Магнитное поле системы возбуждения на постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором
Для машин непрерывного литья заготовок предложен электромагнитный перемешиватель в виде синхронного двигателя с полым ротором. Вращающееся магнитное поле в жидком металле возбуждается магнитной системой ротора на постоянных магнитах совместно с токами обмотки статора. Показана необходимость раздельн...
Saved in:
| Published in: | Технічна електродинаміка |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електродинаміки НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62296 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Магнитное поле системы возбуждения на постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором / И.П. Кондратенко, А.П. Ращепкин, Т.В. Виштак, А.Н. Карлов // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 2. — С. 58–63. — Бібліогр.: 7 назв. — pос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859866716565143552 |
|---|---|
| author | Кондратенко, И.П. Ращепкин, А.П. Виштак, Т.В. Карлов, А.Н. |
| author_facet | Кондратенко, И.П. Ращепкин, А.П. Виштак, Т.В. Карлов, А.Н. |
| citation_txt | Магнитное поле системы возбуждения на постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором / И.П. Кондратенко, А.П. Ращепкин, Т.В. Виштак, А.Н. Карлов // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 2. — С. 58–63. — Бібліогр.: 7 назв. — pос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технічна електродинаміка |
| description | Для машин непрерывного литья заготовок предложен электромагнитный перемешиватель в виде синхронного двигателя с полым ротором. Вращающееся магнитное поле в жидком металле возбуждается магнитной системой ротора на постоянных магнитах совместно с токами обмотки статора. Показана необходимость раздельного определения полей системы возбуждения и токов обмотки статора. Для произвольной скорости вращения жидкого металла выведены граничные условия для магнитного потенциала на поверхности заготовки и найдено распределение магнитного поля в полости перемешивателя, создаваемого постоянными магнитами ротора.
Для машин безперервного лиття заготовок запропоновано електромагнітний перемішувач у вигляді синхронного двигуна з порожнистим ротором. Обертове магнітне поле в рідкому металі збуджується магнітною системою ротора на постійних магнітах разом зі струмами обмотки статора. Доведено необхідність окремого визначення полів системи збудження і струмів обмотки статора. Для довільного розподілу швидкості обертання рідкого металу виведені граничні умови для магнітного потенціалу на поверхні виливка і отримано розподіл магнітного поля в порожнині перемішувача, яке збуджується постійними магнітами ротора.
For continuous casting machines proposed electromagnetic stirrer in the form of a synchronous motor with a hollow rotor. The rotating magnetic field in the liquid metal magnetic system is excited by a permanent magnet rotor with the stator winding currents. The necessity of a separate determination of the excitation fields and currents of the stator winding. For an arbitrary rotation speed of the liquid metal boundary conditions are derived for the magnetic potential on the surface of the blanks, and found the magnetic field distribution in the cavity stirrer produced by a permanent magnet rotor.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:48:44Z |
| format | Article |
| fulltext |
58 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2
ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНЕ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ
УДК 621.313.8
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ
СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОЛЫМ РОТОРОМ
И.П.Кондратенко, докт.техн.наук, А.П.Ращепкин, докт.техн.наук, Т.В.Виштак, А.Н.Карлов
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина.
e-mail: dep7ied@ukr.net
Для машин непрерывного литья заготовок предложен электромагнитный перемешиватель в виде синхронного
двигателя с полым ротором. Вращающееся магнитное поле в жидком металле возбуждается магнитной
системой ротора на постоянных магнитах совместно с токами обмотки статора. Показана необходимость
раздельного определения полей системы возбуждения и токов обмотки статора. Для произвольной скорости
вращения жидкого металла выведены граничные условия для магнитного потенциала на поверхности
заготовки и найдено распределение магнитного поля в полости перемешивателя, создаваемого постоянными
магнитами ротора. Библ. 7, рис. 1.
Ключевые слова: перемешиватель, постоянные магниты, непрерывное литье, кристаллизатор.
Перемешивание жидкого металла в кристаллизаторах машин непрерывного литья заготовок
способствует повышению их производительности и улучшению качества отливок. Поэтому в мировой
практике, несмотря на дополнительные энергозатраты, все более широкое применение находит элек-
тромагнитное перемешивание жидкого металла в кристаллизаторах, позволяющее бесконтактным спо-
собом воздействовать на жидкий металл. Обычно для этих целей используется статор двухфазного [1]
либо трехфазного [6] асинхронного двигателя, возбуждающего в области жидкого металла вращающееся
магнитное поле. Его силовое взаимодействие с индуцированными им токами в жидком металле приводит
к вращательному движению металла и, в результате, его интенсивному перемешиванию, что способ-
ствует повышению теплообменных процессов и улучшению структуры металла.
Вследствие большого воздушного зазора, практически равного диаметру расточки статора,
для возбуждения магнитной индукции в области жидкого металла на экспериментально установ-
ленном уровне 0,067 Тл особенно при внешнем расположении перемешивателя относительно корпуса
кристаллизатора требуется значительная токовая нагрузка статора. Это приводит к тому, что даже
при обычно используемой частоте тока в обмотке порядка 5 Гц мощность питания перемешивателя
от преобразователя частоты достигает с учетом пазового и лобового рассеяния величины 60 кВА.
При этом потребляемая перемешивателем активная мощность не превышает 10 кВт, причем активная
составляющая электромагнитной мощности составляет 5 кВт и потери в обмотке достигают 5 кВт.
Поэтому представляется обоснованным возбуждать в полости кристаллизатора требуемое магнитное
поле магнитной системой на постоянных магнитах [7], вращение которой с заданной частотой обес-
печивается с помощью, например, клиноременной или зубчатой передачи внешним двигателем мощ-
ностью 10 кВт. Известно также совмещенное, блочное исполнение такой магнитной системы с асин-
хронным приводом [5], в котором массивное ферромагнитное ярмо магнитной системы с медным по-
крытием является ротором асинхронного двигателя. Достоинством такой системы является возмож-
ность на диаметре расточки статора, приблизительно равном 0,5 м, выполнить многополюсный дви-
гатель и практически питать его от трехфазной промышленной сети без использования преобразо-
вателя частоты. Недостатком такого исполнения является необходимость применения специальных
мер охлаждения постоянных магнитов от тепловыделений в роторе индуцированными в ярме токами,
поскольку при превышении определенной температуры они теряют намагниченность.
Если же ярмо 2р-полюсной магнитной системы на постоянных магнитах выполнить из нефер-
ромагнитной стали и разместить ее внутри статора с обмоткой такой же полюсности, то магнитный
поток постоянных магнитов будет замыкаться по железу статора. Его было бы целесообразнo ис-
© Кондратенко И.П., Ращепкин А.П., Виштак Т.В., Карлов А.Н., 2013
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2 59
пользовать для привода магнитной системы. Такое конструктивное исполнение представляет собой
синхронный двигатель с полым ротором, внутри которого размещается кристаллизатор. При этом от-
падает необходимость охлаждения ротора, так как в нем отсутствуют тепловыделения. В таком ис-
полнении перемешивателя вращающееся магнитное поле в области кристаллизатора возбуждается
суммарным действием постоянных магнитов и токов обмотки статора. Кроме основной волны маг-
нитного поля магнитной системой и токами обмотки статора возбуждается широкий спектр высших
пространственных гармоник, которые вызывают в электропроводных элементах кристаллизатора до-
полнительные потери от вихревых токов, приводя к увеличению потребляемой мощности от источ-
ника питания. Для количественного определения этих потерь необходимо учитывать влияние всех
пространственных гармоник. Возбуждаемые трехфазной обмоткой высшие гармоники поля [3] по-
рядка 16 −= kν движутся против направления вращения основной гармоники, а гармоники 16 += kν
движутся по направлению движения основной волны, в то время как все высшие гармоники, возбуж-
даемые магнитной системой с постоянными магнитами, имеют однонаправленное движение. Поэто-
му для определения результирующего поля в кристаллизаторе необходимо сначала раздельно опреде-
лить структуру и гармонический состав магнитного поля, возбуждаемого токами обмотки статора и
постоянными магнитами ротора.
Цель работы. Разработать метод расчета распределения магнитного поля в конструктивных
элементах кристаллизатора непрерывного литья заготовок, создаваемого системой возбуждения на
постоянных магнитах синхронного электромагнитного перемешивателя.
Модельное представление кристаллизатора с наружным расположением перемешивателя, вы-
полненного в виде двухполюсного синхронного двигателя с полым ротором, показано на рисунке.
Здесь 1 – шихтованный статор синхронного двигателя с радиусом расточки 7r , 2 – поверхностный
токовый слой, соответствующий токовой нагрузке статора, 3 – воздушный зазор между статором и
ротором, 4 – ярмо ротора, выполненное из немагнитного материала, с наружным и внутренним ра-
диусами 6r и 5r соответственно, 5 – постоянные магниты с внутренним радиусом 4r , 6 – воздушный
зазор между ротором синхронного двигателя и корпусом кристаллизатора, 7 – корпус кристалли-
затора с наружным и внутренним радиусами 3r и 2r , 8 – полость водяного охлаждения, 9 – медная
гильза кристаллизатора с наружным и внут-
ренним радиусами 1r и r , 10 – жидкоме-
таллическая заготовка.
Распределение магнитного поля в
полости перемешивателя, возбуждаемого
постоянными магнитами, определим на ос-
нове уравнений Максвелла
, / ,sr o t r o t t= + = − ∂ ∂H j j E B
0, 0div div= =B j (1)
и материальных уравнений, учитывающих
электрофизические свойства конструктив-
ных элементов
, [ ],= μ = σ + ×B H j E v B (2)
где v,,σμ − магнитная проницаемость,
электропроводность и скорость движения
соответствующей среды, размещенной в
полости перемешивателя. Постоянный маг-
нит можно представить эквивалентным со-
леноидом с плотностью тока sj , располо-
женным на боковой поверхности магнита по всей его высоте с поверхностной плотностью тока,
равной величине намагниченности магнита I0 [4]. Применительно к постоянным магнитам из ком-
позита NdFeB с близкой к единице относительной магнитной проницаемостью будем полагать экви-
валентный соленоид расположенным в воздушной среде. В этих условиях магнитная проницаемость
всех сред в полости статора равна величине магнитной постоянной.
Путем введения векторного магнитного потенциала A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
60 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2
rot=B A , (3)
удовлетворяющего условию Кулоновской калибровки 0=Adiv , в неподвижной цилиндрической сис-
теме координат ),,( zϕρ для перемешивателя бесконечной высоты распределение магнитного поля для
каждой из сред может быть описано уравнением для z-составляющей векторного магнитного потенциала
2 2
2 2 2
1 1z z z z z
s
A A A A Av j
t
∂ ∂ ∂ ∂ ∂μσ
+ + − μσ − = −μ
ρ ∂ρ ∂ ρ ∂ϕ∂ρ ρ ∂ϕ
, (4)
принимающего ограниченное значение при 0=ρ и в предположении о бесконечной магнитной про-
ницаемости железа статора, удовлетворяющего граничному условию Неймана при 7r=ρ
0zA∂ ∂ρ = . (5)
В системе координат ),,( zφρ , вращающейся вместе с постоянными магнитами с угловой ско-
ростью ω , так что
tφ = ϕ − ω , (6)
плотность тока соленоида sj , эквивалентного величине намагниченности постоянных магнитов,
описывается зависимостью
0 1 1 2
1
1 2 1 2 4 5
( ( ( /2 2( 1) / )) ( ( /2 2( 1) / ))
( ( 3 /2 2( 1) / )) ( ( 3 /2 2 2( 1) / )))( ( ) ( )).
p
s
s
j I s p s p
s p s p r r
=
= δ ρ φ+π−φ − − π −δ ρ φ+π−φ −φ − − π −
−δ ρ φ+π− φ −φ − − π +δ ρ φ+π− φ − φ − − π θ ρ− −θ ρ−
∑ (7)
Здесь )(xδ − дельта-функция Дирака, )(xθ − единичная обобщенная функция, p − число пар полю-
сов магнитной системы, 1φ − угловой размер расстояния между полюсами по азимуту, 2φ − угловой
размер полюса. При этом для 2р-полюсной магнитной системы должны выполняться условия
1 2 2 1/ , / , (1 ) / ,p k p k pφ + φ = π φ = π φ = − π где k любое число, меньшее единицы, определяющее
степень перекрытия полюсного деления магнитным полюсом.
Учитывая, что согласно (6) , ,z z z z z zA A A A A A
t t
∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂∂φ ∂φ
= = = = −ω
∂ϕ ∂φ ∂ϕ ∂φ ∂ ∂φ ∂ ∂φ
применим к
уравнению (4) дискретное преобразование Фурье [2] по переменной φ
1
2
in
n zA A e
π
φ
−π
= ∂φ
π ∫ (8)
и найдем, что преобразованное значение z-компоненты векторного магнитного потенциала удовлет-
воряет уравнению
2
2 2
2
1 ( / ( / ) ) ,n n
n n
A A n in v A jρ μσ ω ρ μ
ρ ρρ
∂ ∂
+ − + − = −
∂∂
(9)
в котором, согласно (7) и (8),
0
4 5
1 ( ( ) ( )),
2
sin sin( ) / cos .
2 2
in w
n s
w
I kj j e d r r
kn nk n
p p
π
φ
−π
= φ = θ ρ − − θ ρ −
π πρ
π π
= − π
∫
(10)
Азимутальная скорость движения равна нулю для всех сред в полости перемешивателя кроме
жидкого металла и ярма ротора с магнитами, для которого
v = ωρ . (11)
Следовательно, для магнитного поля постоянных магнитов магнитные свойства немагнитного
электропроводного ярма и постоянных магнитов эквивалентны воздушному промежутку. Тогда
единственным решением уравнения (9), найденным путем использования метода вариации
произвольных постоянных, в области между корпусом кристаллизатора и расточкой статора
73 rr << ρ при 5r>ρ является зависимость
,21
nn
n CCA −+= ρρ (12)
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2 61
а при 4r<ρ − ∫ −++= −
5
4
)(
2
0
21
r
r
n
n
n
n
wnn
n dss
sn
kI
CCA
ρ
ρ
π
μ
ρρ . (13)
Подчиняя решение (12) граничному условию (5), найдем, что
nrCC 2
721 /= и при 7r=ρ nrCA 727 /2= . (14)
Тогда решение (13) на основе теоремы о среднем можно приближенно представить, полагая
2/)( 548 rrrs +== , в виде
))((
2
)( 8
8
45
0
2
7
2 n
n
n
n
wn
n
n
n
r
r
rr
n
kI
r
CA
ρ
ρ
π
μ
ρρ
−−++= − . (15)
Поскольку в теле корпуса кристаллизатора ( 32 rr << ρ ) 0=v и 0=nj , общее решение урав-
нения (9) описывается модифицированными функциями Бесселя
)()( 1413 ρρ aKCaICA nnn += , ωμσ kina =1 , (16)
где , kμ σ − магнитная проницаемость и электропроводность материала корпуса кристаллизатора,
который обычно выполняется из немагнитной стали. Исходя из условия равенства нормальной со-
ставляющей индукции и тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля на границе
раздела сред ( 0) ( 0) , ( 0) ( 0)n n
n n
dA dA A A
d d
ρ + ρ −
= ρ + = ρ −
ρ ρ
, (17)
при 3r=ρ с использованием решений (15) и (16) найдем, исключая неизвестную 2C , что
1
0 5 4 3 8
3 1 4 1
8 7
2 2 2 2
3 3 1 3 3 3 1 3, .1 1 3 1 1 32 2 2 2
3 3 3 37 7 7 7
( )1 , 1 (1 ),
( ) ( )
(1 ) ( ) (1 ) (1 ) ( ) (1 )
n n
w
n n n n
n n n n
n n
n nn n n n
I k r r r rC b C d C C
r r
r r dI a r r r dK a rn nb I a r d K a r
r dr r drr r r r
−μ −
+ = = − +
π ⋅
= − + + = − + +
(18)
С учетом установленных зависимостей (18) решение (16) может быть представлено в виде
./))()((/)(1 11111411 baKbaIdCbaICA nnnnn ρρρ −−= (19)
В полости водяного охлаждения между корпусом кристаллизатора и медной гильзой
21 rr << ρ , так как электропроводность воды равна нулю, общее решение уравнения (9) имеет вид
nn
n CCA −+= ρρ 65 . (20)
Удовлетворяя на границе раздела сред 2r=ρ решения (19) и (20) условиям сопряжения (17),
найдем 116215 //1 pqCrpCC n −= и, следовательно, согласно (20)
6 1 1
2 1
1 1
1 2 1 1 1 1 2 1 1 22
2
1 1
1 2 1 1 1 1 2 1 1 22
2
1
( / ),
( ) ( )
(( ) | ( ( ) ( ))),
( ) ( )(( ) | ( ( ) ( ))).
n
n nn
n
n n n
r n n
n n n
r n n
C
A C q p
r p
dI a dK a np r d b d I a r b K a r
d d r
dI a dK a nq r d b d I a r b K a r
d d r
−
ρ=
−
ρ=
ρ
= + ρ − ρ
ρ ρ
= − − −
ρ ρ
ρ ρ
= − + −
ρ ρ
(21)
Решением уравнения (9) в медной гильзе ( 1rr << ρ ) с электропроводностью 2σ является
)()( 2827 ρρ aKCaICA nnn += , ωμσ 22 ina = , (22)
Используя условия сопряжения (17) при 1r=ρ , найдем, что
7 1 2 1 8 1 12 1 / / ,nC C n r r m C n m= −
2 1
1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1
1 1
2 1
1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1
1 1
( )( ) ( ) ( ) ,
( )( ) ( ) ( ) .
n n n n n
n
n n n n n
n
dI a rnm p r q r I a r p r q r
r dr
dK a rnn p r q r K a r p r q r
r dr
− −
− −
= + + −
= + + −
(23)
62 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2
С учетом полученных соотношений (23) распределение магнитного потенциала в медной
гильзе кристаллизатора и его производная по ρ представляются зависимостями
)).()((
)(12
)),()(()(
12
2
1
1
28
2
121
2
1
1
282
121
ρρ
ρρ
ρ
ρ
ρρρ
aI
m
n
aK
d
dC
d
adI
mrr
nC
d
dA
aI
m
n
aKCaI
mrr
nC
A
nn
nnn
nnn
n
n
−+=
−+=
(24)
На основе условий сопряжения (17), освобождаясь в системе (24) от неизвестного коэффици-
ента 8C , найдем граничные условия для магнитного потенциала в жидком металле при r=ρ для
произвольной функциональной зависимости скорости движения жидкого металла )(ρv в уравнении (9)
2 2
1 2 1 2 1 1
1 2
( ) ( ) 2 1( ( ) ( )) ( )n n n n
n n n
dA dK a dI a C nm K a m I a A m n
d d d rr r
ρ ρ
ρ − ρ − − =
ρ ρ ρ
. (25)
Векторный магнитный потенциал, удовлетворяющий граничному условию (25), в классе огра-
ниченных функций может быть определен для произвольной скорости движения жидкого металла
методом итераций в результате численного решения уравнений магнитной гидродинамики. В элек-
тродинамическом же приближении при допущении, что жидкий металл вращается, как твердое тело
ωρkv = , где k может принимать любые значения от 0 до 1, ограниченное в области жидкого ме-
талла решение уравнения (9), удовлетворяющее условию (25), имеет вид
9 3
3 2 2
9 1 2 1 2 3 1 1
1 2
( ),
2 1 ( ) ( ) ( )/( ( ( ) ( )) ( )( )) | ,
n n
n n n n
n n n r
A C I a
C n dI a dK a dI aC m K a m I a I a m n
rr r d d d ρ=
= ρ
ρ ρ ρ
= ρ − ρ − ρ −
ρ ρ ρ
(26)
где 3 (1 ) ,a k in= − μσω σ − электропроводность жидкого металла.
Полагая таким образом известным значение векторного магнитного потенциала в жидком ме-
талле )(rAn , в частности, из (26) при r=ρ , из первого уравнения (24) находим
)()(
/)(12)(
2121
2121
8 raInraKm
rrranICmrA
C
nn
nnn
−
−
= . (27)
Определив из (24) значение векторного магнитного потенциала )( 1rAn в медной гильзе при
1r=ρ , найдем из (21) постоянную интегрирования
.
/1)(
1111
2111
6 nn
n
nn
rqrp
rrCprA
C
−
−
=
−
(28)
Тогда при известном значении 6C из (21) легко определяется )( 2rAn при 2r=ρ , а из (19) −
постоянная интегрирования
)()(
)(1)(
211211
2112
4 raIdraKb
raICbrA
C
nn
nnn
−
−
= (29)
и, следовательно, распределение магнитного потенциала согласно (19) в корпусе кристаллизатора.
Определив из (19) значение )( 3rAn при 3r=ρ , найдем из (15)
).1/())1)((
2
)(( 2
7
2
3
2
8
2
3
45
80
332 n
n
n
nn
wn
n
r
r
r
r
rr
n
rkI
rrAC +−−+=
π
μ
(30)
Обратное преобразование z-составляющей векторного магнитного потенциала в каждой из об-
ластей полости перемешивателя представляется рядом во вращающейся системе координат ),,( zρφ и
согласно (6) в неподвижной системе координат ),,( zρϕ соответственно
∑∑
∞
∞−
−−
∞
∞−
− == .)( tin
n
in
nz eAeAA ωϕφ (31)
Выводы. Определено распределение магнитного поля магнитной системы возбуждения на
постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором в каждой из областей в полости элек-
тромагнитного перемешивателя при произвольной скорости вращения жидкого металла, которое
представлено в функциональной зависимости от величины векторного магнитного потенциала на по-
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2 63
верхности слитка. Выведены граничные условия для магнитного потенциала на поверхности слитка
для произвольной скорости вращения жидкого металла в гильзе кристаллизатора.
1. Грачев В.Г., Шифрин И.Н., Сивак Б.А., Кузьмина Л.И., Солодовник Ф.С. Электромагнитное перемеши-вание
на сортовых, блюмовых и слябовых МНЛЗ // Сталь. – 2002. − № 11. – С. 21–26.
2. Гахов Ф.Д., Черский Ю.И. Уравнения типа свертки. – М.: Наука, 1978. – 296 с.
3. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. В 2-х частях. Ч.2. – Машины переменного тока.
– Л: Энергия, 1973. – 648 с.
4. Тамм И.Е. Основы теории электричества. – М.: Наука, 1989. – 504 с.
5. Патент UA №81579, Україна. МПК B22D 27/02, H02K 17/02. Пристрій для електромагнітного перемі-
шування металевого розплаву / Кочін Л.П., Плугатар В.С., Биховський А.І., Широкорад С.І., Білобров Ю.М.,
Конд-ратенко І.П., Ращепкін А.П. / ЗАТ «Новокраматорський машинобудівний завод». – 2008.
6. Beitelman L., Mulcahy J.A. Flow control in the meniscus of continuous casting mold with an auxiliary A.C. magnetic
fild // International Symposium on Electromagnetic Processing of Materials, Nagoya, ISIJ. – 1994. – Pp. 235–241.
7. Kuwano T., Shigematsu N., Hoshi F., Ogiwara H. Металлургичесике проблемы непрерывной разливки не-
ржавеющей стали // Сб. пер. Достижения в области непрерывной разливки стали. Труды международного
конгрес-са (London, 1982) Пер. с англ. Евтеева Д.П., Колыбова И.Н. – М.: Металлургия, 1987. – 224 с.
УДК 621.313.8
МАГНІТНЕ ПОЛЕ СИСТЕМИ ЗБУДЖЕННЯ НА ПОСТІЙНИХ МАГНІТАХ СИНХРОННОГО ДВИГУНА З
ПОРОЖНИСТИМ РОТОРОМ
І.П.Кондратенко, докт.техн.наук, А.П.Ращепкін, докт.техн.наук, Т.В. Виштак, О.М.Карлов
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна.
e-mail: dep7ied@ukr.net
Для машин безперервного лиття заготовок запропоновано електромагнітний перемішувач у вигляді синхронного двигуна з
порожнистим ротором. Обертове магнітне поле в рідкому металі збуджується магнітною системою ротора на
постійних магнітах разом зі струмами обмотки статора. Доведено необхідність окремого визначення полів системи
збудження і струмів обмотки статора. Для довільного розподілу швидкості обертання рідкого металу виведені граничні
умови для магнітного потенціалу на поверхні виливка і отримано розподіл магнітного поля в порожнині перемішувача, яке
збуджується постійними магнітами ротора. Бібл. 7, рис. 1.
Ключові слова: перемішувач, постійні магніти, безперервне лиття, кристалізатор.
MAGNETIC FIELD THE SYSTEM EXCITATION ON PERMANENT MAGNETS OF THE SYNCHRONOUS MOTOR
WITH HOLLOW A ROTOR
Kondratenko I.P., Rashchepkin A.P., Vyshtak T.V., Karlov О.М.
Institute of Electrodynamics National Academy of Science of Ukraine,
Peremogy аv., 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine.
e-mail: dep7ied@ukr.net
For continuous casting machines proposed electromagnetic stirrer in the form of a synchronous motor with a hollow rotor. The rotating
magnetic field in the liquid metal magnetic system is excited by a permanent magnet rotor with the stator winding currents. The necessity of
a separate determination of the excitation fields and currents of the stator winding. For an arbitrary rotation speed of the liquid metal
boundary conditions are derived for the magnetic potential on the surface of the blanks, and found the magnetic field distribution in the
cavity stirrer produced by a permanent magnet rotor. References 7, figure 1.
Keywords: stirrer, permanent magnets, the continuous casting, mold.
1. Grachev V.G., Shifrin I.N., Sivak B.A., Kuzmina L.I., Solodovnik F.S. Electromagnetic stirring on the sort, bloom and slab
casters // Stal. – 2002. – Vol. 11. – Pp. 21–26. (Rus)
2. Gakhov F.D., Cherskii Yu.I. Equations type a convolution. – Moskva: Nauka, 1978. – 296 p. (Rus)
3. Kostenko M.P., Piotrowskii L.M. Electric machines. In 2 parts. Part 2 – Machine alternating-current. – Leningrad: Energiia, 1973.
– 648 p. (Rus)
4. Tamm I.E. Fundamentals of electricity. – Moskva: Nauka, 1989. – 504 p. (Rus)
5. Patent №81579, UA, IPC B22D 27/02, H02K 17/02. A device for electromagnetic stirring of liquid metal / Kochin L.P, Plugatar
V.S., Bykhovskyi A.I., Shirokorad S.I., Bilobrov Yu.M., Kondratenko I.P., Rashchepkin A.P. / ZAT «Novokramatorskyi
mashinobudivnyi zavod". – 2008. (Ukr)
6. Beitelman L., Mulcahy J.A. Flow control in the meniscus of continuous casting mold with an auxiliary A.C. magnetic fild //
International Symposium on Electromagnetic Processing of Materials, Nagoya, ISIJ. – 1994. – Pp. 235–241.
7. Kuwano T., Shigematsu N., Hoshi F., Ogiwara H. Metallurgichesike problem for continuous casting of stainless steel // Proc.
lane. Advances in continuous casting of steel. Proceedings of the International Congress (London, 1982) Trans. from English.
Evteeva D.P., Kolybova I.N. – Moskva: Metallurgiia, 1987. – 224 p. (Rus)
Надійшла 06.07.2012
Received 06.07.2012
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62296 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-7970 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:48:44Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кондратенко, И.П. Ращепкин, А.П. Виштак, Т.В. Карлов, А.Н. 2014-05-19T17:35:45Z 2014-05-19T17:35:45Z 2013 Магнитное поле системы возбуждения на постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором / И.П. Кондратенко, А.П. Ращепкин, Т.В. Виштак, А.Н. Карлов // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 2. — С. 58–63. — Бібліогр.: 7 назв. — pос. 1607-7970 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62296 621.313.8 Для машин непрерывного литья заготовок предложен электромагнитный перемешиватель в виде синхронного двигателя с полым ротором. Вращающееся магнитное поле в жидком металле возбуждается магнитной системой ротора на постоянных магнитах совместно с токами обмотки статора. Показана необходимость раздельного определения полей системы возбуждения и токов обмотки статора. Для произвольной скорости вращения жидкого металла выведены граничные условия для магнитного потенциала на поверхности заготовки и найдено распределение магнитного поля в полости перемешивателя, создаваемого постоянными магнитами ротора. Для машин безперервного лиття заготовок запропоновано електромагнітний перемішувач у вигляді синхронного двигуна з порожнистим ротором. Обертове магнітне поле в рідкому металі збуджується магнітною системою ротора на постійних магнітах разом зі струмами обмотки статора. Доведено необхідність окремого визначення полів системи збудження і струмів обмотки статора. Для довільного розподілу швидкості обертання рідкого металу виведені граничні умови для магнітного потенціалу на поверхні виливка і отримано розподіл магнітного поля в порожнині перемішувача, яке збуджується постійними магнітами ротора. For continuous casting machines proposed electromagnetic stirrer in the form of a synchronous motor with a hollow rotor. The rotating magnetic field in the liquid metal magnetic system is excited by a permanent magnet rotor with the stator winding currents. The necessity of a separate determination of the excitation fields and currents of the stator winding. For an arbitrary rotation speed of the liquid metal boundary conditions are derived for the magnetic potential on the surface of the blanks, and found the magnetic field distribution in the cavity stirrer produced by a permanent magnet rotor. ru Інститут електродинаміки НАН України Технічна електродинаміка Електромеханічне перетворення енергії Магнитное поле системы возбуждения на постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором Магнітне поле системи збудження на постійних магнітах синхронного двигуна з порожнистим ротором Magnetic field the system excitation on permanent magnets of the synchronous motor with hollow a rotor Article published earlier |
| spellingShingle | Магнитное поле системы возбуждения на постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором Кондратенко, И.П. Ращепкин, А.П. Виштак, Т.В. Карлов, А.Н. Електромеханічне перетворення енергії |
| title | Магнитное поле системы возбуждения на постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором |
| title_alt | Магнітне поле системи збудження на постійних магнітах синхронного двигуна з порожнистим ротором Magnetic field the system excitation on permanent magnets of the synchronous motor with hollow a rotor |
| title_full | Магнитное поле системы возбуждения на постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором |
| title_fullStr | Магнитное поле системы возбуждения на постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором |
| title_full_unstemmed | Магнитное поле системы возбуждения на постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором |
| title_short | Магнитное поле системы возбуждения на постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором |
| title_sort | магнитное поле системы возбуждения на постоянных магнитах синхронного двигателя с полым ротором |
| topic | Електромеханічне перетворення енергії |
| topic_facet | Електромеханічне перетворення енергії |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62296 |
| work_keys_str_mv | AT kondratenkoip magnitnoepolesistemyvozbuždeniânapostoânnyhmagnitahsinhronnogodvigatelâspolymrotorom AT raŝepkinap magnitnoepolesistemyvozbuždeniânapostoânnyhmagnitahsinhronnogodvigatelâspolymrotorom AT vištaktv magnitnoepolesistemyvozbuždeniânapostoânnyhmagnitahsinhronnogodvigatelâspolymrotorom AT karlovan magnitnoepolesistemyvozbuždeniânapostoânnyhmagnitahsinhronnogodvigatelâspolymrotorom AT kondratenkoip magnítnepolesistemizbudžennânapostíinihmagnítahsinhronnogodvigunazporožnistimrotorom AT raŝepkinap magnítnepolesistemizbudžennânapostíinihmagnítahsinhronnogodvigunazporožnistimrotorom AT vištaktv magnítnepolesistemizbudžennânapostíinihmagnítahsinhronnogodvigunazporožnistimrotorom AT karlovan magnítnepolesistemizbudžennânapostíinihmagnítahsinhronnogodvigunazporožnistimrotorom AT kondratenkoip magneticfieldthesystemexcitationonpermanentmagnetsofthesynchronousmotorwithhollowarotor AT raŝepkinap magneticfieldthesystemexcitationonpermanentmagnetsofthesynchronousmotorwithhollowarotor AT vištaktv magneticfieldthesystemexcitationonpermanentmagnetsofthesynchronousmotorwithhollowarotor AT karlovan magneticfieldthesystemexcitationonpermanentmagnetsofthesynchronousmotorwithhollowarotor |