论变频电源对小型变频变压异步电动机损耗的影响

由于变频电源的输出含有大量的高次谐波,这些谐波会产生相应的铜耗和铁耗,使电机固定损耗增加,电机温升增高,降低运行效率和功率因数,因此变频电源供电下电动机的谐波损耗是一个大问题。     

过电压条件下谐波磁场对异步电机附加损耗的影响

为了研究过电压条件下谐波磁场对异步电机附加损耗的影响,以一台Y132S-4、5.5kW电机为例,利用时步有限元法研究了过电压下定转子铁心谐波磁密和转子导条谐波电密在额定负载时的变化规律及产生原因,进一步分析其对附加损耗的影响。结果显示,在附加铁耗方面,过电压引起磁路饱和,导致定子铁心轭部、齿身3次谐波磁场和磁导谐波磁场增加,同时受定转子绕组电流降低的影响,由其产生的齿谐波磁场在定转子铁心齿顶区域引起的附加铁耗降低,两者共同作用导致附加铁耗由380V时的44W降低到420V时的35W;在附加铜耗方面,过电压引起角接绕组3次谐波电流及相应定子附加铜耗增加,受转子绕组电流降低的影响,由其引起的齿谐波磁场在转子导条中感生的高频电流及相应附加铜耗降低。通过满载时不同电压下各项损耗进行实测对比,验证了文中分析正确性。     

铸铝转子异步电机的附加损耗

本文对铸铝转子异步电机附加损耗产生原因,进行了较全面的论述,对横向谐波电流的产生进行重点分析,并就附加损耗对异步电机性能影响进行必要的分析,最后提出降低附加损耗的有效措施。     

建立正弦气隙磁场的电机绕组优化设计

本文提出了以单相异步电动机定子各槽中的电枢绕组导线数为设计变量、工作气隙复杂的高次谐波磁场为目标函数,把有限元法、快速傅里叶变换及优化技术结合在一起,使电动机工作气隙磁场接近正弦分布的方法。并以具有异形槽的单相异步电动机为例进行优化改进设计,有效地抑制了高次谐波磁场。     

永磁同步电动机空载铁耗研究

从产生根源出发,对永磁同步电动机空载铁耗进行细致分类。在此基础上,利用有限元法和Bertotti铁耗计算模型,以一台5 k W、3 000 r/min永磁同步电机为例,对正弦波供电永磁同步电动机的空载铁耗分布特性进行分析计算,得到基本铁耗与空载杂散损耗的比例关系以及不同因素所引起的空载杂散损耗分布规律。进而,研究了变频器供电空载电流时间谐波引起的谐波损耗,分析了不同极槽配合对变频器供电永磁同步电机的谐波损耗影响规律。最后,通过多台样机的空载铁耗试验,验证了计算的正确性。     

异步电机高频杂耗的自适应时步法有限元计算

异步电机杂散损耗的准确计算是一个十分困难的问题。本文论述了对非斜槽异步电机高次谐波杂散损耗的计算方法。文中采用的数学模型把电磁场有限元方程与电路方程耦合在一起,当输入电压波形给定后,电机中的之流和磁密波形可通过时步法直接求得。根据计算所得的高次谐波电磁场,就可进一步计算出高次谐波杂散损耗。计算结果通过样机试验得到验证。在计算中采用了自适应时间步长的方法,并首次提出了一种估计局部截断误差简单实用的方法。     

降低谐波损耗的异步电机转子槽设计

在变频调速电机的应用中,电源中的高次谐波电流将引起集肤效应,使转子导条电阻及铜损耗增加,这是造成电机效率降低的根本原因,因此必须针对逆变器供电的特殊性设计异步电机。在对国外提出的一种带U形铁心桥的转子槽进行分析的基础上得出确定其尺寸的表达式,并通过电磁场有限元分析来验证,结果表明,这种转子槽能极大降低转子谐波电流、转子谐波损耗。最后,总结出转子槽尺寸与转子导条谐波损耗之间的变化规律,对以后设计该种转子槽具有指导意义。     

电网谐波对变压器和异步电机能效影响仿真研究

研究了电网谐波对变压器和异步电机的谐波损耗以及能效变化规律.讨论了电网谐波的基本特性,并对谐波引起变压器、异步电机的谐波损耗进行了理论分析.在此基础上,针对三相电力变压器和异步电机进行了Maxwell 3D建模,并同Simplorer进行了联合仿真,分析了谐波对其能效的影响.给出了在不同谐波次数、畸变率条件下的能效变化规律.     

转子冲气隙工艺降低杂散损耗的试验

异步电机的杂散损耗对电机的温升、效率和起动性能等均有较大影响。小型异步电机,因为气隙较小,高次谐波磁场的幅值较大,加上铸铝转子,导条与铁心间无槽绝缘,致使谐波在转子中产生横向泄漏电流,因此杂散损耗较大。通常为1～3％的额定功率。如何从设计和工艺上采取有效措施来     

高速储能永磁无刷直流电动机铁耗研究

高速电动机中，随着铁心内磁场变化及频率增大，铁耗也在增大。给出了永磁电机铁心损耗的计算模型。该模型结合二维时步有限元法进行分析计算，对一台20000r／min的高速储能永磁无刷直流电动机进行了分析计算，给出其不同位置的损耗密度；最后对计算结果和测量结果进行了分析比较，验证了此分析模型的有效性。研究为进一步对电动机进行优化设计和减少损耗奠定了基础。     

油纸绝缘内部合成电场数值模拟方法

油纸绝缘作为换流变压器的主绝缘介质,其内部电场的分布受外加电压以及空间电荷的影响,而传统的数值方法无法准确计算空间电荷的影响。提出一种基于电极肖特基发射理论和瞬态上流元法(TUFEM)求解载流子输运方程的方法,计算了考虑注入势垒、载流子迁移率、陷阱捕获系数以及载流子复合系数等参数影响下的单层油纸绝缘介质内部空间电荷运动分布特性。与试验结果对比表明瞬态上流元法的有效性。研究典型油纸绝缘介质结构内部合成电场强度畸变程度随温度梯度变化的特性。同时,计算得到极性反转电压下不同时刻的电荷运动和电场分布规律。该方法可推广在(特)高压直流换流变压器内绝缘电场计算和优化设计。     

控制策略与载波比对电机损耗与温度场的研究

以一台2 000 r/min、12.5 k W的永磁伺服电机为研究对象,根据电机实际结构与控制参数建立两种控制策略的永磁伺服电机二维瞬态有限元场路耦合模型。然后对采用正弦波控制策略的二维瞬态有限元场路耦合模型进行计算,通过与实测结果对比,验证计算方法的准确性。在此基础上,详细研究采用方波控制和正弦波控制时载波比对电机定子铁耗与转子护套涡流损耗的影响。最后,根据稳态传热理论,建立永磁伺服电机三维全域温度场有限元模型,分别对采用上述两种控制方式不同载波比情况下电机的温度场进行了计算,研究了电机各部件的温度变化规律。研究内容为永磁伺服电机控制方式及控制参数的选择提供参考依据。     

低电压调整率交流永磁发电机的设计

根据内置式永磁同步发电机带纯电阻负载时,取得低电压调整率的条件,提出了设计低电压调整率交流永磁同步发电机的方法,并场路结合进行计算,设计了一台低电压调整率的交流永磁发电机.通过有限元计算负载场,得到了电枢反应电抗的饱和值和电压调整率,并与相量法得到的电压调整率进行了比较.分析结果表明本文的设计和计算方法是正确有效的.     

邻近交流线路时直流输电线路电晕损失的计算与分析

为了对与交流线路邻近的直流输电线路的电晕损失进行预测,提出了一种计算交直流混合输电线路走廊中直流输电线路电晕损失的数值计算方法。该方法采用有限元和有限体积法计算交直流输电线路产生的混合离子流场,通过在每一时间步上进行迭代求解导线表面的电荷密度,使其满足Kaptzov条件,进而获得导线电晕电流,实现电晕损失的计算。该方法采用隐式时间差分,可采用较大的时间步长,提高了计算速度。通过与多种结构交直流邻近线路模型的测量结果的对比,验证了算法的有效性。利用实验和仿真分析,获得了电晕损失随邻近距离、交流电压值的变化规律。最后,基于所提出的方法对与1 000 kV交流线路邻近的±800 kV直流线路的电晕损失进行了分析计算,得到了不同接近距离时的直流电晕损失值。     

Iron Loss Analysis of Permanent Magnet Motors Fed by PWM Inverter

Carrier harmonic losses that consist of iron loss, eddy current loss, and ac copper loss are produced in a permanent magnet machine driven by a PWM inverter. It is already known that a higher motor inductance can lead to lower carrier harmonic losses. This paper investigates the carrier harmonic loss composition of two motors with identical dimensions but different inductances. The results of finite element analysis (FEA) showed that the eddy current loss in the iron core accounts for most of the carrier harmonic loss. It is also shown that the carrier harmonic loss of the iron core is quantifiable using theoretical calculations.     

电网电压偏差对水轮发电机定子温度场的影响

以一台水轮发电机为例,分别采用有限元法和有限体积法对电网电压发生偏差时水轮发电机的二维电磁场和径向通风沟内的二维流体场进行了数值计算;给出了电网电压发生偏差时定子股线和定子铁心的基本铜耗、涡流损耗以及通风沟内各散热表面的散热系数:最后采用有限元法对定子三维温度场进行了计算,分析了电网电压偏差对定子温度场的影响,得出了一些有用的结论。     

内置式永磁同步发电机的低电压调整特性

分析了内置式永磁同步发电机带纯电阻负载时,电机参数对电压调整率的影响,采用双反应理论导出了考虑电枢电阻时电压调整率等于零及负值时所具备的条件,同时,得到了对应的负载变化范围,分析了电压调整率随电机参数变化的规律,得出了降低电压调整率的措施.采用场路结合方法设计了一台低电压调整率的发电机,利用有限元计算了负载场,得到了电枢反应电抗的饱和值和电压调整率.计算和测量结果证明了理论分析的正确性.这为设计额定负载时低甚至零电压调整率的永磁同步发电机提供了可靠的依据和有效途径,减小了设计中的盲目性.     

汽轮发电机暂态分析中计及励磁电流集肤效应的时步有限元模型

在利用场路耦合时步有限元方法对汽轮发电机暂态过程进行仿真计算时,对励磁绕组模型的考虑,往往通过列写整个回路的电路方程表示;该方法无法准确描述励磁绕组中涡流的分布及其对损耗的影响等问题;为了准确的反映电机暂态过程下励磁绕组中涡流的影响,该文先对励磁绕组中各导体单独列写方程,再利用整个回路的电压方程将其联系起来,同时施加串联约束条件;最终得出考虑串联约束条件下计及涡流分布的励磁绕组新模型及基于该模型下的场路耦合时步有限元方程。以一台300 MW汽轮发电机定子三相突然短路情况为例,采用不同的励磁绕组模型进行时步有限元计算,通过对比分析励磁绕组中的电流分布与瞬时损耗等,说明该方法的合理性。     

低压开关电器热分析方法的进展

热分析是实现低压开关电器小型化和高性能的关键技术.介绍了热分析的两种方法,即有限元法和热网络法,及最新的热网络有限差分法,并举例说明它们在低压电器设计中的应用.     

低压开关电器热分析方法的进展(续)

热分析是实现低压开关电器小型化和高性能的关键技术.介绍了热分析的两种方法,即有限元法和热网络法,及最新的热网络有限差分法,并举例说明它们在低压电器设计中的应用.