Теоретически установленная независимость амплитуд тока и момента синхронной машины с индуктивной нагрузкой от частоты
Ключевые слова:
синхронная машина, индуктивная нагрузка, ток, амплитуда
Аннотация
Рассмотрены ток и момент индуктивной синхронной электрической машины при индуктивной нагрузке. Для индуктивной синхронной машины с индуктивной нагрузкой справедлива теорема, что амплитуда тока в индуктивной нагрузке индуктивной синхронной электрической машины не зависит от частоты вращения. Теорема доказывается путем приравнивания второго закона Кирхгофа и закона электромагнитной индукции применительно к вращающей машине. Также справедлива теорема, что амплитуда вращающего момента для индуктивной синхронной электрической машины с индуктивной нагрузкой не зависит от частоты вращения. Она доказывается путем анализа закона Ампера применительно к вращающей машине.
Установлено, что при активной нагрузке амплитуды тока и вращающего момента линейно зависят от частоты вращения машины. При емкостной нагрузке амплитуды тока и вращающего момента квадратично зависят от частоты вращения. Установлена зависимость мощности от характера нагрузки машины. Для индуктивной нагрузки реактивная электрическая мощность линейно зависит от частоты, а для резистивной нагрузки зависимость от частоты квадратичная. Для емкостной нагрузки мощность кубично зависит от частоты. Для синхронной емкостной машины с емкостной нагрузкой справедливы следующие теоремы:
амплитуда напряжения на емкостной нагрузке емкостной синхронной электрической машины не зависит от частоты вращения; амплитуда вращающего момента для емкостной синхронной электрической машины с емкостной нагрузкой не зависит от частоты вращения.
Литература
1. Bianchi N., Bolognani S., Bon D., Dai Pre M. Rotor Flux-Barrier Design for Torque Ripple Reduction in Synchronous Reluctance and PM-assisted Synchronous Reluctance Motors // IEEE Trans. Ind. Appl. 2009. V. 45. No. 3. Pp. 921—928.
2. Boglietti A., Cavagnino A., Pastorelli M., Vagati A. Experimental Comparison of Induction and Synchronous Reluctance Motors Performance // Conf. Record of the 2005 Industry Appl. Conf. Fortieth IAS Annual Meeting. 2005. V.1. Pp. 474—479.
3. Bomela X.B., Kamper M.J. Effect of Stator Chording and Rotor Skewing on Performance of Reluctance Synchronous Machine // IEEE Trans. Ind. Appl. 2002. No. 1. Pp. 91—100.
4. Oprea C., Dziechciarz A, Martis C. Comparative Analysis of Different Synchronous Reluctance Motor Topologies // Proc. Intern. Conf. Environment and Electrical Eng. Palermo, 2015.
5. Fratta А., Troglia G.P., Vagati A., Villata F. Torque Ripple Evaluation of High-рerformance Synchronous Reluctance Machines // IEEE Trans. Ind. Appl. Mag. 1995. V. 1. No. 4. Pp. 14—22.
6. Haataja J.A. Comparative Performance Study of Four Pole Induction Motors and Synchronous Reluctance Motor in Variable Speed Drives. Lappeenranta: Lappeenranta University of Technology, 2003.
7. Ho Lee J., Lee K., Hyun Cho Y., Won Yun T. Characteristics Analysis and Optimum Design of Anisotropy Rotor Synchronous Reluctance Motor Using Coupled Finite Element Method and Response Surface Methodology // IEEE Trans. Magnetics. 2009. V. 45. Pp. 4696—4699.
8. Hofmann H., Sanders S.R. High-speed Synchronous Reluctance Machine with Minimized Rotor Loss // IEEE Trans. Industry Appl. 2000. V. 36. No. 2. Pp. 531—539.
9. Hortman M.B. Implementation and Evaluation of a Full-order Observer for a Synchronous Reluctance Motor. Georgia: School of Electrical and Computer Engineering Georgia Institute of Technology, 2004.
10. Hossein A., Abolfazl V. Rotor Geometry Parameter Optimization of Synchronous Reluctance Motor Using Taguchi Method // Przegląd Elektrotechniczny. 2013. V. 89. Pp. 197—201.
11. Hudak P., Hrabovcova V., Rafajdus P. Geometrical Dimension Induence of Multi-barrier Rotor on Reluctance Synchronous Motor Performances // Intern. Symp. Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion. 2006. Pp. 346—351.
12. Kolehmainen J. Synchronous Reluctance Motor with Form Blocked Rotor // IEEE Trans. Energy Conversion. 2010. Pp. 450—456.
13. Haataja J. A Comparative Performance Study of Four-pole Induction Motors and Synchronous Reluctance Motors in Variable Speed Drives. Lappeenranta: Lappeenranta University of Technology, 2003.
14. Kamper M.J., Van der Merwe F.S., Williamson S. Directnite Element Design Optimization of the Cageless Reluctance Synchronous Machine // IEEE Trans. Energy Conversion. 1996. V. 11. No. 3. Pp. 547—555.
15. Moghaddam R.R. Synchronous Reluctance Machine (SynRM) Design // Thesis in Power Electrical Eng. Royal Institute of Technology, 2007.
16. Moghaddam R.R., Magnussen F., Sadarangani Ch. Theoretical and Experimental Reevaluation of Synchronous Reluctance Machine // IEEE Trans. Industrial Electronics. 2010. V. 57. No. 1. Pp. 6—13.
17. Попов И.П. Свободные гармонические колебания в электрических системах с однородными реактивными элементами // Электричество. 2013. № 1. С. 57—59.
18. Попов И.П. Зависимость реактивного сопротивления пьезоэлектрического преобразователя от механических параметров его нагрузки // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 5 (87). С. 94—98.
19. Попов И.П. Емкостно-инертное устройство // Известия Санкт-Петербургского гос. электротехн. ун-та «ЛЭТИ». 2015. Т. 2. С. 43—45.
20. Попов И.П. Вращательные инертно-емкостные устройства // Вестник Самарского гос. техн. ун-та. Серия «Технические науки». 2011. № 3 (31). С. 187—192.
---
Для цитирования: Попов И.П. Теоретически установленная независимость амплитуд тока и момента синхронной машины с индуктивной нагрузкой от частоты // Вестник МЭИ. 2019. № 5. С. 68—72. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-5-68-72.
#
1. Bianchi N., Bolognani S., Bon D., Dai Pre M. Rotor Flux-Barrier Design for Torque Ripple Reduction in Synchronous Reluctance and PM-assisted Synchronous Reluctance Motors. IEEE Trans. Ind. Appl. 2009; 45;3: 921—928.
2. Boglietti A., Cavagnino A., Pastorelli M., Vagati A. Experimental Comparison of Induction and Synchronous Reluctance Motors Performance. Conf. Record of the 2005 Industry Appl. Conf. Fortieth IAS Annual Meeting. 2005;1: 474—479.
3. Bomela X.B., Kamper M.J. Effect of Stator Chording and Rotor Skewing on Performance of Reluctance Synchronous Machine. IEEE Trans. Ind. Appl. 2002;1: 91—100.
4. Oprea C., Dziechciarz A, Martis C. Comparative Analysis of Different Synchronous Reluctance Motor Topologies. Proc. Intern. Conf. Environment and Electrical Eng. Palermo, 2015.
5. Fratta А., Troglia G.P., Vagati A., Villata F. Torque Ripple Evaluation of High-рerformance Synchronous Reluctance Machines. IEEE Trans. Ind. Appl. Mag. 1995;1; 4:14—22.
6. Haataja J.A. Comparative Performance Study of Four Pole Induction Motors and Synchronous Reluctance Motor in Variable Speed Drives. Lappeenranta: Lappeenranta University of Technology, 2003.
7. Ho Lee J., Lee K., Hyun Cho Y., Won Yun T. Characteristics Analysis and Optimum Design of Anisotropy Rotor Synchronous Reluctance Motor Using Coupled Finite Element Method and Response Surface Methodology. IEEE Trans. Magnetics. 2009;45:4696—4699.
8. Hofmann H., Sanders S.R. High-speed Synchronous Reluctance Machine with Minimized Rotor Loss. IEEE Trans. Industry Appl. 2000;36;2:531—539.
9. Hortman M.B. Implementation and Evaluation of a Full-order Observer for a Synchronous Reluctance Motor. Georgia: School of Electrical and Computer Engineering Georgia Institute of Technology, 2004.
10. Hossein A., Abolfazl V. Rotor Geometry Parameter Optimization of Synchronous Reluctance Motor Using Taguchi Method. Przegląd Elektrotechniczny. 2013;89:197—201.
11. Hudak P., Hrabovcova V., Rafajdus P. Geometrical Dimension Induence of Multi-barrier Rotor on Reluctance Synchronous Motor Performances. Intern. Symp. Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion. 2006:346—351.
12. Kolehmainen J. Synchronous Reluctance Motor with Form Blocked Rotor. IEEE Trans. Energy Conversion. 2010:450—456.
13. Haataja J. A Comparative Performance Study of Four-pole Induction Motors and Synchronous Reluctance Motors in Variable Speed Drives. Lappeenranta: Lappeenranta University of Technology, 2003.
14. Kamper M.J., Van der Merwe F.S., Williamson S. Directnite Element Design Optimization of the Cageless Reluctance Synchronous Machine. IEEE Trans. Energy Conversion. 1996;11;3:547—555.
15. Moghaddam R.R. Synchronous Reluctance Machine (SynRM) Design. Thesis in Power Electrical Eng. Royal Institute of Technology, 2007.
16. Moghaddam R.R., Magnussen F., Sadarangani Ch. Theoretical and Experimental Reevaluation of Synchronous Reluctance Machine. IEEE Trans. Industrial Electronics. 2010;57;1:6—13.
17. Popov I.P. Svobodnye Garmonicheskie Kolebaniya v Elektricheskikh Sistemakh s Odnorodnymi Reaktivnymi Elementami. Elektrichestvo. 2013;1:57—59. (in Russian).
18. Popov I.P. Zavisimost' Reaktivnogo Soprotivleniya P'ezoelektricheskogo Preobrazovatelya ot Mekhanicheskikh Parametrov Ego Nagruzki. Nauchno-tekhnicheskiy Vestnik Informatsionnykh Tekhnologiy, Mekhaniki i Optiki. 2013;5 (87):94—98. (in Russian).
19. Popov I.P. Emkostno-inertnoe Ustroystvo. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo Gos. Elektrotekhn. Un-ta «LETI». 2015;2:43—45. (in Russian).
20. Popov I.P. Vrashchatel'nye Inertno-emkostnye Ustroystva. Vestnik Samarskogo Gos. Tekhn. Un-ta. Seriya «Tekhnicheskie Nauki». 2011;3 (31):187—192. (in Russian).
---
For citation: Popov I.P. Theoretical Independence of Current and Torque Amplitudes of Synchronous Machine with Inductive Load from Frequency. Bulletin of MPEI. 2019;5:68—72. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-5-68-72.
2. Boglietti A., Cavagnino A., Pastorelli M., Vagati A. Experimental Comparison of Induction and Synchronous Reluctance Motors Performance // Conf. Record of the 2005 Industry Appl. Conf. Fortieth IAS Annual Meeting. 2005. V.1. Pp. 474—479.
3. Bomela X.B., Kamper M.J. Effect of Stator Chording and Rotor Skewing on Performance of Reluctance Synchronous Machine // IEEE Trans. Ind. Appl. 2002. No. 1. Pp. 91—100.
4. Oprea C., Dziechciarz A, Martis C. Comparative Analysis of Different Synchronous Reluctance Motor Topologies // Proc. Intern. Conf. Environment and Electrical Eng. Palermo, 2015.
5. Fratta А., Troglia G.P., Vagati A., Villata F. Torque Ripple Evaluation of High-рerformance Synchronous Reluctance Machines // IEEE Trans. Ind. Appl. Mag. 1995. V. 1. No. 4. Pp. 14—22.
6. Haataja J.A. Comparative Performance Study of Four Pole Induction Motors and Synchronous Reluctance Motor in Variable Speed Drives. Lappeenranta: Lappeenranta University of Technology, 2003.
7. Ho Lee J., Lee K., Hyun Cho Y., Won Yun T. Characteristics Analysis and Optimum Design of Anisotropy Rotor Synchronous Reluctance Motor Using Coupled Finite Element Method and Response Surface Methodology // IEEE Trans. Magnetics. 2009. V. 45. Pp. 4696—4699.
8. Hofmann H., Sanders S.R. High-speed Synchronous Reluctance Machine with Minimized Rotor Loss // IEEE Trans. Industry Appl. 2000. V. 36. No. 2. Pp. 531—539.
9. Hortman M.B. Implementation and Evaluation of a Full-order Observer for a Synchronous Reluctance Motor. Georgia: School of Electrical and Computer Engineering Georgia Institute of Technology, 2004.
10. Hossein A., Abolfazl V. Rotor Geometry Parameter Optimization of Synchronous Reluctance Motor Using Taguchi Method // Przegląd Elektrotechniczny. 2013. V. 89. Pp. 197—201.
11. Hudak P., Hrabovcova V., Rafajdus P. Geometrical Dimension Induence of Multi-barrier Rotor on Reluctance Synchronous Motor Performances // Intern. Symp. Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion. 2006. Pp. 346—351.
12. Kolehmainen J. Synchronous Reluctance Motor with Form Blocked Rotor // IEEE Trans. Energy Conversion. 2010. Pp. 450—456.
13. Haataja J. A Comparative Performance Study of Four-pole Induction Motors and Synchronous Reluctance Motors in Variable Speed Drives. Lappeenranta: Lappeenranta University of Technology, 2003.
14. Kamper M.J., Van der Merwe F.S., Williamson S. Directnite Element Design Optimization of the Cageless Reluctance Synchronous Machine // IEEE Trans. Energy Conversion. 1996. V. 11. No. 3. Pp. 547—555.
15. Moghaddam R.R. Synchronous Reluctance Machine (SynRM) Design // Thesis in Power Electrical Eng. Royal Institute of Technology, 2007.
16. Moghaddam R.R., Magnussen F., Sadarangani Ch. Theoretical and Experimental Reevaluation of Synchronous Reluctance Machine // IEEE Trans. Industrial Electronics. 2010. V. 57. No. 1. Pp. 6—13.
17. Попов И.П. Свободные гармонические колебания в электрических системах с однородными реактивными элементами // Электричество. 2013. № 1. С. 57—59.
18. Попов И.П. Зависимость реактивного сопротивления пьезоэлектрического преобразователя от механических параметров его нагрузки // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 5 (87). С. 94—98.
19. Попов И.П. Емкостно-инертное устройство // Известия Санкт-Петербургского гос. электротехн. ун-та «ЛЭТИ». 2015. Т. 2. С. 43—45.
20. Попов И.П. Вращательные инертно-емкостные устройства // Вестник Самарского гос. техн. ун-та. Серия «Технические науки». 2011. № 3 (31). С. 187—192.
---
Для цитирования: Попов И.П. Теоретически установленная независимость амплитуд тока и момента синхронной машины с индуктивной нагрузкой от частоты // Вестник МЭИ. 2019. № 5. С. 68—72. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-5-68-72.
#
1. Bianchi N., Bolognani S., Bon D., Dai Pre M. Rotor Flux-Barrier Design for Torque Ripple Reduction in Synchronous Reluctance and PM-assisted Synchronous Reluctance Motors. IEEE Trans. Ind. Appl. 2009; 45;3: 921—928.
2. Boglietti A., Cavagnino A., Pastorelli M., Vagati A. Experimental Comparison of Induction and Synchronous Reluctance Motors Performance. Conf. Record of the 2005 Industry Appl. Conf. Fortieth IAS Annual Meeting. 2005;1: 474—479.
3. Bomela X.B., Kamper M.J. Effect of Stator Chording and Rotor Skewing on Performance of Reluctance Synchronous Machine. IEEE Trans. Ind. Appl. 2002;1: 91—100.
4. Oprea C., Dziechciarz A, Martis C. Comparative Analysis of Different Synchronous Reluctance Motor Topologies. Proc. Intern. Conf. Environment and Electrical Eng. Palermo, 2015.
5. Fratta А., Troglia G.P., Vagati A., Villata F. Torque Ripple Evaluation of High-рerformance Synchronous Reluctance Machines. IEEE Trans. Ind. Appl. Mag. 1995;1; 4:14—22.
6. Haataja J.A. Comparative Performance Study of Four Pole Induction Motors and Synchronous Reluctance Motor in Variable Speed Drives. Lappeenranta: Lappeenranta University of Technology, 2003.
7. Ho Lee J., Lee K., Hyun Cho Y., Won Yun T. Characteristics Analysis and Optimum Design of Anisotropy Rotor Synchronous Reluctance Motor Using Coupled Finite Element Method and Response Surface Methodology. IEEE Trans. Magnetics. 2009;45:4696—4699.
8. Hofmann H., Sanders S.R. High-speed Synchronous Reluctance Machine with Minimized Rotor Loss. IEEE Trans. Industry Appl. 2000;36;2:531—539.
9. Hortman M.B. Implementation and Evaluation of a Full-order Observer for a Synchronous Reluctance Motor. Georgia: School of Electrical and Computer Engineering Georgia Institute of Technology, 2004.
10. Hossein A., Abolfazl V. Rotor Geometry Parameter Optimization of Synchronous Reluctance Motor Using Taguchi Method. Przegląd Elektrotechniczny. 2013;89:197—201.
11. Hudak P., Hrabovcova V., Rafajdus P. Geometrical Dimension Induence of Multi-barrier Rotor on Reluctance Synchronous Motor Performances. Intern. Symp. Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion. 2006:346—351.
12. Kolehmainen J. Synchronous Reluctance Motor with Form Blocked Rotor. IEEE Trans. Energy Conversion. 2010:450—456.
13. Haataja J. A Comparative Performance Study of Four-pole Induction Motors and Synchronous Reluctance Motors in Variable Speed Drives. Lappeenranta: Lappeenranta University of Technology, 2003.
14. Kamper M.J., Van der Merwe F.S., Williamson S. Directnite Element Design Optimization of the Cageless Reluctance Synchronous Machine. IEEE Trans. Energy Conversion. 1996;11;3:547—555.
15. Moghaddam R.R. Synchronous Reluctance Machine (SynRM) Design. Thesis in Power Electrical Eng. Royal Institute of Technology, 2007.
16. Moghaddam R.R., Magnussen F., Sadarangani Ch. Theoretical and Experimental Reevaluation of Synchronous Reluctance Machine. IEEE Trans. Industrial Electronics. 2010;57;1:6—13.
17. Popov I.P. Svobodnye Garmonicheskie Kolebaniya v Elektricheskikh Sistemakh s Odnorodnymi Reaktivnymi Elementami. Elektrichestvo. 2013;1:57—59. (in Russian).
18. Popov I.P. Zavisimost' Reaktivnogo Soprotivleniya P'ezoelektricheskogo Preobrazovatelya ot Mekhanicheskikh Parametrov Ego Nagruzki. Nauchno-tekhnicheskiy Vestnik Informatsionnykh Tekhnologiy, Mekhaniki i Optiki. 2013;5 (87):94—98. (in Russian).
19. Popov I.P. Emkostno-inertnoe Ustroystvo. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo Gos. Elektrotekhn. Un-ta «LETI». 2015;2:43—45. (in Russian).
20. Popov I.P. Vrashchatel'nye Inertno-emkostnye Ustroystva. Vestnik Samarskogo Gos. Tekhn. Un-ta. Seriya «Tekhnicheskie Nauki». 2011;3 (31):187—192. (in Russian).
---
For citation: Popov I.P. Theoretical Independence of Current and Torque Amplitudes of Synchronous Machine with Inductive Load from Frequency. Bulletin of MPEI. 2019;5:68—72. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-5-68-72.
Опубликован
2018-11-06
Выпуск
Раздел
Электромеханика и электрические аппараты (05.09.01)
