Застосування гібридного збудження в двигуні постійного струму для привода транспортних валків у металургійній промисловості
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-3944.2023.1.08Ключові слова:
двигун постійного струму середньої потужності, гібридне збудження, метод скінченних елементів, постійні магніти Nd-Fe-B, розташування магнітів на осерді головного полюса, магнітний потік збудженняАнотація
Переваги, що надає застосування гібридного збудження, замість традиційного електромагнітного, спонукало авторів на оцінку можливості його застосування для двигунів постійного струму середньої потужності. Дослідження виконувалося з використанням математичного моделювання магнітного поля двигуна постійного струму типу Д812М, призначеного для привода транспортних валків. Умовою дослідження було збереження незмінними габаритів двигуна, його обмоток збудження та додаткових полюсів. Для розрахунків магнітного поля використовувалася програма FEMM, що базується на методі скінченних елементів. Проаналізовано вплив місця розташування постійного магніту на осерді головного полюса на величину магнітного потоку збудження, що ним наводиться. Встановлено, що застосування гібридного збудження дозволяє підвищити магнітний потік збудження на 11 %. При цьому зменшується струмове навантаження обмотки збудження та зменшуються електричні втрати на збудження. Найкращим варіантом розташування постійного магніту, за критерієм максимуму магнітного потоку збудження, є його розташування на полюсному наконечнику осердя головного полюса уздовж повітряного проміжку. Отримані результати дозволять проєктувальникам двигунів постійного струму з гібридним збудженням уникнути хибних рішень при подальшому дослідженні та розробці вказаних двигунів.
Посилання
Electric Motor Market Size, Share & COVID-19 Impact Analysis, By Motor Type (AC Motor, DC Motor, Hermetic Motor), By Power Output (Fractional Horsepower (Up to 1HP), Integral Horsepower (Above 1HP)), By Voltage (Up to 1kV, 1kV - 6.6kV, Above 6.6kV), By Application (Industrial Machinery, Motor Vehicles, HVAC Equipment, Electrical Appliances, Others), By End-User (Industrial, Commercial, Residential, Agriculture, Transportation) and Regional Forecast, 2021-2028. Fortune Business Insights. https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/electric-motor-market-100752.
Zhao Wang. Research on Simulation of Electromagnetic Field of DC Motor Based on Finite Element Analysis. Journal of Physics: Conference Series, 2020, 1549, 052102, pp. 1-7. doi: 10.1088/1742-6596/1549/5/052102.
Havd'o I. R. Otsinka stiykosti do rozmahnichuvannya dvyhuna postiynoho strumu zi zbudzhennyam vid postiynykh mahnitiv [Evaluation of resistance to demagnetization of a direct current motor with excitation from permanent magnets]. Elektroenerhetychni ta elektromekhanichni systemy. 2020, vol. 2, no. 1, pp. 36–42. doi: 10.23939/sepes2020.01. 036.
Salah. I. S. Tnatin, Seliman A. Mohamed and Fatma R. M. Abdalati. Experimental and simulation study of a permanent magnet dc motor at a study state. Al-mukhtar journal of engineering research, 2017, vol. 1, no. 11, pp. 1-11. Available from: http://mjer.omu.edu.ly/volume-1-1-9-2017.
Tarvirdilu–Asl R., Zeinali R. & Ertan H. B. An approach for performance prediction of saturated brushed permanent magnet direct current (DC) motor from physical dimensions. Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, 2022, vol. 30, no. 1, pp. 127-139. doi: 10.3906/elk-2008-10.
Mörée, G.; Leijon, M. Overview of Hybrid Excitation in Electrical Machines. Energies, 2022, vol. 15, no. 19: 7254. doi: 10.3390/ en15197254.
Produkty ta rishennya: Dvyhuny postiynoho strumu SIMOTICS DC. (Ofitsiynyy sayt DP «Simens Ukrayina»). Available at: https://new.siemens.com/ua/uk/produkty/tekhnolohiyi-pryvodiv/elektrodvyhuny/dvyhuny-postiynoho-strumu.html. (accessed 04.05.2023).
Products: DC motor. (Official site ABB Motors and Mechanical Inc.) Available at: https://www.baldor.com/brands/baldor-reliance/products/dc-motors/integral-hp-and-rpm-iii. (accessed 04.05.2023).
Bolognesi P, Bruno O. & Papini F. Analysis of a hybrid excitation DC motor. 2008 18th International Conference on Electrical Machines, Vilamoura, Portugal, 2008, pp. 1-6. doi: 10.1109/ ICELMACH.2008.4800143.
Wang Y., Deng Z. Hybrid Excitation Topologies and Control Strategies of Stator Permanent Magnet Machines for DC Power System. IEEE Trans. Ind. Electron. 2012, vol. 59, no. 12, pp. 4601-4616. doi: 10.1109/TIE.2012.2183842.
Bolognesi P., Papini F. & Taponecco L. Hybrid-excitation DC machines as highly reliable generators for ram air turbines. 2009 35th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics, Porto, Portugal, 2009, pp. 2569-2574. doi: 10.1109/IECON.2009. 5415239.
Chen Guan Rong, Hsiao Horng Ching, Hsiao Chun Yu. Three-Dimensional Finite-Element Analysis and Optimal Design of Hybrid-Excitation DC Brush Motor for Automotive Engine Start Applications. IEEJ Journal of Industry Applications, 2023, vol. 12, no. 1, pp. 65-72. doi: 10.1541/ieejjia.22004507.
Orlov A. D. Modernizatsiya dvyhuna postiynoho strumu paralel'noho zbudzhennya potuzhnistyu 17 kVt dlya pryvoda obertannya valkiv [Modernization of the 17 kW parallel excitation DC motor for the roll rotation drive]. [Elektronnyy resurs]. kvalifikatsiyna robota osvitn'o-kvalifikatsiynoho rivnya mahistr Orlov Artem Dmytrovych. nauk. kerivnyk Shayda V. P. Natsional'nyy tekhnichnyy universytet "Kharkivs'kyy politekhnichnyy instytut". E-M220A.07. Kharkiv, 2021, 124 p.
Elektrodvyhuny postiynoho strumu kranovo-metalurhichni typu D12M-D812M: produktsiya. (Ofitsiynyy sayt AT «Elektromashyna»). Available at: https://electromashina.com.ua/ pdf/catalog/65-69_Д12М-Д812М.pdf. (accessed 04.05.2023).
Meeker D. Finite Element Method Magnetics. Version 4.2. User’s Manual, September 26, 2006. http://femm.berlios.de.
Milyih V.I., Dzenis S.E. Chislenno-polevoy analiz effektivnosti ekstsentrisiteta zazora pod glavnyimi polyusami v dvigatele postoyannogo toka s posledovatelnyim vozbuzhdeniem [Numerical-field analysis of the efficiency of the eccentricity of the gap under the main poles in a DC motor with series excitation]. Visnyk NTU «KhPI». Seriya: Elektrychni mashyny ta elektromekhanichne peretvorennya enerhiyi. 2018, vol. 5 no. 128, pp. 4–13.
Milyih V. I., Dzenis S. E. Sravnitelnyiy chislenno-polevoy analiz moschnosti magnitnyih poter v dvigatele postoyannogo toka [Comparative numerical field analysis of the power of magnetic losses in a DC motor]. Tekhnichna elektrodynamika. 2019, vol. 2. pp. 23–33. doi: 10.15407/ techned2019.02.023.
Kostenko, Ivan. Improvement of the Method of Calculation of Mechanical Characteristics of a Traction Motor of Direct Current with Combined Excitation. Technology Audit and Production Reserves, 2018, vol. 4, no. 1, pp. 4-10. doi:10.15587/2312-8372.2018.141384.
Produktsiya ta posluhy: Postiyni mahnity na osnovi splavu Nd-Fe-B. (Ofitsiynyy sayt TOV NVF «Polyus-N», Ukrayina). Available at: http://www.polus-n.com/post_magn.html. (accessed 04.05.2023).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
