ВРАХУВАННЯ В CЛАБКОЗВ’ЯЗАНІЙ КОЛО-ПОЛЬОВІЙ МОДЕЛІ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА ВИТІСНЕННЯ НАВЕДЕНОГО СТРУМУ В КОЛІ  РОТОРА

І.В. Головань; О.М. Попович

doi:10.15407/techned2025.03.022

№ 3 (2025), Електромеханічне перетворення енергії

№ 3 (2025)

Електромеханічне перетворення енергії

ВРАХУВАННЯ В CЛАБКОЗВ’ЯЗАНІЙ КОЛО-ПОЛЬОВІЙ МОДЕЛІ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА ВИТІСНЕННЯ НАВЕДЕНОГО СТРУМУ В КОЛІ РОТОРА

Опубліковано 2025-04-28

https://doi.org/10.15407/techned2025.03.022

І.В. Головань⁺⁻
О.М. Попович⁺⁻

І.В. Головань

Інститут електродинаміки НАН України, пр. Берестейський, 56, Київ, 03057, Україна

https://orcid.org/0000-0002-5250-6981

О.М. Попович

Інститут електродинаміки НАН України, пр. Берестейський, 56, Київ, 03057, Україна

https://orcid.org/0000-0002-9238-5782

ARTICLE_4_PDF

Ключові слова

induction motor
current displacement effect
method
weakly coupled circuit-field model асинхронний двигун
ефект витіснення струму
метод
слабкозв’язана коло-польова модель

Як цитувати

[1]

Головань, І. і Попович, О. 2025. ВРАХУВАННЯ В CЛАБКОЗВ’ЯЗАНІЙ КОЛО-ПОЛЬОВІЙ МОДЕЛІ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА ВИТІСНЕННЯ НАВЕДЕНОГО СТРУМУ В КОЛІ РОТОРА . ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА. 3 (Квіт 2025), 022. DOI:https://doi.org/10.15407/techned2025.03.022.

Анотація

Розроблено ітераційно-параметричний метод розв'язку рівнянь слабкозв'язаної коло-польової моделі асинхронного двигуна (АД), який враховує ефект витіснення струму в роторі. Метод полягає в ітераційному розв'язанні рівнянь колової та польової математичної моделі шляхом уточнення параметрів заступної схеми АД за результатами польового аналізу та в ітераційному коригуванні розрахункового електромагнітного моменту задля врахування ефекту витіснення струму, отриманого на основі еквівалентних струмів у струмопровідних частинах ротора. Запропонований підхід дає змогу підвищити достовірність результатів моделювання електромагнітних процесів у АД в пускових режимах. Проведено верифікацію методу шляхом моделювання пускових режимів роботи АД з короткозамкненим ротором та АД з масивними феромагнітними елементами магнітопроводу, що дозволило оцінити вплив врахування ефекту витіснення струму за величиною уточнюючого моменту, яким і корегується розрахунковий електромагнітний момент колової моделі. Дослідження обгрунтувало необхідність адаптації сітки кінцевих елементів задля забезпечення точності розрахунків, коли ефект витіснення струму значно впливає на результати. Бібл. 26, табл. 1, рис. 4.

https://doi.org/10.15407/techned2025.03.022

ARTICLE_4_PDF

Посилання

Pyrhonen J., Nerg J., Kurronen P., Lauber U. High-Speed High-Output Solid-Rotor Induction-Motor Technology for Gas Compression. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2010. Vol. 57. No 1. Pp. 272-280. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2021595.

Bastos J.P.A., Sadowski N. Electromagnetic Modeling by Finite Element Method. Marcel Dekker: New York, NY, USA, 2003. 510 p. DOI: https://doi.org/10.1201/9780203911174.

Vassent E., Meunier G., Foggia A. Simulation of induction machines using complex magnetodynamic finite element method coupled with the circuit equations. IEEE Transactions on Magnetics. 1991. Vol. 27. No 5. Pp. 4246-4249. DOI: https://doi.org/10.1109/20.105039

Vaskovsky Yu.M. Field Analysis of Electric Machines. Kyiv: NTUU KPI, 2007. 192 p.(Ukr)

Pyrhonen J., Jokinen T., Hrabovcova V.P. Design of Rotating Electrical Machines. John Wiley & Sons: Hoboken, 2014. 616 p.

Carlos A.C. Wengerkievicz, Ricardo de A. Elias, Nelson J. Batistela, Nelson Sadowski, Patrick Kuo-Peng. Estimation of Three-Phase Induction Motor Equivalent Circuit Parameters from Manufacturer Catalog Data. Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications. 2017. Vol. 16. No 1. DOI: https://doi.org/10.1590/2179-10742017v16i1873.

Kopylov I.P., Klokov B.K., Moroxkin V.P., Tokarev B.F. Design of Electric Machines. Moskva: Yurait, 2011. 767 p. (Rus)

Ali W.H., Abood S.J., Sadiku M.N.O. Fundamentals of Electric Machines, CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 2019. 410 p. DOI: https://doi.org/10.1201/9780429290619.

Levy W., Landy C.F., McCulloch M.D. An accurate model for the simulation of the deep bar effect in induction motors. Transactions of the South African Institute of Electrical Engineers. 1990. Vol. 81. No 1. Pp. 38-44.

Deleanu S., Ng G., Iordache M., Galan N., Stǎnculescu M., Cazacu E. Operation analysis of a three-phase induction motor with deep rotor bars and variable parameters. International Conference and Exposition on Electrical And Power Engineering (EPE), Iasi, Romania, 20-22 October 2022. Pp. 161-166. DOI: https://doi.org/10.1109/EPE56121.2022.9959822.

Rahimpour E., Rashtchi V., Pesaran M. Parameter identification of deep-bar induction motors using genetic algorithm. Electrical Engineering. 2007. Vol. 89. Pp. 547-552. DOI: https://doi.org/10.1007/s00202-006-0039-x.

Staszak J. Solid-Rotor Induction Motor Modeling Based on Circuit Model Utilizing Fractional-Order Derivatives. Energies. 2022. Vol. 15(17). Pp. 1-16. DOI: https://doi.org/10.3390/en15176371.

Popovych, O.M., Holovan, I.V. Refinement of the analysis of operating modes of induction motors in electromechatronic systems by equivalenting their field models with circuit models. Tekhnichna elektrodynamika. 2014. No 5. Pp. 113-115. (Ukr)

Popovych, O.M., Holovan, I.V. Determination of the parameters of the induction motor equivalent circuit and their nonlinear dependencies based on field analysis results. Pratsi Instytutu elektrodynamiky NAN Ukrainy. 2012. Vyp. 31. Pp. 38-48. (Ukr)

Popovych O.M., Golovan І.V. Study of starting regimes of induction motors using equivalent parameters of quasi-3d field model. Tekhnichna Elektrodynamika. 2019. No 1. Pp. 34-37. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2019.01.034.

Golovan I., Popovych O. Circuits-Field Aproach to Mathematical Modeling of Induction Motors for the Purposes of Optimal Design. IEEE 5th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES), Kremenchuk, Ukraine, 27-30 September 2023. Pp. 1-4. DOI: https://doi.org/10.1109/MEES61502.2023.10402409.

Podoltsev A.D., Kucheriavaia I.N. Multiphysical Modeling in Electrical Engineering. Monograph. Kyiv: Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015. 305 p. (Rus)

Golovan І.V. The parametrazation method of generalized induction motor using the field analysis for design. Tekhnichna Elektrodynamika. 2019. No 5. Pp. 49-53. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2019.05.049.

Voldek A.I. Electric Machines. Textbook for Students of Higher Technical Educational Institutions. Leningrad: Energiia, 1978. 832 p. (Rus)

Repo A.-K., Niemenmaa A., Arkkio A. Estimating circuit models for a deep-bar induction motor using time harmonic finite element analysis. International Conference in Electrical Machines, Crete, Greece, September 2006. No 614. Pp. 105-112.

Ivanov-Smolenksy A.V. Electric Machines. Vol. 1: Textbook for Universities. Moskva: MEI Publishing House, 2004. 656 p. (Rus)

Zadachyn V.M., Koniushenko I.H. Numerical Methods: Textbook. Kharkiv: S. Kuznets KhNEU Publishing, 2014. 180 p. (Ukr)

Malyar V.S., Hamola O.Ye., Maday V.S. Modelling of dynamic modes of an induction electric drive at periodic load. Electrical engineering & electromechanics. 2020. No 3. Pp. 9-14. DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2020.3.02.

Popovych, O.M. Mathematical Model for the Study of Operating Modes of Induction Machines in Electromechatronic Systems. Pratsi Instytutu elektrodynamiky NAN Ukrainy. 2010. Vyp. 25. Pp. 89-97. (Ukr)

Lishchenko A.I., Lesnyk V.A., Farenyuk A.P., Druzhynin O.B. Experimental Study of Operating and Starting Characteristics of Induction Motors with a Massive Ferromagnetic Rotor. Preprint-436. Kyiv: Institute of Electrodynamics National Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, 1985. 31 p. (Rus)

Holovan I.V. Determination of Losses Caused by Higher Harmonics of the Electromagnetic Field in an Induction Motor. Pratsi Instytutu elektrodynamiky NAN Ukrainy. 2016. Vyp. 44. Pp. 82-88. (Ukr)