Моделирование электромагнитного поля мощной электрической машины
https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-2-130-142
Аннотация
С помощью математического и физического моделирования получены сведения о распределении электромагнитного поля в торцевой зоне мощного турбогенератора. На основе сравнения осевой составляющей магнитной индукции на поверхности крайнего пакета сердечника статора масштабной физической и математической моделей с данными натурного эксперимента сделаны выводы о достоверности полученных результатов. Данные моделирования и натурного эксперимента соответствуют одному и тому же турбогенератору, что позволяет оценивать корректность построения математической модели. Показано, что физическое моделирование дает возможность оценить закономерности распределения электромагнитного поля (без получения точных количественных показателей) и может использоваться для качественного сравнения эффективности различных конструктивных решений торцевой зоны статора. Однако такие модели не нашли широкого применения, поскольку для формирования содержательных и достаточно подробных выводов относительно параметров и характеристик объекта требуется проведение многочисленных исследований, конструкции торцевой зоны мощных генераторов сложны, а вычисление трехмерных моделей является трудоемким и даже при современной компьютерной технике связано с рядом упрощающих факторов. При математическом моделировании применен последовательный логический переход от простой модели центральной части машины к более сложной модели торцевой зоны с использованием предварительных результатов, что позволяет получить данные о распределении электромагнитного поля в сложных областях. С помощью специализированного программного обеспечения создана достаточно гибкая в плане модификации отдельных составляющих модель, характеризующаяся доступностью, наглядностью и неограниченными возможностями для экспериментирования, в том числе прогнозирования ситуаций, которые ранее не встречались или могут дать непредсказуемый результат.
Об авторах
Д. И. ХвалинУкраина
Киев
О. Г. Кенсицкий
Украина
Адрес для переписки: Кенсицкий Олег Георгиевич – Институт электродинамики Национальной академии наук Украины, просп. Победы, 56, 03057, г. Киев, Украина. Тел.: +38 044 366-26-25
ied1@ied.org.ua
К. А. Кобзарь
Украина
Харьков
Список литературы
1. Вознесенский, А. С. Компьютерные методы в научных исследованиях. Ч. 2: Компьютерное моделирование физических объектов и процессов горного производства / А. С. Вознесенский. М.: МГГУ, 2011. 107 с.
2. Менжинский, А. Б. Разработка и анализ математических моделей генераторов линейного и возвратно-поступательного типов с электромагнитным возбуждением / А. Б. Менжинский, А. Н. Малашин, Ю. В. Суходолов // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 2. С. 118–128. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-2-118-128.
3. Постников, И. М. Электромагнитные и тепловые процессы в концевых частях мощных турбогенераторов / И. М. Постников, Л. Я. Станиславский, Г. Г. Счастливый. Киев: Наук. думка, 1971. 360 с.
4. Кенсицький, О. Г. Електромагнітне поле у торцевій зоні турбогенератора при зміні реактивного навантаження / О. Г. Кенсицький, Д. І. Хвалін // Технічна електродинаміка. 2018. № 1. С. 62–68.
5. Турбогенераторы. Расчет и конструкция / В. В. Титов [и др.]. Л.: Энергия, 1967. 896 с.
6. COMSOL Multiphysics Modeling and Simulation Software [Electronic resource]. Mode of access: http://www.comsol.com/.
7. Eddy Current Analysis in the Stator End Structures of Large Capacity Turbine Generators / M. Fujita [et al.] // International Conference on Electrical Machines and Systems, Nov., 2009. Tokyo, 2009. P. 1−6. https://doi.org/10.1109/ICEMS.2009.5382938.
8. Кенсицкий, О. Г. Математическая модель совместного расчета электромагнитного поля и нагревов торцевой зоны мощного турбогенератора / О. Г. Кенсицкий, Д. И. Хвалин, К. А. Кобзарь // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 1. С. 37–46. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-1-37-46.
9. Веников, В. А. Физическое моделирование электрических систем / В. А. Веников, А. В. Иванов-Смоленский. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1956. 359 с.
10. Експериментальні дослідження ефективності екранів зубцево-пазової конструкції статорів турбогенераторів / О. І. Титко [та ін.] // Праці Ін-ту електродинаміки НАН України. 2017. Вип. 46. С. 34–42.
11. Дослідження розподілу електромагнітного поля та температури в торцевій зоні осердя статора турбогенератора / О. Г. Кенсицький [та ін.] // Праці Ін-ту електродинаміки НАН України. 2018. Вип 51. С. 47–53.
Рецензия
Для цитирования:
Хвалин Д.И., Кенсицкий О.Г., Кобзарь К.А. Моделирование электромагнитного поля мощной электрической машины. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2021;64(2):130-142. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-2-130-142
For citation:
Hvalin D.I., Kensytskyi O.H., Kobzar K.O. Simulation of Electromagnetic Field of a Powerful Electrical Machine. ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2021;64(2):130-142. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-2-130-142