Komputerowe metody badania i modelowania pól elektromagnetycznych z uwzględnieniem histerezy, anizotropii oraz strat mocy



Komputerowe metody badania i modelowania pól elektromagnetycznych z uwzględnieniem histerezy, anizotropii oraz strat mocy

Równolegle z wymienionymi zagadnieniami naukowo-badawczymi prowadzone są w Zakładzie prace dotyczące wyznaczania rozkładów pól magnetycznych i prądów wirowych w obwodach magnetycznych maszyn elektrycznych i transformatorów. Prace badawcze dotyczą przede wszystkim uwzględnienia w obliczeniach histerezy i anizotropii magnetycznej blach elektrotechnicznych [1 - 5]. Podstawowym celem tych prac jest wykorzystanie modeli procesów magnesowania w analizie rozkładu pola magnetycznego i rozkładu gęstości prądów wirowych w obwodach magnetycznych. Drugim, niemniej ważnym celem jest określenie wartości strat w wybranych punktach obwodu magnetycznego dla różnych wymuszeń. Badania dotyczące procesów magnesowani prowadzone są nie tylko jako rozważania teoretyczne lecz także jako prace eksperymentalne. Opracowany został model przemagnesowania obrotowego w typowych blachach prądnicowych, sformułowane zostały równania rozkładu pola magnetycznego i pola prądów wirowych z uwzględnieniem modelu przemagnesowania obrotowego oraz opracowany został program do analizy pól trójwymiarowych z uwzględnieniem histerezy magnetycznej [6 - 13]. Badania te realizowane były również w ramach grantu „Modelowanie nieliniowości, histerezy i anizotropii w magnetowodach przetworników elektromechanicznych z wirującym polem magnetycznym”, projekt badawczy nr wniosku 2011/01/B/ST7/04479” (projekt realizowany wspólnie z Katedrą Diagnostyki Maszyn Elektrycznych). Zbudowane zostały dwa stanowiska do badań zmian pola magnetycznego w pakietach wirnika typowych silników indukcyjnych o mocach w zakresie od 5 kW do 15 kW oraz jedno stanowisko do badań kołowych próbek blach prądnicowych podczas przemagnesowania obrotowego dla dowolnych wymuszeń pola magnetycznego. W ramach tej tematyki dokonano kompleksowych pomiarów magnetycznych sześciu wybranych blach prądnicowych [14, 15, 16]. Dalsze prace zmierzają do opracowania metody obliczania strat oraz opracowania profesjonalnego programu wyznaczania rozkładu pól oraz wyznaczania strat w obwodach magnetycznych maszyn wirujących i transformatorów dla dowolnych warunków przemagnesowania.

Ważniejsze publikacje
  1. Mazgaj W.: Wyznaczanie rozkładu indukcji i gęstości prądów wirowych w ferromagnetyku z uwzględnieniem histerezy magnetycznej, Zeszyty Naukowe Pol. Warszawskiej, Elektryka, z. 111, 1999, ss. 385-393.
  2. Mazgaj W.: The influence of a frequency and material parameters on a magnetic flux and eddy currents density distribution in the ferromagnetic material. Прoблемы сoэдания и зксплуатации новых типов злектрознергетического оборудования, Российская академия наук, Выпуск 3, Санкт-Петербург, 2001, ss. 245-256.
  3. Mazgaj W.: Calculations of magnetic field distribution in 3-D systems with taking hysteresis phenomenon into account, XVII Symposium Electromagnetic Phenomena in Nonlinear Circuits, Leuven, 2002, ss. 87-90.
  4. Mazgaj W.: Properties of magnetic hysteresis models. Archives of Electrical Engineering, vol. LV No 216 – 2/2006, ss. 147-161.
  5. Mazgaj W.: Application of an exponential function for description of flux density changes in ferromagnetic materials. Archives of Electrical Engineering, vol. LV No 217-218 – 3-4/2006, ss. 223-235.
  6. Mazgaj W.: Direct calculation of flux density and eddy current density in the analysis of three- dimensional electromagnetic field. Archives of Electrical Engineering, vol. LVII No 223 – 1/2008, ss. 23-40.
  7. Mazgaj W.: Modelling of the rotational magnetization process of soft ferromagnetic materials. Archives of Electrical Engineering, vol. LVII, No 3 – 4/2008, ss. 231-243.
  8. Mazgaj W.: Wyznaczanie rozkładu pola magnetycznego w materiałach magnetycznie miękkich z uwzględnieniem histerezy i anizotropii, monografia nr 379, seria Inżynieria Elektryczna i Komputerowa, Kraków, 2010.
  9. Mazgaj W.: Modelling of rotational magnetization in anisotropic sheets, COMPEL: The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, 2011, Vol. 30 No. 3, pp. 957-967.
  10. Mazgaj W., Warzecha A.: Influence of electrical steel sheet textures on their magnetization curves. Archives of Electrical Engineering, vol. 62 (245), No 3/2013, pp. 425-437.
  11. Mazgaj W., Sobczyk T.J., Warzecha A.: Inclusion of the Model of Rotational Magnetization into Equations of Magnetic Field Distribution, Proc. of the 19th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields, 30 June – 4 July 2013, Budapest, Hungary, paper PA5-3.
  12. Mazgaj W.: Equations of 3-D Electromagnetic Field with Direct Calculation of Flux and Eddy Current Densities, Proc. of the 19th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields, 30 June – 4 July 2013, Budapest, Hungary, paper PA2-8.
  13. Mazgaj W., Warzecha A.: Influence of simplifications of a rotational magnetization model on calculation accuracy, XXIII Symposium Electromagnetic Phenomena in Nonlinear Circuits, Pilsen 2014, ss. 113-114.
  14. Warzecha A., Mazgaj W.: Magnetization measurements in circle-shaped samples of typical dynamo steel sheets, XXIII Symposium Electromagnetic Phenomena in Nonlinear Circuits, Pilsen 2014, ss. 79-80.
  15. Mazgaj W., Szular Z, Warzecha A.: Influence of magnetic anisotropy on the rotational magnetization in typical dynamo steel sheets, Zeszyty Problemowe - Maszyny Elektryczne Nr 103/2014, pp. 173-177.
  16. Banach A., Mazgaj W.: Power losses in typical dynamo steel sheets during the axial magnetization, Zeszyty Problemowe - Maszyny Elektryczne Nr 104/2014, pp. 195-199.