Wpływ efektu zbliżeniowego i naskórkowości na straty mocy w uzwojeniu silnika elektrycznego

In this paper three-dimensional (3D) and two-dimensional (2D) finite element analysis was applied to calculate copper losses and iron losses in the armature winding at high frequency sinusoidal current. To demonstrate the amount of copper loss resistance ratio of ac resistance and dc resistance was calculated. This paper focuses on the ac copper loss caused by circulating current effects in electrical machines. There are two different phenomena that lead to additional ac losses. First is a skin effect and the second one is the proximity effect. A skin effect is the tendency for high-frequency current to flowon the external surface of a conductor and can be mitigated through the use smaller conductor strands. The proximity effect is the tendency for current to flow in other undesirable patterns that form localised current loops or concentrated distributions due to the presence of a magnetic field generated by nearby conductors [10, 11].

W artykule przedstawiono analizę strat mocy w miedzi wywołanych efektem zbliżeniowym oraz naskórkowością przy sinusoidalnym wymuszeniu prądowym o niskich i wysokich częstotliwościach. Zbudowane dwuwymiarowe (2D) i trójwymiarowe (3D) modele obliczeniowe w programie wykorzystującym metodę elementów skończonych (MES) do obliczeń pola magnetycznego posłużyły do pokazania wpływu efektu naskórkowości oraz efektu zbliżeniowego na straty mocy w uzwojeniu z uwzględnieniem połączeń czołowych. W niniejszej pracy zbadano wpływ połączeń czołowych na wielkość strat mocy w miedzi. Dodatkowo zbadano wpływ rozmieszczenia uzwojeń o przekroju kołowym w żłobku na straty w miedzi maszyny. Do przedstawienia wielkości strat mocy w miedzi przy różnych częstotliwościach uzwojenia zasilanego ze źródła prądowego wyznaczono stosunek rezystancji przy prądzie zmiennym do rezystancji przy prądzie stałym.