分数槽永磁电机定子绕组双相短路电磁场与温度场分析

定子绕组短路故障是永磁电机电气故障的主要组成部分。以一台14 k W分数槽永磁节能电机为例,基于时步有限元计算方法,对永磁电机电磁场进行了分析计算,研究了分数槽永磁电机两相绕组相邻线圈短路对电机电磁场的影响。通过对电机内电磁场的变化,分析了线圈短路对电机输出性能、运行参数的变化规律。进一步对比分析了相邻线圈不同位置短路对电机运行状态的影响,并给出了引起电机运行状态改变的机理。最后,结合电机温度场的计算分析,给出了分数槽永磁电机两相绕组相邻线圈短路对电机温度分布的影响,所得出的结论对永磁电机故障分析与诊断具有重要意义。     

永磁同步电机匝间短路故障特征量的分析

为了在早期监测出永磁同步电机发生了相带第一匝短路故障,利用有限元法,对永磁同步电机绕组相带第一匝短路故障的特征进行了研究。首先介绍了电机的设计参数及绕组结构,其次运用Ansoft软件建立了永磁电机模型,通过对短路故障前后电机电流波形、谐波含量的分析,及特征量随电机转速和负载变化的演变规律,找到了电机发生相带第一匝短路故障的特征,为永磁同步电机发生相带第一匝短路故障的诊断供了理论依据。     

单相匝间短路对永磁电机损耗及温度分布的影响研究

以一台14 k W卷烟自动化设备用节能永磁电机为例,建立了二维电磁场有限元计算模型,对永磁伺服节能电机电磁场进行了计算分析,并对比研究了永磁电机额定工作状态下定子电枢绕组匝间短路故障对电机性能的影响,给出了不同匝间短路形式下电机各部分损耗的变化规律;在此基础上,建立了永磁电机温度场计算模型,分析了电机匝间短路故障时电机电枢绕组及永磁体温度的变化规律,揭示了永磁电机绕组匝间短路对电机温度分布的影响机理。所得出的结论对永磁电机故障分析及防止永磁体高温失磁具有重要的意义。     

多相永磁同步电动机突然对称短路的分析

突然对称短路是多相永磁同步电动机在运行中可能发生的严重故障,是分析、研究其他突然短路现象的基础,也是分析永磁电机运行过程中最大去磁磁势的一个重要环节.建立p对极N相正弦波永磁同步电动机在abc坐标下和dq坐标下的数学模型,推导该类电机N相对称短路的最大瞬时短路电流表达式,实验表明所建立的电机数学模型及推导的短路电流表达式是正确的.     

短路容错控制在多相无轴承永磁同步电机中的可行性分析

容错性作为多相无轴承永磁电机关键技术之一,其控制系统的可行性对提高整个电机的安全性和鲁棒性具有重要意义。本文对多相无轴承永磁电机短路故障下的控制模型及其短路电流表达式进行了推导。在此基础上,提出以某特定矩阵的三阶非零子式或其行秩作为短路容错控制的可行性判别依据。并以一台六相无轴承永磁电机为例,对其中任意一相、两相和三相绕组发生短路故障时的容错控制可行性进行了系统分析和归纳,且给出了该电机的短路容错控制系统框图。文中还利用有限元仿真对短路故障下的电机运行状态作了详细分析,并在一套原理样机平台上进行了实验验证。     

永磁同步电机三维磁场计算及分析

永磁同步电机具有功率密度大、运行安全可靠以及维护简单等优点而得到广泛应用。在深入分析永磁同步电机三维磁场分布特性基础上,以12槽永磁同步电机为例,用有限元分析方法建立了电机模型。采用棱边单元法对电机进行了三维电磁场数值计算,研究了不同单元形状对电磁场计算结果的影响,并进行了仿真验证,结果证明在可靠性、计算速度和气隙磁密方面,采用棱边单元法进行有限元磁场计算较现有方法有着较大提高。最后基于设计的1 kW永磁电机搭建了实验平台,对其短路过程进行了研究,得到了永磁同步电机的最大短路电流,实验结果验证了所采用仿真方法的正确性,对设计、研究永磁电机有一定参考意义。     

轴裂相整数槽集中绕组永磁容错电机及其匝间短路故障抑制研究EI北大核心CSCD

针对传统分数槽集中绕组永磁容错电机相间隔离能力弱、匝间短路故障抑制能力不足的问题,该文提出一种轴裂相整数槽集中绕组永磁容错电机。该电机各相绕组沿轴向独立排布,实现了相间的电、磁、热及物理隔离。首先,介绍轴裂相整数槽集中绕组电机的基本结构,阐述其工作原理,分析其电磁性能。然后,理论分析该轴裂相整数槽集中绕组永磁电机匝间短路故障的抑制机理。在考虑绝缘接触电阻变化的基础上,将所提轴裂相整数槽集中绕组永磁电机与传统分数槽集中绕组永磁电机在不同接触电阻情况下的故障电流、损耗和温升进行对比和分析。研究表明,相比于传统分数槽集中绕组永磁容错电机,该文所提轴裂相整数槽集中绕组永磁容错电机在故障的各个阶段,其匝间短路故障的严重性均较低,并且故障对健康相的影响很小,实现了从电机结构上抑制和隔离匝间短路故障的目的。最后,加工一台轴裂相整数槽集中绕组永磁电机样机,完成对样机匝间短路电流和故障温升的测试,实验结果与理论分析和仿真结果一致,证明了上述分析的正确性。     

直驱永磁电机绕组匝间短路故障研究

直驱永磁电机包括旋转结构与直线结构,其电磁负荷高,直接与负载相连接,电机的可靠性运行对系统安全非常重要,绕组匝间短路故障是其中一种重要的影响因素。本文以直驱永磁直线电机（PMLM）为研究对象,基于有限元方法分析了初级绕组匝间短路故障对电机性能的影响。首先介绍了直驱PMLM的拓扑结构与气隙磁场,分析了匝间短路对相电流与短路电流的影响,然后计算了短路匝数、短路位置对电机性能的影响,包括三相电流、短路电流、平均推力与推力波动,最后总结了匝间短路故障对PMLM性能的影响,为直驱系统的故障诊断与容错运行提供理论支持。     

永磁同步发电机三相突然短路过渡过程的分析

三相突然短路是对电机有严重危害的过渡过程。文章从分析三相突然短路时电枢绕组的磁链变化出发,给出了永磁同步发电机三相突然短路时短路电流的计算方法、三相突然短路时永磁体的最大去磁校核计算式,为永磁同步发电机的可靠性设计提供依据。     

永磁直流力矩电机转子绕组短路机理分析与研究

绕组短路成为影响永磁直流力矩电机质量的重要因素。本文从永磁直流力矩电机的设计结构和工作原理出发,对造成电机转子短路机理进行理论分析和研究,多角度寻找导致电机转子短路的产生因素。并针对可能的缺陷因素结合产品工艺过程,提出了改善电机工艺性的措施。本文的研究工作奠定了该力矩电机的工艺协同设计相关理论基础,为下一步电机设计优化提供了有力支持。     

隐极发电机励磁绕组匝间短路故障定位及短路匝数估算

为实现对发电机励磁绕组匝间短路故障的在线检测与保护,以一台12kW、3对极隐极同步发电机为例,采用多回路法对该样机负载运行时发生的励磁绕组匝间短路故障进行计算,并与实验进行了对比分析;基于计算与实验结果,分别探讨了分布式励磁绕组的故障位置及短路匝数对故障特征量的影响;在此基础上,提出利用定子分支谐波电流进行故障定位及短路匝数估算的新方法,为隐极发电机励磁绕组匝间短路故障在线检测与保护方案设计奠定了理论基础。     

大功率中速永磁风力发电机设计及性能研究

提出了一种基于ANSYS Maxwell 2D等效磁路法的电磁仿真和工程热分析相结合的电机设计方法。通过Maxwell 2D对4.8 MW中速永磁风力发电机进行设计,为了进一步研究发电机的运行特性,建立了永磁发电机有限元分析计算模型。对发电机的空载、额定负载和短路性能进行仿真分析计算,获得各工况下的电流、反电动势和电磁转矩等波形,并且采用热路法对电机各部分温升情况进行计算。仿真计算结果表明该发电机设计合理,各项指标均符合要求。电磁仿真和工程热分析相结合可以更加准确地指导电机设计,为发电机的电磁设计和结构优化提供理论依据。     

新型直驱永磁风力发电机电磁场数值分析

以新型直驱永磁风力发电机为研究对象,在完成采用XLPE高压电缆作为定子绕组的1.5 MW/10.5kV内转子新型直驱永磁风力发电机电磁设计的基础上,在Ansoft Maxwell环境下建立发电机二维模型,对发电机各个工况下的电磁场进行有限元仿真与分析,包括静态空载、额定负载、不对称短路故障情况,对发电机永磁体在出线端突然三相短路时受冲击电流影响是否会发生局部失磁进行分析,验证新型永磁风力发电机电磁设计的可行性。结果表明,新型风力发电机与传统永磁风力发电机电磁场分布规律一致,且其额定电压高,绕组电流密度较小,额定负载与单相短路情况下永磁体磁场受电枢磁场影响较小,铜耗和铁耗也较小,同时在极端短路情况下永磁体局部不会出现永久性退磁,设计方案可行。     

自并励励磁系统灭磁容量计算与仿真分析

为保证发电机发生短路等故障时,灭磁系统能够安全、迅速地给发电机灭磁,并将发电机转子绕组中的磁场能量消耗在灭磁回路耗能元件中,文中通过求解同步发电机的五绕组微分方程并计及饱和,采用Matlab编写程序模拟空载误强励、负载误强励、负载三相金属性短路等工况下的灭磁过程,以某电厂参数进行仿真分析计算,并对照实际详细数学分析说明仿真计算结果精确可靠,可用于各种机组的灭磁容量设计,并为未来智能化励磁灭磁系统分析提供技术支撑。     

The effect of electromagnetic load on the basic dimensions of induction salient pole generators

The results of theoretical studies and simulations of the effect of electromagnetic load on the magnetic leakage factor of an induction generator with a salient pole stator and rotor. A closed-form solution is obtained for this factor as a function of electromagnetic loads and teeth geometry provided the generator has an inductive load. An error of estimation of basic generator dimensions was found for the generator design for active load. It is shown that, as the linear load grows, the magnetic leakage factor goes down from its maximum, as in open circuit conditions, to the minimum value observed at a short circuit of the generator. The obtained boundary values of a linear load capacity, a magnetic induction in stator teeth, and their ratio can be used in design of a generator. Based on the theoretical study, the Arnold’s equation was updated with an additional multiplier to account for the effect of an electromagnetic load on the degree of induction modulation.     

永磁直驱同步风力发电机电磁设计及仿真分析

介绍了3MW永磁直驱同步风力发电机电磁设计参数要点的选取,尤其是对不同每极每相槽数下发电机的性能进行了对比仿真分析。列举了3MW永磁直驱同步风力发电机的主要技术参数,并通过有限元分析软件对所设计发电机的空载特性、负载特性及短路特性进行了仿真计算分析,并对三相短路状态下永磁体是否会发生不可逆退磁进行了验证。     

燃气轮机发电机临界转速振动故障的诊断

结合燃气轮机发电机临界转速振动故障的分析排查和处理过程,介绍转子匝间短路的试验诊断,建立匝间短路与临界转速振动故障的关系,总结出匝间短路情况下燃气轮机发电机临界转速振动故障的特征。     

一种考虑短路电流指标的动态等值方法

短路电流反映了交流系统的强度,为了简化原系统并保留原系统的短路电流特性,提出了一种考虑短路电流指标的动态等值方法.首先将外部系统根据机组的同调性划分为若干外部等值子系统,然后将短路电流作为等值过程中的一个重要量化指标,利用改进的Ward等值法对每个等值子系统化简,最后根据外部系统中的发电机与边界母线的电气距离来确定等值发电机的参数.算例表明,所提出的动态等值方法不仅能使等值前后研究系统的对称和不对称短路电流完全一致,还非常好地保留了原系统动态特性.     

基于变分模态分解与精细复合多尺度散布熵的发电机匝间短路故障诊断

针对多极发电机匝间短路故障诊断与识别难度高的问题,提出了变分模态分解与精细复合多尺度散布熵结合的方法处理发电机定子振动信号.所提方法应用变分模态分解将原始信号分解为多个模态分量,并依据峭度和相关系数原则选取2个不同分量进行信号的重构,应用精细复合多尺度散布熵来进行重构信号的分类及故障识别.对3对极发电机匝间短路故障前、后定子振动数据的处理效果表明,所提方法可以对发电机匝间短路故障进行有效识别与诊断,与其他多尺度熵方法相比具有一定优越性.     

增安型无刷励磁同步电动机采用发电机突然短路法进行无火花试验的探讨

讨论增安型无刷励磁同步电动机采用电机惰行时,发电机突然短路法代替电动机空满压起动无火花试验的可行性。