W ramach realizacji zadania nr 5: „Napędy krytyczne przeznaczone dla systemów pokładowych statków powietrznych i pojazdów elektrycznych” przeprowadzono prace naukowo-badawcze, których wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Energies (IF: 2.707, 140 pkt MNiSW).
Marek Gołębiowski, Lesław Gołębiowski, Andrzej Smoleń, Damian Mazur; Direct Consideration of Eddy Current Losses in Laminated Magnetic Cores in Finite Element Method (FEM) Calculations Using the Laplace Transform, Energies 2020, 13(5), 1174; https://doi.org/10.3390/en13051174
Abstrakt:
W poniższym artykule przedstawiono procedurę obliczeniową umożliwiającą symulację stanów dynamicznych maszyn elektrycznych z laminowanym rdzeniem magnetycznym, z bezpośrednim uwzględnieniem strat wiroprądowych. Prezentowane podejście umożliwia znaczącą redukcję złożoności obliczeniowej procesu symulacji. Weryfikacja poprawności uzyskanych danych opiera się na szczegółowym bilansie energii i mocy w badanym układzie. Poprawność uzyskanych wyników potwierdzono również poprzez porównanie ich z wynikami zawartymi w normach opisujących straty w blachach laminowanych. Prezentowane podejście opiera się na wyrażeniu zastępczej przenikalności elektrycznej blach transformatorowych za pomocą obwodów RC lub RL. Impedancje tych obwodów traktowane są jako transmitancja filtrów Infinite Impulse Response (IIR) zmiennej Laplace'a. W tej formie są one implementowane w bezpośrednich obliczeniach dynamiki maszyn elektrycznych opartych na modelach polowo-obwodowych, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES). W ten sposób przedstawiamy metodę uwzględniania strat prądów wirowych w obwodach metalowych laminowanych dławików lub transformatorów, podczas obliczeń metodą elementów skończonych, z filtrem IIR w dziedzinie zmiennej s transformaty Laplace'a. Straty prądów wirowych są bezpośrednio uwzględniane w procesie obliczeniowym. Mają więc bezpośredni wpływ na przebiegi stanów przejściowych. Jednak użycie zmiennej Laplace'a s spowodowało nadmierny wzrost liczby zmiennych stanu, a ogólna wydajność obliczeniowa prezentowanej metody jest na tyle niska, że można ją wykorzystać w procesie symulacji stanów dynamicznych maszyn elektrycznych o stosunkowo dużej liczbie elementów w modelu FE.
