Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 4

Increasing the Efficiency of a High-efficiency Squirrel-cage Induction Motor with Semi-closed Slots by Casting the Slots with Ferro-resin Instead of Using Permanent Magnetic Wedges

Zwiększanie wydajności wysokowydajnego silnika indukcyjnego klatkowego z półzamkniętymi szczelinami poprzez odlewanie szczelin za pomocą żelazożywicy zamiast stosowania stałych klinów magnetycznych

10.15199/48.2024.04.01

nr katalogowy: 148101
10.15199/48.2024.04.01

Streszczenie

This paper presents a new way to increase efficiency in motors with semi-closed slots by casting the slots with ferro-resin instead of using permanent magnetic wedges. This way of increasing efficiency is particularly important for high-efficiency motors. Field calculations (FEM) and laboratory tests of the motor before and after casting the slots with ferro-resin were performed. Optimization calculations were carried out to estimate the reduction in the use of active materials in a motor with ferro-resin casted slots. Based on the results of laboratory tests and calculations, the advantages and disadvantages of using the new method are presented.

Abstract

W artykule przedstawiono nowy sposób na zwiększenie sprawności silników z półzamkniętymi żłobkami poprzez zalewanie żłobków ferro-żywicą zamiast stosowania trwałych klinów magnetycznych. Ten sposób zwiększania sprawności jest szczególnie ważny w przypadku silników o dużej sprawności. Wykonano obliczenia polowe (MES) oraz badania laboratoryjne silnika przed i po zalaniu żłobków ferro-żywicą. Przeprowadzono obliczenia optymalizacyjne w celu oszacowania redukcji zużycia materiałów aktywnych w silniku z zalanymi ferro-żywicą żłobkami. Na podstawie wyników badań laboratoryjnych i obliczeń przedstawiono wady i zalety zastosowania nowej metody

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Chalmers B. J., Richardson J., Performance of Some Magnetic Slot Wedges in an Open-Slot Induction Motor, Proc. IEE, Vol. 114, (1967), No. 2, 258-260
[2] Kaga A., Anazawa Y., Akadami H., Watabe S., Machino M., A Research of Efficiency Improvement by Means of Wedging with Soft Ferrite in Small Induction Motors, IEEE Trans. on Magnetics, Vol. Mag-18, (1982), No. 6, 1547-1549
[3] Anazawa Y., Kaga A., Akadami H., Watabe S. Machino M. Prevention of Harmonic Torques in Squirrel Cage Induction Motors by Means of Soft Ferrite Magnetic Wedges, IEEE Trans. on Magnetics, Vol. Mag-18, (1982), No. 6, 550-1552
[4] Takeda Y, Yagisawa T., Suyama A., Yamamoto M., Application of Magnetic Wedges to Large Motors, IEEE Trans. on Magnetics, Vol. Mag-20, (1984), No. 5, 1780-1782
[5] Mikami H., Ide K., Arai K., Takahashi M., Kajivvara K., Dynamic Harmonic Field Analysis of a Cage Type Induction Motor When Magnetic Slot Wedges Are Applied, IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 12, (1997), No. 4, 337-343
[6] Hanitsch R. E., Widyan M. S., Grune R., Cogging Torque Reduction of a Novel Low-Speed High-Energy PermanentMagnet Electrical Machine, SPEEDAM 2006 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, (2006), S33-1 – S33-6
[7] Plis D., Influence of the Magnetic Wedges Closing the Stator Slots on the Air-Gap Flux Density Harmonics in the Induction Motor, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, (2006), No. 75, 192-197,
[in Polish]
[8] Wardach M., Research of PM Machine with Magnetic Wedges, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, (2007), No. 77, 155-159,
[in Polish]
[9] Wang S., Zhao Z., Yuan L., Wang B., Investigation and Analysis of the Influence of Magnetic Wedges on High Voltage Motors Performance, IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), Harbin, China, (2008)
[10] Zawilak T., Influence of the Magnetic Wedges on Induction Motor Start Up Performance, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej No. 63, Studia i Materiały, (2009), No. 29, 79- 83,
[in Polish]
[11] Cary S., Hanson J., Evans Ch., Blokhintsev I., Electric Rotating Machine Standards Part II: Magnetic Wedge Design & Monitoring methods, Copyright Material IEEE, No. PCIC2011-41
[12] Curiac R., Li H., Improvements in Energy Efficiency of Induction Motors by the Use of Magnetic Wedges, Copyright Material IEEE, No. PCIC-2011-42
[13] Dems M., Komeza K., Sykulski J. K., Analysis of Effects of Magnetic Slot Wedges on Characteristics of Large Induction Motor, Przegląd Elektrotechniczny, (2012), No. 7b, 73-77
[14] Madescu G., Greconici M., Birescu M., Mot M., Effects of Stator Slot Magnetic Wedges on the Induction Motor Performances, 978-1-4673-1653-8/12/IEEE, (2012), 489-492
[15] Stojcic G., Magnet R., Joksimovic G., Vasak M., Peric N., Wolbank T. M., Detecting Partially Fallen-Out Magnetic Slot Wedges in AC Machines Based on Electrical Quantities only, 978-1-4673-2421-2/12 IEEE, (2012), 3887-3892
[16] Gyftakis K. N., Panagiotou P. A., Kappatou J. C., Application of Wedges for the Reduction of the Space and TimeDependent Harmonic Content in Squirrel-Cage Induction Motors, Journal of Computational Engineering, (2013), Vol. 2013, Article ID 657425, 9 pages
[17] Alewine K., Wilson Ch., Magnetic Wedge Failures in Wind Turbine Generators, Electrical Insulation Conference, Ottawa, Ontario, Canada, 2 to 5 June 2013, 978-978-1-4673- 4744-0/13 IEEE, (2013), 244-247
[18] Le Besnerais J., Souron Q., Effect of Magnetic Wedges on Electromagnetically-Induced Acoustic Noise and Vibrations, XXII International Conference on Electrical Machines (ICEM), DOI: 10.1109/ICELMACH.2016.7732830, (2016)
[19] Korkosz M., Pliś D., A Comparison of Properties of a LowPower Induction Motor with Open Slots Closed with Magnetic Wedges and a Motor with Semi-Closed Slots, Przegląd Elektrotechniczny, (2017), No. 1, 157-160
[20] Frosini L., Pastura M., Analysis and Design of Innovative Magnetic Wedges for High Effciency Permanent Magnet Synchronous Machines, Energies 13, (2020), 255, 1-21
[21] Horiuchi M., Masuda R., Bu Y., Nirei M., Sato M., Mizuno T., Effect of Magnetic Wedge Characteristics on Torque Ripple and Loss in Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IEEJ Journal of Industry Applications, (2022), Vol. 11/1, 49-58
[22] IEC 60034-30-1, Rotating electrical machines – Part 30-1: Efficiency classes of of line operated AC motors (IE-code), IEC, (2014)
[23] IEC 60034-2-1, Rotating electrical machines – Part 2-1: Methods for determining losses and efficiency of rotating electrical machinery from tests (excluding machines for traction vehicles), IEC, (2022)
[24] IEC 60034-1, Rotating electrical machines – Part 1: Rating and performance, IEC, (2010)
[25] Dabala K., A Method of Stray No-Load Losses Determination in Induction Squirrel-Cage Motors, Procc. of ICEM, Helsinki (Finland), (2000), vol. I, 515-518
[26] Dąbała K., Selected elements of a new method of induction motors efficiency determination, Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences, Vol.64, June (2016), nr 2, 307-313
[27] Canadian Standard C 390-10 Energy Efficiency Test Methods for Three-Phase Induction Motors, CSA, (2010)
[28] IEC 60034-12, Rotating electrical machines – Part 12: Starting performance of single-speed three-phase cage induction motors, IEC, (2017)
[29] Bogumil M., Dabala K., Method and Program for Designing Optimal Induction Motors, Prace Instytutu Elektrotechniki, (2012), No. 258, Warsaw (Poland), 21-30,
[in Polish]
[30] Sliwinski T., Calculation methods of induction motors, Wydawnictwo Naukowe PWN - Analysis vol. 1, Warsaw (2008), Synthesis vol. 2, Warsaw (2010),
[in Polish]

Zeszyt tej publikacji jest dostępny w trybie OPEN ACCESS. Zachęcamy do zapoznania się z treścią publikacji na stronie zeszytu.

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-4 , nr katalogowy 148101 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-4 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2024-4

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma