Doctoral thesis of Philosophy: Modelling of inhomogeneous magnetic fields in electromagnetic devices

Modelling of Inhomogeneous Magnetic Fields in Electromagnetic Devices

Tác giả: Braden John Kidd

Lĩnh vực: Kỹ thuật Năng lượng

Nội dung tài liệu:

Luận văn này trình bày phương pháp mô hình hóa các thiết bị điện từ phức tạp có từ trường không đồng nhất. Thay vì sử dụng các phương pháp số tốn kém tài nguyên tính toán, luận văn mở rộng lý thuyết mạch từ hiện có, kết hợp năng lượng tích trữ và phân tích vector để đưa ra các phương trình dạng đóng. Phương pháp này cho phép mô hình hóa chính xác đặc tính của các thiết bị điện từ như toroid, solenoid và máy điện không đồng bộ, ngay cả khi có sự phân bố từ trường không đồng nhất và các thuộc tính vật liệu thay đổi. Luận văn đi sâu vào mối quan hệ giữa năng lượng điện, từ và động năng, từ đó định lượng và phân tích các yếu tố này, mang lại độ chính xác cao hơn so với các phương pháp mạch từ truyền thống. Ngoài ra, nghiên cứu còn khám phá ảnh hưởng của các tham số hình học đến quá trình truyền năng lượng và đặc tính vận hành của thiết bị điện từ.

Mục lục chi tiết:

• Chương 1: Giới thiệu
• 1.1 Giới thiệu
• 1.2 Tổng quan tài liệu
• 1.2.1 Mạch điện tương đương
• 1.2.2 Mạch từ tương đương
• 1.2.3 Mô hình tương đương cho trường quay
• 1.2.4 Mô hình tham số tập trung
• 1.2.5 Mô hình phần tử hữu hạn
• 1.2.6 Khoảng trống nghiên cứu
• 1.3 Câu hỏi nghiên cứu
• 1.3.1 Câu hỏi nghiên cứu 1: Mô hình mạch từ của thiết bị từ tĩnh với phân bố từ trường không đồng nhất so sánh với Mô hình phần tử hữu hạn như thế nào?
• 1.3.2 Câu hỏi nghiên cứu 2: Mô hình mạch từ có thể được áp dụng cho phân tích quá độ của các thiết bị có từ trở thay đổi, kết hợp với phân bố từ trường không đồng nhất như thế nào?
• 1.3.3 Câu hỏi nghiên cứu 3: Mô hình mạch từ có thể được áp dụng để phân tích từ trường quay, kết hợp với phân bố từ trường không đồng nhất như thế nào?
• 1.4 Đóng góp của nghiên cứu
• 1.5 Cơ sở của nghiên cứu
• Chương 2: Mô hình mạch từ với từ trở cố định
• 2.1 Tính toán từ trở của torus có xem xét từ trường không đồng nhất
• 2.2 Nghiên cứu mô phỏng về mô hình hóa từ trường không đồng nhất trong torus với độ từ thẩm đồng nhất
• 2.3 Nghiên cứu mô phỏng về mô hình hóa từ trường không đồng nhất trong torus với độ từ thẩm thay đổi theo trục
• 2.4 Kết luận
• Chương 3: Mô hình mạch từ với từ trở biến đổi và Phân bố từ trường không đồng nhất
• 3.1 Phân tích toán học mạch từ với từ trở biến đổi
• 3.2 Mô hình hóa solenoid với từ trường không đồng nhất và từ trở biến đổi
• 3.2.1 Năng lượng tích trữ trong phân đoạn phần ứng-1
• 3.2.2 Năng lượng tích trữ trong phân đoạn phần ứng-2
• 3.2.3 Năng lượng tích trữ trong phân đoạn phần ứng-3
• 3.2.4 Năng lượng tích trữ trong phân đoạn yot-1
• 3.2.5 Năng lượng tích trữ trong phân đoạn yot-2
• 3.2.6 Năng lượng tích trữ trong phân đoạn yot-3
• 3.2.7 Năng lượng tích trữ trong phân đoạn yot-4
• 3.2.8 Năng lượng tích trữ trong phân đoạn yot-5
• 3.2.9 Năng lượng tích trữ trong khe hở không khí-1
• 3.3 Xác nhận mô hình bằng kết quả phần tử hữu hạn
• 3.3.1 Xác nhận tính toán từ trở
• 3.3.2 Xác nhận dạng sóng quá độ
• 3.4 Kết luận
• Chương 4: Mô hình hóa từ trường quay Mạch từ với Phân bố từ trường không đồng nhất
• 4.1 Đặc tính của vector từ trường quay
• 4.2 Tính toán từ trường stato và roto
• 4.2.1 Tính toán từ trường roto
• 4.2.2 Biểu diễn đồng nhất của lồng sóc roto
• 4.2.3 Cộng vector từ trường
• 4.2.4 Tính toán từ trường stato
• 4.3 Mô hình hóa đường dẫn từ thông của động cơ cảm ứng
• 4.3.1 Năng lượng tích trữ trong vùng roto bên trong
• 4.3.2 Năng lượng tích trữ trong vùng roto bên ngoài
• 4.3.3 Năng lượng tích trữ trong vùng khe hở không khí
• 4.3.4 Năng lượng tích trữ trong vùng rãnh stato
• 4.3.5 Năng lượng tích trữ trong vùng mặt phẳng sau stato
• 4.4 Đánh giá truyền năng lượng trong mạch từ
• 4.4.1 Xem xét tổn hao từ
• 4.4.2 Xem xét tổn hao điện trở roto
• 4.4.3 Phương trình truyền năng lượng hoàn chỉnh
• 4.5 Xác nhận dựa trên mô hình phần tử hữu hạn
• 4.5.1 Mô tả trường hợp nghiên cứu động cơ cảm ứng
• 4.5.2 Tính toán cảm kháng rò
• 4.5.3 Tính toán điện trở roto
• 4.5.4 Kết quả mô phỏng phần tử hữu hạn
• 4.6 Kết luận
• Chương 5: Kết luận
• Tài liệu tham khảo