metrolМетрологияMetrologiya0132-47132712-9071ВНИИМС10.32446/0132-4713.2021-3-35-47metrol-75Research ArticleЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯМетодика определения оптимальной толщины листов магнитопроводов электрических машин ваттметровым методомMethod for determining of the optimal thickness of sheets of magnetic cores of electrical machines by the wattmeter methodhttps://orcid.org/0000-0001-5280-6792ПлотниковС. М.PlotnikovS. M.

Сергей Михайлович Плотников, Красноярск

Sergey M. Plotnikov, Krasnoyarsk, Russia

smplotnikov@rambler.ruСибирский государственный университет науки и технологий имени М. Ф. Решетнёва; Красноярский институт железнодорожного транспортаРоссияReshetnev Siberian State University of Science and Technology; Krasnoyarsk Institute of Railway TransportRussian Federation202126092021033547Copyright © ВНИИМС, 20212021ВНИИМСВНИИМСhttps://metrol.elpub.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://metrol.elpub.ru/jour/article/view/75

Исследована проблема уменьшения магнитных потерь (потерь холостого хода) в стали магнитопроводов электрических машин. Рассмотрена задача определения оптимальной толщины стальных листов магнитопровода электрической машины. Критерием оптимальности является минимум мощности магнитных потерь в стали. Проанализированы мощности магнитных потерь в современных электрических машинах и аппаратах в зависимости от толщины листов электротехнической стали. Предложена методика определения оптимальной толщины стальных листов магнитопровода электрической машины на основе ваттметрового метода. В ходе эксперимента, проведённого на двух идентичных магнитопроводах из листов стали разной толщины, измерены потери в стали на двух частотах перемагничивания и рассчитана оптимальная толщина листов. Показано, что предложенная формула расчёта толщины листов справедлива как для изотропной, так и для анизотропной стали. Предложенная методика применима для трансформаторов, а также для электрических двигателей и генераторов.

The problem of reducing magnetic losses (no-load losses) in the steel of the magnetic cores of electrical machines is investigated. The tasc of determining the optimal thickness of steel sheets of the magnetic circuit of an electric machine is considered. The criterion for optimality is the minimum power of magnetic losses in steel. Currently, this problem does not have an exact solution due to the fact that the exact ratio of the hysteresis and eddy current components of magnetic losses in steel is unknown. Analyzed the power of magnetic losses in modern electrical machines and devices, depending on the thickness of the sheets of electrical steel. A method is proposed for determining the optimal thickness of steel sheets of the magnetic circuit of an electric machine based on the wattmeter method. In the course of the experiment, two identical magnetic circuits were selected from steel sheets of different thicknesses, for which the losses in steel were measured at different frequencies of magnetization reversal and the optimal thickness of the sheets was calculated. The proposed formula for calculating the thickness of the sheets is valid for both isotropic and anisotropic steel. The proposed technique can be used for both transformers and electric motors and generators.

магнитопроводтолщина листагистерезисвихревые токипотери в сталиопыт холостого ходаmagnetic coresheet thicknesshysteresiseddy currentslosses in steelno-load experienceReferencesMoses A. J., Scripta Materialia, 2012, vol. 67, no. 6, pp. 560–565. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2012.02.027Moses A. J., Scripta Materialia, 2012, vol. 67, no. 6, pp. 560–565. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2012.02.027Bolling F., Gunther K., Bottcher A., Hammer B., Steel research, 1992, vol. 63, no. 9, pp. 408–412. https://doi.org/10.1002/srin.199201733Bolling F., Gunther K., Bottcher A., Hammer B., Steel research, 1992, vol. 63, no. 9, pp. 408–412. https://doi.org/10.1002/srin.199201733Hayakawa Y., Science and Technology of Advanced Materials, 2017, vol. 18, no. 1, pp. 480–497. https://doi.org/10.1080/14686996.2017.1341277Hayakawa Y., Science and Technology of Advanced Materials, 2017, vol. 18, no. 1, pp. 480–497. https://doi.org/10.1080/14686996.2017.1341277Цыкин Г. С. Трансформаторы низкой частоты. М.: Связьиздат, 1955, 424 с.Cykin G. S., Transformatory nizkoj chastity [Low frequency transformers], Moscow, Svjaz’izdat, 1955, 424 p. (In Russ.)Вольдек А. И., Попов В. В. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы. СПб.: Питер, 2008. 320 с.Vol’dek A. I., Popov V. V. Jelektricheskie mashiny. Vvedenie v jelektromehaniku. Mashiny postojannogo toka i transformatory. [Electric machineries. Introduction to Electromechanics. DC machines and transformers], St. Petersburg, Piter Publ., 2008, 320 p. (In Russ.)Копылов И. П. Электрические машины. М.: Электроатомиздат, 1986. 360 с.Kopylov I. P., Jelektricheskie mashiny [Electric machineries], Moscow, Elektroatomizdat Publ., 2006, 360 p. (In Russ.)Кацман М. М. Электрические машины. М.: Высшая школа, 1990. 463 с.Katsman M. M., Jelektricheskie mashiny [Electric machineries], Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1990, 463 p. (In Russ.)Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины. Том 1. М.: Издательство МЭИ, 2004. 656 с.Ivanov-Smolensky A. V., Jelektricheskie mashin,. tom 1 [Electric machineries, vol. 1], Moscow, MEI Publ., 2004, 656 p. (In Russ.)Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы. Л.: Энергоатомиздат, 1985. 304 с.Bogoroditskiy M. P., Pasynkov V. V., Tareev B. M., Jelektrotekhnicheskie materialy [Electrical materials], Leningrad, Energatomizdat Publ., 1985, 304 p. (In Russ.)Plotnikov S. M., Kolmakov V. O., Journal of Advanced Research in Technical Science, 2020, no. 19, pp. 39–42. https://doi.org/10.26160/2474-5901-2020-19-39-42Plotnikov S. M., Kolmakov V. O., Journal of Advanced Research in Technical Science, 2020, no. 19, pp. 39–42. https://doi.org/10.26160/2474-5901-2020-19-39-42Hiura A., Oda Y., Tomita K., Tanaka Y., Journal de Physique IV France, 1998, vol. 8, no. PR2, pp. 499–502. https://doi.org/10.1051/jp4:19982115Hiura A., Oda Y., Tomita K., Tanaka Y., Journal de Physique IV France, 1998, vol. 8, no. PR2, pp. 499–502. https://doi.org/10.1051/jp4:19982115Bertotti G., IEEE Transactions on Magnetics, 1988, vol. 24, no. 1, pp. 621–630. https://doi.org/10.1109/20.43994Bertotti G., IEEE Transactions on Magnetics, 1988, vol. 24, no.1, pp. 621–630. https://doi.org/10.1109/20.43994Ionel D. M., Smith A. O., Popescu M., McGilp M. I., Miller T. J. E., Dellinger S. J., Heideman R. J., IEEE Transactions on Industry Applications, 2007, vol. 43, no. 6, pp. 1554–1564. https://doi.org/10.1109/TIA.2007.908159Ionel D. M., Smith A. O., Popescu M., McGilp M. I., Miller T. J. E., Dellinger S. J., Heideman R. J., IEEE Transactions on Industry Applications, 2007, vol. 43, no. 6, pp. 1554–1564. https://doi.org/10.1109/TIA.2007.908159Общая электротехника: учеб. пособие для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. / Под ред. д. т. н. проф. А. Т. Блажкина. Л.: Энергоатомиздат, 1986. 592 с.Obshchaya elektrotekhnika: ucheb. posobie dlya vuzov [General electrical engineering, university study guide], 4th ed., ed. prof. A. T. Blazhkin, Leningrad, Energoatomizdat Publ., 1986, 592 p. (In Russ.)Плотников С. М. Определение потерь на вихревые токи и на гистерезис в магнитопроводах электрических машин // Измерительная техника. 2020. № 11. С. 54–58. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-11-54-58Plotnikov S. M., Measurement Techniques, 2021, vol. 63, pp. 904–909. https://doi.org/10.1007/s11018-021-01866-9Пат. № 2752353 РФ / Плотников С. М. // Изобретения. Полезные модели. 2021. № 21.Plotnikov S. M., RF Patent no. 2752353, Byull. Izobret., no. 21 (2021).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.