Generating Insights: Cambio de campos: una perspectiva de diseño electromagnético

Publicado el: September 28, 2021

El diseño electromagnético está en el centro de la etapa de diseño del producto en alternadores y puede significar la diferencia entre lanzar un buen producto y un gran producto. The expertise we have at STAMFORD | AvK allows us to tip the scales into consistently releasing great products which either meet or exceed our customers' demands and requirements in relation to, for example, size and performance.

We at STAMFORD | AvK not only perform extensive computer simulations and validation processes to guarantee our generator quality, but continue to improve our alternators with various optimisations of the electromagnetic design through a computer simulation method called Finite Element Analysis (FEA), to ensure our products are the of the highest quality and best performing in the market. (Figure 1).

Being able to use multi-physics software allows a more complete observation

Figure-1-Electrical-machine-in-finite-element-analysis-software-with-mesh-applied

FEA es una herramienta experta que realiza una serie de análisis sobre alternadores y se usa en las etapas iniciales del diseño hasta que se hacen los toques finales para poder sacar ese porcentaje extra de rendimiento. El software electromagnético FEA se especializa en buscar el aspecto eléctrico del diseño y nos permite crear una amplia variedad de pruebas, por ejemplo, la pérdida del hierro del estator de la máquina. (Figure 2).

Figure-2-Electrical-machine-in-finite-element-analysis-software-displaying-magnetic-flux-density

Nuestros trabajos no se centran solamente en el uso de FEA, también implementamos otras herramientas que tienen diferentes grados de habilidades. Una de esas herramientas se desarrolló en la fábrica y es instantánea a la hora de producir resultados en lugar de consumir una cierta cantidad de horas para llegar a un resultado. Sin embargo, esta herramienta es mucho más limitada y naturalmente menos precisa que el software FEA. Esta herramienta rápida se desarrolló sobre la teoría clásica y el circuito de reluctancia magnética por eso, naturalmente, no hay cálculos exponencialmente iterativos ni que consumen demasiado tiempo.

El siguiente software que tenemos a nuestra disposición es más moderno que el anterior pero no tan bueno como nuestros métodos de FEA. Esta herramienta utiliza las plantillas de diseño que se pueden modificar ingresando las diferentes dimensiones de la máquina, nuevamente basadas en la teoría del circuito de reluctancia magnética, pero esta vez dentro de un paquete de software más profundo que permite realizar análisis más amplios que son más similares a los que se pueden realizar con el software de FEA. Es más lento que nuestra herramienta con resultados al instante, pero en general es más precisa y mucho más rápido que el análisis de los métodos infinitos.

Otra opción es el software de multifísica, que trabaja más allá del alcance de nuestro software electromagnético de FEA y permite trabajos de inspección de otros rendimientos, como las tensiones mecánicas y la temperatura, en varios lugares dentro del generador, además que al mismo tiempo es capaz de simular los campos electromagnéticos dentro de la máquina. Poder usar el software de multifísica nos permite tener una observación más completa de cómo influyen en el resto del generador los cambios y optimizaciones pequeñas para la electromagnética, de modo que se pueda garantizar la excelencia en el diseño de nuestras máquinas.

Al diseño un generador desde el punto de vista electromagnético, hay que tener en cuenta muchas más cuestiones que simplemente el tamaño y el nivel de energía que queremos que produzca la máquina. No solo implementamos una serie de pasos provenientes de cálculos manuales hasta análisis de los métodos finitos desde la informática, sino que hay muchísimas maneras distintas en que podemos alterar la geometría desde el interior del rotor y el estator para manipular el campo magnético, por ejemplo, para poder reducir el porcentaje de la distorsión harmónica total en la salida de voltaje de las terminales; ambos trabajos cuando se mantienen en un nivel alto posibilitan que la máquina tenga mejor calidad.

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