Проектирование электротехнических систем на основе математического моделирования нестационарных электродинамических процессов

Дмитрий Максимович Филиппов; Александр Александрович Шуйский

Авторы

Дмитрий Максимович Филиппов Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского
Александр Александрович Шуйский Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского

Ключевые слова:

вихревые токи, система интегро-дифференциальных уравнений, метод вторичных источников, фиктивные магнитные заряды, двойной слой зарядов, линейные алгебраические уравнения, система алгебраических уравнений

Аннотация

Работа посвящёна разработке новой эффективной численной модели нестационарных электродинамических процессов, протекающих в электротехнических системах, с целью оптимального проектирования элементов конструкций таких систем. Данная математическая модель представлена в виде системы интегро-дифференциальных уравнений относительно плотности вторичных источников: вихревых токов, электрических зарядов и магнитных диполей. При численном решении системы интегро-дифференциальных уравнений плотности вторичных источников были аппроксимированы кусочно-постоянными функциями. В целях повышения вычислительной эффективности метода коллокаций разработана и реализована новая численная модель, основанная на применении интегрального соотношения для нормальной компоненты плотности тока. Математическая модель трёхмерного магнитного поля систем, содержащих ферромагнетики, представлена в виде модифицированного интегрального уравнения относительно плотности двойного слоя фиктивных магнитных зарядов. Результаты исследования могут быть внедрены в такие отрасли реального сектора экономики как распределённая, в том числе возобновляемая, энергетика, электротранспорт, приборы и устройства неразрушающего контроля и др. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-08-00962.

Биографии авторов

Дмитрий Максимович Филиппов, Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского

К. т. н., доцент кафедры компьютерной инженерии и моделирования Физико-технического института ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского».

Александр Александрович Шуйский, Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского

Студент Физико-технического института ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского».

Библиографические ссылки

Zhiltsov, A., The calculation of the magnetic field in the working area of the linear motor with permanent magnets / A. Zhiltsov, D. Sorokin. // 16th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE) – 2015 – 252–254pp.

Ramm, A.G. Application of the asymptotic solution to EM field scattering problem for creation of media with prescribed permeability / A.G. Ramm, M.I. Andriychuk // Journal of Applied Mathematics and Computing. – 2014. – 45(1-2), 461–485pp.

Filippov, D.M. Improving efficiency of the secondary sources method for modeling of the three-dimensional electromagnetic field of eddy currents / D.M. Filippov, A.A. Shuyskyy // Progress in Electromagnetics Research M., vol. 2, pp.3–8, 2019.

Вишневский В.Г. Магнитооптический вихретоковый контроль: интроскопический и магнитографический методы / В.Г. Вишневский, В.Н. Бержанский, Г.П. Козик и др. // Учёные записки ТНУ имени В. И. Вернадского. Серия «Физико-математические науки». – 2011. – Т. 24 (63), № 2. – С. 127–140.

Ishibashi K. Improvement of Unified Bondary Integral Ewuation Method in Magnetostatic Shielding Analysis / K. Ishibashi, T. Yoshioka, S. Wakao, Y. Takahashi // IEEE Transaction on Magnetics. – Vol.50, No.2. – 2014.

Prise, G.P. Design and Testing of a Permanent Magnet Axial Flux Wind Power Generator / G.P. Price, T.D. Batzel, M. Comanescu, B.A. Muller // Proceeding of the 2008 IAJC-IJME International Conference (November 17—19, 2008; Music City Sheraton, Nashville, TN, USA). — 2008. — 15 p.

Chan, T.F. An Axial-Flux Permanent-Magnet Synchronous Generator for a Direct-Coupled Wind-Turbine System/ T.F. Chan, L.L. Lai // IEEE Transaction on Energy Conversion. — 2007. — Volume 22. — pp. 86—94.

Bastiaens, K. Design of an Axial-Flax Permanent Magnet Machine for an In-Wheel Direct Drive Application / K. Bastiaens, J.W. Jansen, S. Jumayev, E.A. Lomonova // 2017 IEEE International Electric Machines and Drive Conference (IEMDC, May 2017) — 6 p.

Friedrich, L.A.J. Design of an Axial-Flux Permanent Magnet Machine for a Solar-Powered Electric Vehicle / L.A.J. Friedrich, K. Bastiaens, B.L.J. Gysen, D.C.J. Krop, E.A. lomonova // 2018 Thirteen International Conference on Ecological Vechicles and Renewable Energiens (EVER) (Monte-Carlo, Monaco, 10—12 April 2018). — 6 p.