех режимах, а также дан принцип построения соответствующих векторных диаграмм. Проведенные исследования могут быть основой совершенствования проектирования турбогенераторов и других электрических машин., Principle and the numerical field analysis results of the different excitation modes and of the different types of the armature reaction of powerful turbogenerator are presented. A selection of the the magnetic field excitation factors in the idle mode, the rated load and short-circuit, as well as those specific modes that are characterized by longitudinal demagnetizing and magnetizing and more cross-reaction of the armature excitation of the magnetic field only the stator winding along the longitudinal and transverse axes of the rotor is shown. The principle, which allows by the results of the magnetic field calculation in each mode to determine the key electromagnetic values (magnetic flux and EMF) and the phase relationship between them and the currents is considered. The pictures of the magnetic fields are graphically presented in all modes, and the principle of the corresponding vector diagrams construction is also presented on the basis of calculation of these fields. In the original received vector diagrams it is possible to identify qualitatively and quantitatively the share and role of the magnetic field of the rotor and the stator magnetic field. The conducted research can be the basis for improving the system of study, analysis and design of turbogenerators and other electric machines because the considered method of analysis of magnetic fields is quite universal

Представлен наиболее детерминированный метод расчета переменной составляющей магнитной индукции на поверхности вращающегося ротора крупного турбогенератора. Он основан на многопозиционных численно-полевых расчетах магнитного поля при вращении ротора и изменении токов в обмотке статора с учетом реальной геометрии электромагнитной системы и насыщения магнитопровода. Выполнен гармонический анализ выделенной переменной составляющей магнитной индукции в ряде точек на поверхности ротора в режимах холостого хода и номинальной нагрузки. Сделан вывод, что классическое решение аналогичной задачи не может дать адекватных результатов ввиду слишком грубых допущений. Предложенный метод является универсальным для любых электрических машин, любых режимов возбуждения и геометрических форм их конструкции. The most determinate method for calculating the variable component of the magnetic induction at the surface of the rotating rotor of a turbogenerator is presented. It is based on the numerical field calculation of the magnetic field during rotation of the rotor and the changing currents in the stator winding. These take into account the real geometry and the saturation of the electromagnetic system. The harmonic analysis of dedicated variable component of the magnetic induction is executed in a number of points on the surface of rotor in the modes of no-load and nominal load. It is concluded that the classical solution of a similar problem may not give adequate results because too rough assumptions. The proposed method is universal for any electric machines all modes of excitation and the geometrical forms of their constructions

Представлен численно-полевой метод расчета переменной составляющей магнитного поля на поверхности вращающегося ротора турбогенератора. Он основан на многопозиционных расчетах магнитного поля с поворотами ротора и изменениями токов в обмотке статора. В фиксированных точках поверхности выделяется переменная составляющая магнитной индукции и для ее временной функции выполнен гармонический анализ. Разработанный метод универсален с точки зрения режимов возбуждения, конструкции и насыщения магнитопровода. Теоретические основы апробированы расчетными исследованиями в режимах холостого хода и короткого замыкания турбогенератора. The method of calculating the alternating component of the magnetic field at the surface of the rotating rotor of a turbogenerator is presented. It is based on multiposition numerical calculations of the magnetic field with the turns of rotor and changes of currents in the stator winding. Discrete time functions of the alternating component of the magnetic induction are selected in points of the surface. For them, the harmonic analysis is conducted. The developed method is universal in terms of modes of excitation, designs and saturation of the magnetic core. The theory is confirmed by computational researches in the modes of no-load and short circuit of a large turbogenerator. In it, the alternating component of the magnetic induction on the rotor surface in the short-circuit mode is on an order of magnitude greater than in the no-load mode. Values and harmonic composition of the alternating component of the magnetic induction differ substantially at different points of the rotor surface. Harmonics are ponderable in the range from the level determined by the phase structure of stator winding to the level determined by the tooth structure of its core. The results obtained are qualitatively fit into the classical notion of oscillatory processes of the magnetic field on the rotor surface, but now the value and harmonic composition of the alternating component of the mag-netic induction are received adequate numerical filling. The result of work can be used for designing of a turbogenerators and other synchronous machines

Представлены варианты метода численно-полевого гармонического анализа электромагнитных величин, связанных с обмотками переменного тока электрических машин. На основе наиболее детерминированного метода, построенного на использовании вращающегося магнитного поля и временной функции магнитного потокосцепления, проведено тестирование других методов, в том числе – классического метода гармонического анализа. The variants of method are presented the numeral-field harmonic analysis of electromagnetic sizes, related to winding of alternating current of electric machines. On the basis of the most determined method, built on the use of revolved magnetic-field and temporal function of magnetic linkage, testing of other methods is conducted, including - classic method of harmonic analysis

Решается задача численного расчета магнитного поля в режиме нагрузки турбогенератора, когда необходимо обеспечить заданные его выходные параметры: напряжение, ток и коэффициент мощности. Предложен эффективный алгоритм быстро сходящегося итерационного процесса, в ходе которого находятся ток возбуждения и временная фаза токов обмотки статора, а также показана численно-полевая подготовка начальных значений этих величин. A turbogenerator magnetic field numerical calculation problem is solved for the turbogenerator load conditions with control of its specified output parameters: voltage, current, and power factor. An efficient algorithm of fast-convergent iterative process to compute excitation current and temporal phase of the stator winding currents is introduced, numerical-field preparation of the initial values of the target parameters shown

В историко-современном аспекте представлена информация о кафедре электрических машин Национального технического университета «Харьковский политехнический институт», а также об этом университете. In historical and modern aspects information is presented about the department of electric machines of the National technical university the «Kharkov polytechnical institute», and also about this university

Представлен наиболее детерминированный метод гармонического анализа временных функций ЭДС в электрических машинах. Он основан на численных расчетах вращающихся магнитных полей и использовании мгновенных значений магнитного потокосцепления. Этим методом проведен сравнительный гармонический анализ ЭДС в трехфазной обмотке для двух турбогенераторов, отличающихся числом пазов статора, в режимах холостого хода и нагрузки. The most determined method of harmonic analysis of temporal functions is presented EMF in electric machines. He is based on the numeral calculations of the revolved magnetic fields and use of instantaneous values of magnetic linkage. Conducted this method comparative harmonic analysis EMF in a three-phase winding for two turbogenerators, different a number slots of stators in the modes of on load and loading

Представлены результаты тестового расчета трехмерного магнитного поля турбогенератора в режиме холостого хода. Расчет проведен численным методом с учетом реальной конструкции турбогенератора при использовании пакета программ Maxwell 11. Results of test calculation of a three-dimensional magnetic field of a turbogenerator in an idling mode are presented. Calculation is spent by a numerical method taking into account a real design of a turbogenerator at use of a pas-Siberian salmon of programs Maxwell 11

Представлен линейный импульсный электродвигатель, возбуждающий слабые сейсмоколебания при поиске полезных ископаемых. Сформулирована его математическая модель, соответствующая режиму ударного силового импульса. Разработан алгоритм для численной реализации этой модели и показан пример его расчетного использования. A linear impulsive electric motor, creating small seismic oscillations for a search of minerals, is presented. His mathematical model, which corresponds to the shock power impulse mode, is formulated. The algorithm is developed for numeral realization of this model and the example of his calculation use is shown

Представлена система направлений токов в обмотках турбогенератора, которая позволяет получать на основе численных расчетов магнитных полей согласованные фазовые – временные и пространственные соотношения совокупности электромагнитных величин, характеризующих его работу. The system of directions of currents in the windings of turbogenerator is presented for the numeral calculations of the magnetic fields. It allows to get the coordinated phase – temporal and spatial correlations of aggregate of electromagnetic sizes characterizing the work of turbogenerator

Рассмотрены варианты схем включения обмоток реактора и якоря линейного электродвигателя, ударно воздействующего на грунт при поиске полезных ископаемых. Схемы сравниваются посредством расчетов импульсного режима работы двигателя на основе сформулированных математических моделей. Их особенность – нелинейные двух- и трехпараметрические функции дифференциальных индуктивных параметров обмоток и электромагнитной силы взаимодействия реактора и якоря. Variants of reactor and armature windings connection diagrams for a linear electric motor of percussion action on ground under exploration are considered. The connection diagrams are compared by means of the motor pulsed operation computation on the basis of formulated mathematical models. Their feature is nonlinear two- and three-parameter functions of the windings differential inductive parameters and electromagnetic force of the reactor and the armature interaction

Представлены математическая модель трехфазного асинхронного двигателя и алгоритм ее реализации применительно к виртуальному исследовательскому стенду этого двигателя. Показаны схема и графическая модель стенда, а также рабочие характеристики двигателя, полученные в виртуальной лаборатории, в которой он расположен. Three-phase asynchronous motor mathematical model and its realization algorithm for research virtual bench have been considered. Principal schematic and graphical model of the research bench and also performance characteristic of the motor placed in the virtual laboratory has been obtained

Представлены математическая модель двигателя постоянного тока и алгоритм ее реализации применительно к виртуальному исследовательскому стенду этого двигателя. Показаны схема и графическая модель стенда, а также рабочие характеристики двигателя, полученные в виртуальной лаборатории, в которой он расположен. Direct current motor mathematical model and its realization algorithm for research virtual bench have been considered. Principal schematic and graphical model of the research bench and also performance characteristic of the motor placed in the virtual laboratory has been obtained

Construction of linear impulse motor, the structure of its electric power schematic, and also electric replacement schematic have been presented. On this background non-linear system of differential equations which present motor functioning has been assembled. This system includes aggregation of associated electromagnetic and mechanical parameters. The most complex function is the function of magnetic flux linkage, which depends on mutual displacement of motor armature and motor reactor

Рассмотрены структура и параметры магнитного поля в линейном импульсном электродинамическом двигателе для источников сейсмоколебаний, отличающемся цилиндрической электромагнитной системой и сильным насыщением магнитопровода. Показаны изменения магнитного поля, происходящие при изменении МДС обмоток якоря и реактора, изменении их взаимного положения, а также эффективность ферромагнитных сердечников сравнением с вариантом, когда они отсутствует. A structure and parameters of the magnetic field is considered in a linear impulsive electrodynamics motor for the sources of seismic vibrations. An motor differs the cylindrical electromagnetic system and its strong magnetic saturation. The changes of the magnetic field, what is going on at the change of MMF of windings of anchor and reactor, are shown, at the change of their mutual position. Efficiency of ferromagnetic mandrels is exposed comparing to the variant, when they absent

Изложен принцип анализа режима нагрузки турбогенератора посредством численного расчета магнитного поля. Одним из результатов этого является ток возбуждения при заданных параметрах на выходе обмотки статора. Магнитное поле в режиме нагрузки рассчитывается в поперечном сечении турбогенератора, но при этом учитываются активное сопротивление обмотки статора и индуктивное сопротивление ее лобового рассеяния. The principle of analysis of the turbogenerator’s loading mode by means of the numeral magnetic field’s calculation, is presented. The one of its results is the current of excitation in case of set parameters on the output of stator’s windings. The magnetic field in the loading mode is calculated in the turbogenerator’s cross-section, but the active resistance of stator’s windings and the inductive resistance of its frontal parts is taken into account

Рассмотрены силовые взаимодействия в линейном импульсном электродинамическом двигателе для невзрывных источников сейсмоколебаний, отличающемся цилиндрической электромагнитной системой и ее сильным насыщением. Выявлен вклад в общую тяговую силу составляющих электродинамического и магнитного происхождения, а также характер изменения сил в зависимости от взаимного положения якоря и реактора и еще от МДС их обмоток. Force interactions in impulse linear electrodynamics motor for the sources of seismic vibrations are considered. This motor differs by its cylindrical electromagnetic system and its strong magnetic saturation. Contribution of electrodynamics and magnetic constituents to general traction force has been developed. Forces changes nature depending on mutual position of armature and reactor and also from MMF of their windings defined

Излагаются основные вопросы теории и проектирования линейных импульсных электродинамических двигателей для невзрывных сейсмоисточников. Определены критерии применения электродинамических и электромагнитных линейных импульсных электродвигателей в невзрывных сейсмоисточниках в зависимости от параметров силового импульса. Установлена оптимальная длительность импульса силового воздействия. The basic problems of theory and designing of linear impulsive electrodynamics electromotors for the unexplosive sources of seismic vibrations are expounded. Applicable criteria for electrodynamics and electromagnetic linear impulsive electric motors were determined in such kind of sources depending on the parameters of power impulse. Optimum duration of power impulse influence was established

Рассмотрены общие возможности и проблемы использования программы FEMM (Finite Element Method Magnetics), размещенной на сайте http://femm.berlios.de. Тестирование программы проведено на примере электрической машины сложной конструкции посредством сопоставления расчетных и экспериментальных данных. Предложен практический вариант преодоления одной из выявленных проблем расчета магнитного поля, что связано с необходимостью учета разнородных осевых длин участков магнитопровода электрических машин. General capabilities and problems of application of FEMM (Finite Element Method Magnetics) program located at http://femm.berlios.de are analyzed. The program testing is con-ducted using an electrical machine of elaborate design by means of analytical and experimental data comparison. A practical way of overcoming of one of the magnetic field computation problems revealed is suggested, which consists in taking into consideration dissimilar axial lengths of electrical machine core sections

На підставі системного підходу проведений аналіз основних понять та характеристик обертових електричних машин, що визначаються державними стандартами. Виявлено, що стандарти не корелюють між собою і з базовими. Зроблений висновок, що структуру, зміст, дефініції понять стандартів треба переробити, щоб вони відповідали сучасному стану розвитку електричних машин.

На основе численных расчетов вращающихся магнитных полей турбогенератора и использования мгновенных значений магнитного потокосцепления определены временные функции ЭДС его трехфазной обмотки и проведен гармонический анализ этих ЭДС в различных расчетных режимах. Numerical computations of rotating magnetic fields of a turbogenerator are applied to evaluating time functions of the turbogenerator three-phase winding EMF using instantaneous magnetic linkage values, harmonic analysis of these EMF accomplished in various rated conditions

Задача расчета вихревых токов и добавочных потерь мощности в сегментах крайнего пакета сердечника статора решается численным методом с учетом реальной конструкции турбогенератора в целом и его элементов. Проводится анализ распределения указанных потерь по площади и толщине сегментного пакета в двух вариантах его выполнения. A problem of calculating eddy currents and added power losses in turbogenerator stator end core-lamination stack segments is solved via a numerical method taking into account existing design of both a turbogenerator in large and its elements. The mentioned losses distribution over the segment pack area and thickness is analyzed for two versions of its structure

Представлена методика и результаты численного расчета магнитного поля в торцевой зоне турбогенератора в режиме нагрузки. Это делается как наложением магнитных полей обмоток статора и ротора, так и непосредственным расчетом при совместном действии обмоток с учетом насыщения магнитопровода. Для смещения осей намагничивания обмоток данные готовятся посредством расчетов магнитного поля в поперечном сечении турбогенератора. The paper presents a technique and results of numerical calculations of magnetic field in a turbogenerator end region in load mode. The field calculations are performed both via superposition of separate stator and rotor windings magnetic fields and directly for the windings co-action taking into account the turbogenerator magnetic core saturation. For the windings magnetization axes displacement, data are obtained via calculations of magnetic field in the turbogenerator cross-section

Изложена методика поверочного электромагнитного расчета турбогенератора со сверхпроводниковыми обмотками ротора и статора, а также с внешним сверхпроводящим экраном. Методика основана на численных расчетах магнитного поля обмотки возбуждения и фазы обмотки статора. Принцип определения ряда электромагнитных параметров показан на примере сверхпроводникового генератора мощностью 500 МВт. The paper presents a technique for check-up calculating electromagnetic characteristics of a turbogenerator with superconducting rotor and stator windings and an outer superconducting shield. The technique is based on numerical computations of magnetic field of the excitation winding and a phase of the stator winding. The mechanism of determining a number of electromagnetic parameters is illustrated with electromagnetic calculations of a 500 MW superconducting generator