Modeliranje zasićenih sinkronih strojeva s površinskim trajnim magnetima primjenom konformnoga preslikavanja i magnetskih ekvivalentnih krugova : doktorski rad - Hanić, Ana (A. Hanić ; Fakultet elektrotehnike i računarstva, 2017)
U ovoj disertaciji predstavljena je iterativna metoda za proračun magnetskog polja u zračnom rasporu zasićenih sinkronih strojeva s površinskim trajnim magnetima bazirana na analitičko-numeričkom modelu. Visoke razine zasićenja željezne jezgre stroja utječu na harmonički sastav i amplitudu valnog oblika indukcije u zračnom rasporu, što u krajnjoj liniji ima utjecaj i na ostale proračunate veličine kao što su napon, moment, gubici itd. Analitički modeli koji pretpostavljaju beskonačno permeabilno željezo, bez obzira na svoju matematičku točnost, ne mogu opisati efekte koji nastaju zbog magnetskog zasićenja željezne jezgre te je dobar matematički opis nelinearnih magnetskih krugova nužan za precizan elektromagnetski proračun električnih strojeva. Metoda opisana u ovom radu predlaže novi pristup u kombiniranju konformnih preslikavanja i magnetskih ekvivalentnih krugova te je implementirana za proračun zasićenih strojeva s trajnim površinskim magnetima s razlomljenim i cjelobrojnim namotom. Metoda uzima u obzir nazubljenost statora i rotora, zasićenje željezne jezgre i promjenu zasićenja s položajem rotora. Uz poznatu prostornu raspodjelu vektorskog magnetskog potencijala u glatkom zračnom rasporu, konformno preslikavanje omogućava proračun raspodjele vektorskog magnetskog potencijala u mnogo kompleksnijoj geometrijskoj poddomeni kao što je nazubljeni zračni raspor. Razvijena metoda koristi računalno učinkovitu transformaciju zračnog raspora kojom se domena zračnog raspora sastavlja od niza manjih poddomena širine pola utorskoga koraka te u usporedbi s do sada razvijenim metodama za proračun rotacijskih strojeva koje koriste konformna preslikavanja i koje mogu biti računalno zahtjevne nudi veliku uštedu vremena pri proračunu. Magnetsko zasićenje željeza u modelu opisano je dodatnim strujnicama u domeni zračnog raspora, utorima i međupolnom prostoru između magneta. Te strujnice stvaraju magnetomotornu silu koja ima jednak iznos kao skalarni magnetski pad napona na željeznim dijelovima stroja. Magnetski padovi napona proračunati su koristeći metodu magnetskih ekvivalentnih krugova. Model također u obzir uzima promjenu magnetizacije magneta zbog utjecaja vanjskog magnetskog polja. Predložena metoda implementirana je na primjerima dvaju strojeva s 36 utora i 6 polova s različitim razinama zasićenja u jarmu statora i zubima. Metoda je također testirana na zasićenom stroju s 12 utora i 10 polova s razlomljenim koncentriranim namotom te stroju s 33 utora i 8 polova s razlomljenim distribuiranim namotom. Svi dobiveni rezultati uspoređeni su s rezultatima tranzijentnih simulacija metodom konačnih elemenata. Ključne riječi: elektromagnetski proračun, magnetsko zasićenje, konformno preslikavanje, magnetski ekvivalentni krug, sinkroni motor s površinskim trajnim magnetima