电机通道对转子式压缩机性能影响的仿真和试验研究

电机通道作为转子式压缩机排气通道的一部分,对电机效率、出油率和压缩机性能均有较大影响.采用CFD仿真和试验相结合的方法,对电机通道的通流面积和通道形式对压缩机性能的影响进行了系统研究.研究结果表明:电机通道通流面积不同时,电机下部压力脉动曲线的相位、幅值及波的个数均不同,压缩机性能不随电机通道通流面积的增大而增大;电机通道通流面积相同时,电机下部压力脉动曲线的相位、幅值及波的个数基本相同,与通道形式无关.     

航空电机及控制器的温度场仿真分析

对一种航空用高功率密度无刷直流电机,建立电机和控制器一体的三维热仿真模型。根据电机系统内部热交换及传热学相关理论,确定系统内散热系数与热边界条件,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对建立的热仿真模型进行温度场仿真与分析,得到了不同环境温度变化情况下电机和控制器的温度场分布和温度对时间变化的曲线。经与试验得到数据进行对比分析,验证了仿真的准确性。这对电机和控制器的设计与温度场计算提供了依据。     

基于涡旋机的新型压缩空气储能系统动态建模与效率分析

提高储能效率是压缩空气储能方式在新能源发电领域应用的重要前提。本文综合考虑泄漏、摩擦损耗等对涡旋压缩机性能的影响,建立基于各腔室容积和气体质量变化的压力动态方程及主轴运动方程,并给出了基于涡旋机的压缩空气储能系统动态数学模型;通过采用遗传算法辨识综合影响系数和转动惯量两关键参数优化完善了模型;仿真和试验对比研究表明涡旋压缩机效率高并具有良好的变工况特性;涡旋压缩机多转速试验验证了动态模型的有效性,同时指出了压缩机全效率存在最优的运行速度及恒转速下随排气压力升高而降低的工作特点,为研究涡旋压缩机的效率优化控制奠定了坚实的理论和实践基础。     

电力变压器油箱内部故障压力特征建模及仿真

鉴于变压器内部故障后压力升高可能导致油箱开裂、起火及爆炸等事故,长期以来,电力变压器一般装有瓦斯继电器和压力释放阀用于故障切除及油箱过压力释放。但由于业界对其深入研究不足,且鲜有理论创新和性能改进,目前广泛使用的瓦斯继电器存在速动性不足、可靠性较低及阈值难以整定等缺陷。通过分析变压器内部故障造成油箱内压力升高的瞬态物理过程,建立了变压器油箱内部故障压力震源及其波传播的数学模型,有限元仿真变压器内部故障后油箱内压力升高变化情况,得到不同时刻下油箱内部压力分布云图及不同位置压强升高曲线。仿真计算结果揭示了变压器电气网络故障与油箱内非电气量表象之间的关系,为研究基于故障压力特征的数字式瓦斯保护提供理论基础和仿真平台。此外,通过与电力变压器油箱内电弧故障压强升高试验结果的比较,验证了所建模型及仿真手段的正确性。     

转子式压缩机流动仿真研究

运用CFD软件STAR-CD对压缩机A及B进行流动仿真分析。通过仿真分析得到压缩机P-V曲线、制冷量及制冷功率。仿真计算结果与试验测试结果吻合较好,误差在5%以内。     

机械调磁式轴向永磁同步电机调磁特性分析与试验研究

为实现永磁电机内部磁场的灵活调节,提出一种利用附加机械装置实现电机内部磁场可调的轴向永磁同步电机。深入研究该电机的工作原理及调磁机理,采用虚拟样机技术对电机进行机械动力学仿真分析,获得了弹簧形变和转子错开角度随转速变化的规律;采用有限元法对电机内部磁场、绕组磁链、感应电动势及气隙磁通密度等电磁特性进行了数值计算。仿真结果表明,利用机械调磁装置的离心作用实现两转子错开角度,可调节电机内部磁场分布,进而达到拓宽弱磁调速范围的目的。试验结果证明了理论分析与仿真计算的有效性。     

隔爆型单相异步电动机设计及研究

介绍了额定功率为1kW的铸铜转子单相电容启动和运转的空调压缩机用隔爆型异步电动机的设计方案,利用Magnet电磁仿真对电机的设计方案进行有限元建模验证分析,并搭建了电机仿真所需要的外围电路。通过仿真,得到了电机满载情况下的电流曲线、启动转速-时间曲线、力矩-时间曲线、堵转转矩曲线及堵转电流曲线。     

螺杆压缩机用三相异步电动机电磁性能计算与分析

针对螺杆压缩机用电机的性能需求,说明了这类电机的设计理念。并以一台500kW、4极隔爆型电机为例,构建其二维有限元仿真模型,模拟电机堵转工况及空载工况,同时通过负载特性曲线核算该电机的起动时间。最后分析计算结果,验证电磁方案的合理性。     

真空干泵用屏蔽电机温度场仿真分析与试验

针对真空干泵用屏蔽电机在额定运行过程中温升过高导致绝缘老化,影响机组运行安全的问题,对1台4.5 kW真空干泵用水冷式屏蔽电机的水冷结构进行了设计,并进行了温度场仿真分析和试验。利用机械软件建立了屏蔽电机三维模型,借助有限元分析软件建立屏蔽电机温度场计算的仿真模型,设置热源激励和边界条件,获得了电机内各部件的温度场分布规律,并分析了冷却水流量、水道宽度、水道数及冷却水温对电机温升的影响;搭建试验平台进行温升试验,获得了从冷态起动到温升稳定过程中各部位温度,绘制温度随时间变化特征曲线。温度场分析与试验结果表明该电机设计合理,为后续的真空泵用屏蔽电机温度场分析及冷却系统的选择提供了一定的参考依据。     

电动汽车用75 kW永磁同步轮边牵引电机研制

运用Ansys的Maxwell 2D仿真模块,建立电动汽车用永磁同步电动机的二维模型,通过电磁场有限元分析,得到了反电势及气隙磁密分布的波形曲线。用场路结合的方法精确计算出电机额定参数及特性参数曲线,并在此基础上对电机进行优化设计。通过仿真分析结果与试验结果的对比,证明了该轮边牵引电机设计的合理性。     

基于联合仿真的表贴式永磁游标电机性能分析

表贴式永磁游标电机内部电磁参数复杂多变,MATLAB/Simulink不能精确反映不同运行工况下电机的实际电磁性能。将交叉耦合理论应用于表贴式永磁游标电机的磁链、电感和转矩模型的研究中,分析计算了交叉耦合对表贴式永磁游标电机磁链、电感和转矩的影响。基于ANSYS Maxwell、Simplorer及MATLAB/Simulink软件建立了场路联合仿真的电机驱动控制系统模型,测试了电机的驱动性能,并与MATLAB/Simulink定参数仿真结果进行了对比。理论分析和仿真结果表明,因电机内部电磁状态的实时变化,采用联合仿真分析方法的计算结果具有更高的准确性。     

基于时步有限元分析的实心凸极同步电动机起动过程转矩特性分析

采用基于时间步长有限元计算的场路耦合法,分析了实心凸极同步电动机的直接起动过程。考虑了电机的实际绕组分布、磁极形状以及起动过程中转子运动因素的影响,计算了电机起动转矩,特别是脉动转矩以及起动时间,获得了电机动态特性的变化曲线。建立了实心磁极同步电动机直接起动时的二维电磁场动态仿真数学分析模型。对一台模型电机的起动特性进行了数值仿真计算,并通过试验验证了计算结果,验证了分析方法的准确性。此法主要用于预测实心磁极同步电动机的起动特性。     

压缩机电机匝间短路分析

本文分析了压缩机电机匝间短路的原因,并用物理等效电路和有限元仿真计算,得出电机匝间短路时电流的变化及特点,证明了匝间短路形的大电流是造成短路绕组烧损的直接原因。     

大型汽轮发电机并网运行机端突然短路的仿真分析

基于SIMSEN仿真软件建立了汽轮发电机系统瞬态分析的仿真模型,模型中考虑了电机电磁系统、机械系统、网络元件等的影响.并对1台650 MW汽轮发电机并网运行时各种短路情况进行了仿真计算,得到了发电机的定子电流、励磁电流、电磁转矩及轴力矩随时间的变化曲线及规律,为电机的设计提供了可靠的依据,同时也为其它汽轮发电机的仿真计算提供了一种有效且快捷的方法.     

正压型防爆电机吹扫过程多组分瞬态浓度场分析

以一台6.5 MW正压型防爆电机为例,首次将多组分流体理论应用于正压型防爆电机,采用了有限元法对电机的安全性能进行了仿真分析,分别完成了"模拟爆炸环境瞬态仿真计算"和"吹扫瞬态仿真计算",得到了吹扫过程中爆炸性气体及清洁空气各组成成分的浓度变化云图,通过各部位的浓度云图能够得知电机内部是否存在吹扫死角,增强了安全性能。仿真结果经过防爆试验验证,计算数据满足精度要求。进一步优化了进气管道的布置方案,通过合理的调整进气管道开孔的位置、数量及大小提高了吹扫效率,节约了试验成本,同时也可以使电机快速启动,更好的服务工况。     

基于时步有限元分析的实心凸极同步电动机起动过程转矩特性分析

采用基于于时间步长有限元计算的场路耦合法，分析了实心凸极同步电动机的直接起动过程。考虑了电机的实际绕组分布、磁极形状以及起动过程中转子运动因素的影响，计算了电机起动转矩，特别是脉动转矩以及起动时间，获得了电机动态特性的变化曲线。建立了实心磁极同步电动机直接起动时的二维电磁场动态仿真数学分析模型。对一台模型电机的起动特性进行了数值仿真计算，并通过试验验证了计算结果，验证了分析疗法的准确性。此法主要用于预测实心磁极同步电动机的起动特性。     

驱动盾构机用130kW永磁同步电动机的研制

用Maxwell 2D模块建立了盾构机用永磁蚓步电动机(PMSM)的二维模型,通过电磁场有限元分析,得到了一组反电势及磁密分布的特性曲线。再通过场路结合的方法精确计算出电机性能参数及特性曲线,在此基础上对电机进行优化设计。并通过仿真分析与试验结果对比,证明电机设计的合理性。     

基于 Ansoft大功率牵引电机电磁场有限元分析

当牵引电机运行时,电机内部的电磁场分布及变化情况直接影响牵引电机的运行状态与性能.介绍异步牵引电机的工作原理及等效电路,基于AnsoftMaxwell２D 仿真软件对 CRH２的牵引电机 MT２０５进行电磁仿真,得到MT２０５的电磁场分布及电机特性曲线,为牵引电机性能优化提供理论依据。     

油冷电机定子冷却结构散热仿真研究

针对电机散热问题，新能源汽车所用油冷电机在定子内部建立冷却结构，引入油来直接冷却定子及绕组。而优化定子冷却结构可以提升电机散热性能来达到提高电机功率密度和效率的目的。定子内部和喷油环通入冷却油后，流动状态复杂多变，故采用计算流体动力学仿真方法，建立油冷电机三维CFD模型，对电机内部流场和温度场进行有限元计算和分析，得到内部流体流动特性和电机温度分布特性。并主要分析定子冷却结构的入油口结构和喷油环关键冷却参数对流场及温度场分布的影响，并加以优化。最终优化的方案相比于优化前的方案，可使电机温度降低5～10°C。试验结果进一步验证了冷却结构散热仿真的准确性，为油冷电机技术的应用和推广提供了有力支撑。     

分段直线感应电动机起动性能的计算和分析

为了提高长初级直线感应电机的效率,节约电能,在实际应用中需要将其初级分段。以分段长初级直线感应电机为研究对象,采用有限元方法,建立了电机的电磁场计算模型,同时运用虚功法来计算电机的电磁力。通过ANSOFT仿真,研究了电机的空载启动、运行及堵转过程,得出了电机的推力、位移、速度曲线及电机内部电磁场的分布特点。最后,利用 Maxwell2 D软件的有限元法分析了长初级直线感应电机起动推力随气隙大小、分段间距以及启动位置的变化规律。所得到的计算方法与规律对分段长初级直线感应电机的优化设计和制造能提供有益帮助。