Analysis of electromagnetic processes in a turbogenerator with equivalent rotor tooth zones at no-load
No Thumbnail Available
Date
2013
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Publishing House of Lviv Polytechnic National University
Abstract
For the purpose of providing a much fuller analysis of electromagnetic processes in electrodynamic devices, it is necessary to carry out the calculation of electromagnetic field in movable and immovable elements of their structure taking into account coordinate systems of moving and stationary items. Besides, another important problem while developing mathematical field models of electric devices consists in the reproduction of the mode of given voltages rather than currents, as the currents in windings are the result rather than the cause of the general electromagnetic phenomenon. In most scientific works dedicated to the calculation of electromagnetic field in movable media the difference between reference systems in which the process is considered is not taken into account while the mode of given currents is used. That fact causes errors in the results obtained from the analysis of real physical phenomena in the devices. In this paper, 2-D mathematical field models for calculating a quasi-stationary electromagnetic field in the cross-section of a turbogenerator at no-load with an equivalent rotor zone at the given voltage of the excitation winding have been developed. The models suggested provide the calculation of an electromagnetic field in all zones of the device on the basis of a vector potential in both a single system of coordinates of the moving rotor, and coordinate systems of the rotor and stator simultaneously. The results of computer simulation of the electromagnetic processes on the basis of the developed models show that while developing mathematical models of electrodynamic devices, it is necessary to consider the coordinate systems in which the calculation of electromagnetic phenomena is performed. In addition, the character of electromagnetic processes occurring in real structures of the object cardinally differs from those obtained on the basis of equivalent schemes of the device zones. З метою повнішого аналізу електромагнітних процесів в електродинамічних пристроях необхідно здійснювати розрахунок електромагнітного поля в рухомих і нерухомих елементах їх конструкції з урахуванням систем координат рухомих і нерухомих тіл. Також важливим питанням при побудові польових математичних моделей електротехнічних пристроїв є відтворення режиму заданих напруг, а не струмів, оскільки струми в обвитках є одним із наслідків загального електромагнітного явиша, а не його причиною. У більшості наукових праць, присвячених розрахунку електромагнітного поля у рухомих середовишах,
нехтують відмінністю між системами відліку, в яких розглядається процес, та використовують режим заданих струмів, що приводить до спотворення результатів аналізу
реальних фізичних явиш у пристроях. У роботі розроблено двохвимірні польові математичні моделі розрахунку квазістаціонарного електромагнітного поля у поперечному перерізі турбогенератора в режимі неробочого ходу з еквівалентною зубцевою зоною ротора при заданій напрузі обмотки збудження. Запропоновані моделі передбачають розрахунок електромагнітного поля у всіх зонах пристрою на основі векторного потенціала як в одній системі координат рухомого ротора, так і в системах координат ротора та статора одночасно. Результати комп’ютерного симулювання електромагнітних процесів на основі розроблених моделей показують, що при побудові польових математичних моделей електродинамічних пристроїв необхідно враховувати системи координат, в яких здійснюється розрахунок електромагнітних явищ. Крім того, характер електромагнітних процесів у реальних структурах конструкції об’єктів кардинально відрізняється від процесів, отриманих на основі еквівалентних заступних схем для окремих зон пристроїв.
Description
Keywords
electromagnetic field, vector potential, turbogenerator, movable media, system of coordinates
Citation
Kovivchak Y. Analysis of electromagnetic processes in a turbogenerator with equivalent rotor tooth zones at no-load / Yaroslav Kovivchak // Computational Problems of Electrical Engineering. – 2013. – Volume 3, number 1. – P. 58–68. – Bibliography: 7 titles.