Определение составляющих потерь в стали магнитопроводов электрических машин

Рассмотрено разделение полных потерь в электротехнической стали магнитопроводов электрических машин на три составляющие: гистерезисную, вихретоковую классическую и вихретоковую аномальную. Решение этой технической проблемы позволит эффективно проектировать и конструировать электрические машины с магнитопроводами, имеющими низкие магнитные потери. Данное разделение связано с трудоёмкими измерениями на специальном оборудовании и выполняется с большими погрешностями. Предложены два метода определения потерь в стали, основанные на известных зависимостях указанных составляющих потерь от частоты перемагничивания и температуры – соответственно методы трёх частот и трёх температур. В этих методах составляющие определяют по результатам трёх опытов холостого хода при трёх частотах или трёх температурах сердечников электрических машин. С использованием результатов измерений активных мощностей, затраченных на нагрев сердечника, рассчитаны мощности гистерезисных, вихретоковых классических и аномальных потерь. Результаты экспериментов, проведённых методами трёх частот и трёх температур, хорошо согласуются друг с другом, что подтверждает адекватность методов и возможность их применения на практике. Проанализированы достоинства и трудности реализации каждого метода. Методы можно применять для эффективной минимизации потерь в стали электрических машин.

1. Bertotti G. IEEE Transactions on Magnetics, 1988, vol. 24, no. 1, pp. 621–630. https://doi.org/10.1109/20.43994

2. Плотников С. М. Методика определения оптим альной толщины листов магнитопроводов электрических машин ваттметровым методом // Метрология. 2021. № 3. С. 35–47. https://doi.org/10.32446/0132-4713.2021-3-35-47

3. Плотников С. М., Колмаков О. В. Минимизация потерь в магнитопроводе за счет оптимальной толщины пластин // JARiTS. 2020. № 19. С. 39–42. https://doi.org/10.26160/2474-5901-2020-19-39-42

4. Hajipour E., Vakilian M., Ghafouri M. International Transaction of Electrical and Computer Engineers System, 2014, vol. 2, no. 1, pp. 34–38. https://doi.org/10.12691/iteces-2-1-6

5. Плотников С. М. Анализ методов определения потерь в магнитопроводе трансформатора // Измерительная техника. 2022. № 1. С. 52–57. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-1-52-57

6. De Campos M. F. et al. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2006, vol. 301, pp. 94–99. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2005.06.014

7. Chen Y., Pillay P. Conference Record of the 2002 IEEE Industry Applications Conference. 37th IAS Annual Meeting, 2002, vol. 2, pp. 759–766. https://doi.org/10.1109/IAS.2002.1042645

8. Li H., Wang L., Li J., Zhang J. IEEE Access, 2020, vol. 8, pp. 204847–204854. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3037112

9. Лобанов М. Л., Редикульцев А. А., Зорина М. А. Металлофизика материалов для машиностроения. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та. 2019. 144 с.

10. Плотников С. М., Щеголева Т. В. Уточнение коэффициента Штейнмеца для стали сердечника трансформатора // Электричество. 2023. № 4. С. 73–78. https://doi.org/10.24160/0013-5380-2023-4-73-78

11. Плотников С. М. Определение магнитных потерь в трансформаторе ваттметрическим методом // Известия вузов. Электромеханика. 2020. Т. 63. № 5. С. 27–31. https://doi.org/10.17213/0136-3360-2020-5-27-31

12. Xue S. et al. IEEE Transactions on Magnetics, 2018, vol. 54, no. 1, pp. 1–10. https://doi.org/10.1109/TMAG.2017.2755593

13. Chen J. et al. IEEE Transactions on Magnetics, 2015, vol. 51, no. 11, pp. 1–4. https://doi.org/10.1109/TMAG.2015.2432081

14. Takahashi N., Morishita M., Miyagi D. IEEE Transactions on Magnetics, 2010, vol. 46, no. 2, pp. 548–551. https://doi.org/10.1109/TMAG.2009.2033122

15. Yan Zhou, Ai-ming Sun, IET Power Electronics, 2016, vol. 9, iss. 3, pp. 529–535. https://doi.org/10.1049/iet-pel.2015.0146

16. Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы. Л.: Энергоатомиздат, 1985. 304 с.

17. Способ определения магнитных потерь в стали магнитопровода: пат. RU 2750134 C1 / Плотников С. М. // Изобретения. Полезные модели. 2021. № 18.

18. Kim Y.-T. et al. Journal of Electrical Engineering and Technology, 2013, vol. 8, iss. 6, pp. 1409–1414. https://doi.org/10.5370/JEET.2013.8.6.1409

19. Плотников С. М. Оценка погрешностей ваттметрового метода определения магнитных потерь в трансформаторах // Измерительная техника. 2021. № 3. С. 40–44. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-3-40-44