高压高速电机通风与散热分析

针对YKS规格的高压高速电机单机容量高、局部温升大等特点,以1台YKS-560-2 3 000 kW规格的高压高速电机为例,依据电机实际尺寸,建立了电机端部绕组及定转子模型。采用有限元法对流体场与温度场进行了仿真,计算出电机运行时各个通风槽内冷却气体流动情况,并对电机整体进行流固耦合分析,得到高压电机端部绕组及定转子温度场分布。对仿真计算结果分析,并与样机试验数据比较,结果表明:流体场和温度场耦合的方法能够准确地了解YKS电机各个通风槽内的气体流动情况及电机内局部温升分布。     

笼型感应电机流体流动对温度场分布的影响

以一台Y802-2型笼型感应电机为例,对中小型感应电机三维流体流动与传热进行了研究。根据样机的通风结构及传热特点,建立外部近似无限大流场空间与电机三维有限元结构模型,并在电机内外流场空间中建立了转子表面旋转流体薄层和风扇旋转流体区域。给定流场空间中运动区域与静止区域边界条件及基本假设,采用有限体积法对流体运动方程和能量方程进行耦合求解,可以得到流场中流体介质的运动状态以及电机内外各个表面的散热系数,并以此为依据对电机三维全域温度场进行数值计算。将流体场耦合计算得到的温度场分布和传统温度场计算结果分别与实验测量值进行了比较,证明了中小型感应电机三维流体场与温度场存在着强烈的耦合关系,基于流体流动的温度场计算结果较传统方法得到的温度分布更具准确性与合理性。     

汽轮发电机定子流体场和温度场耦合计算与分析

掌握汽轮发电机中的温度分布对电机冷却系统的优化设计和可靠运行都是非常必要的。在水氢氢冷却的大型汽轮发电机中,存在两种冷却介质和两套冷却系统,其流体流动与传热较复杂。根据其冷却系统内流体流动与传热的特点,建立了定子整个轴向长度范围内流体流动与传热耦合计算的物理模型和数学模型,采用有限体积法对流体场和温度场进行耦合计算,得到了定子本体中详细的温度分布数值及过热点的位置,给出了流体的速度分布图以及定子各部分的温度分布图。详细分析了氢气、冷却水、定子铁心、定子绕组等各部分的温度分布情况。将耦合场计算结果与现场实测数据进行比较,表明了模型和计算方法的正确性。其结论可对水氢氢冷却汽轮发电机的冷却系统设计与实际运行提供理论依据。     

发电机内部流体流动与定子热性能数值分析

大型发电机内部流体流动状态决定了电机内温度分布以及温度极值。在建立大型发电机定子径向通风沟内流体流动二维计算模型以及电机内温度场计算模型的基础上,分别采用有限体积元法和有限元法对电机内的流体场以及温度场进行计算,并对流体流动与定子热性能进行数值分析,指出不同流体流动状态下定子温度的分布特性。     

轴向通风双馈异步发电机的温度场计算

为了实现双馈异步发电机通风冷却的优化设计,根据电机内通风系统流体流动的特点及电机定转子热量产生与传递的规律,建立了全域通风与温度的三维等效物理模型,给出了模型的边界条件,并利用有限体积法对方程进行求解,得到了额定运行情况下各风道内流量与流速的分布情况,以及定子、转子、机座水套等各截面的温度场分布,将计算结果与试验值进行了对比分析,证明了计算方法的合理性。结果表明,机座水套能够有效降低定子轭及绕组的温度,相比之下,转子绕组温度偏高,应进一步优化提高机座冷却器换热能力及系统通风能力。     

转子风刺对高速永磁电机永磁体温升的抑制作用

为了研究转子风刺对高速永磁电机内部流体流动与温度分布的影响,以一台15k W,30000r/min的高速永磁电机为例,基于流体力学和传热学理论,建立三维流体场与温度场的求解域模型,并给出基本假设与边界条件,采用有限体积法对流体场与温度场进行耦合求解,得到转子有无风刺时电机内流体流动特性及各部件的温度分布。在此基础上,研究风刺长度、风刺数量变化对流体场及温度场的影响。计算结果表明,选择合适的风刺长度和数量可以有效降低永磁体温升,对提高高速永磁电机的运行可靠性具有一定的参考意义。最后,对一台10k W水冷永磁电机永磁体温升进行了试验,并将试验数据与计算结果进行对比,验证了耦合场计算结果的正确性。     

高速永磁电机流体场与温度场的计算分析

为了研究中小型高速永磁电机内部流体场与温度场分布规律,以一台15k W,30000r/min内置式高速永磁电机为例,基于计算流体力学和传热学理论建立了三维流体场与温度场的物理模型,应用有限体积法对流体场与温度场进行耦合计算,得到了电机内空气的流动特性与各部件的温度分布规律。针对高速电机运行时转子表面空气摩擦损耗大的问题,基于所建立的3D流体场模型,分析了转子转速、转子表面粗糙度对空气摩擦损耗的影响。研究结果表明,高速永磁电机端腔空气的流动性差,加之空气摩擦损耗的影响,导致转子温升较高,且转子转速、转子表面粗糙度对空气摩擦损耗有着重要影响。     

定子通风槽钢对通风沟内流体流动形态的影响

为了研究通风槽钢近轴端的径向位置对通风沟内流体流动形态的影响,依据计算流体力学理论,以YKK400-6、690kW中型高压异步电机为例,建立高压异步电机三维定转子径向通风沟物理模型和数学模型,给出相应的基本假设和边界条件,并进行数值计算和分析,得到了径向通风沟内三维流体场分布.在定子通风槽钢长度不变的基础上,改变定子通风槽钢近轴端的径向位置,通过分析定子通风沟绕组两侧流体的流动特性,得到定子通风槽钢近轴端的径向位置对流体流动形态的影响.计算结果表明,通风槽钢的径向位置直接影响定子绕组的冷却效果.研究结果为电机通风结构优化设计提供了理论依据,并为基于耦合场求解温度场奠定了基础.     

高速永磁发电机冷却流道结构双维度连续量子蚁群优化的温度场计算

以1台117kW高速永磁发电机为例,通过温度场计算分析和连续量子蚁群优化,对其冷却系统进行了优化设计研究。基于电磁分析确定的电机额定负载运行时的损耗分布,建立了电机内三维温度场分析模型,通过流体场与温度场耦合传热分析,得到了定子冷却流道内流体散热系数和温度的变化规律,并确定了电机全域三维温度分布。提出了轴向不等截面冷却通道结构,使电机内温度分布趋于均匀,并研究了流道高度和通道截面变化位置对电机内温度分布的综合作用影响。采用连续量子蚁群优化算法,建立了双目标函数双维度变量的流道优化设计数学模型,通过算法优化设计得到了定子绕组最高温度和轴向温差均为最小的流道结构方案。     

端电压调速时电机内电磁场与温度场计算

以一台笼型感应电机为例,采用有限单元法对电机端电压调速时电机的二维电磁场进行了数值计算;从而得到不同电压时定子绕组的基本铜耗、转子导条损耗。基于一系列假设条件和边界条件,建立笼型感应电动机定转子耦合温度场数学模型以及二维有限元计算模型,给出了其相应混合边值问题的泛函和条件变分。在电磁计算分析的基础上,计算了端电压调速时电机在额定负载运行情况下定、转子二维稳态温度场,分析了端电压调速时电机定子绕组和转子温度场的影响,为端电压调速时电机的温度分布的评估提供了理论依据和计算方法,具有工程实际意义。     

造纸现场总线的抗干扰问题

在纸机控制系统的设计、安装、调试中，我们要特别注意现场总线的抗干扰问题。     

真空灭弧室中自生磁场效应和外加纵向磁场的作用

基于磁场对电流的作用力的观点，计算分析了真空电弧自生磁场的收缩效应及对分断电弧的影响：分析讨论了外加磁场中纵向磁场分量和径向磁场分量对减小自生磁场收缩效应的作用；计算比较了线圈式结构触头产生的外加磁场的纵向磁场分量和径向磁场分量在空间分布的比值，进一步探讨了纵向磁场提高真空灭弧室分断性能的机理。     

电场保鲜冰箱的电场优化

电场保鲜是近年来在冰箱中应用的一种新型保鲜技术.基于以往对工频电场的研究成果,本文采用静电场的理论,提出了在电场保鲜冰箱中通过在冰箱内胆四周缠绕金属线的方法来优化空间的电场分布的方案.经过理论分析及实际的测试证明,此种方案不仅可以提升冰箱中电场的最小值,还可以优化冰箱空间的电场分布.     

Field Weakening Alternative

The most common machines for traction are induction and PM synchronous machines. The latter are efficient and small, but they are more expensive and less rugged than induction machines. Fault behavior is easier to manage with an induction machine. For induction machines, the back electromotive force vanishes rapidly when the stator voltages are removed. As shown later, the efficiency of a rerated induction machine can compete with that of a PM machine when both are operated over a wide speed range. The size of any electromechanical device is related to the internal force it generates. It is important to recognize that the size and mass of a motor in a traction system are based on the target torque level. Any induction machine can support a wide frequency and speed range. When operated by an inverter, the name- plate frequency rating of the motor becomes meaningless, as it can be operated at arbitrary speed by adjusting the inverter fundamental frequency. By keeping the voltage-to- frequency ratio constant, the flux level in the machine is constant, meaning that nominal torque can be obtained at any given frequency that supports this constant ratio. The speed and output power of the machine then change linearly with frequency. It works within reason, as long as physical limits on the currents (overheating) and the flux densities (core or tooth saturation) are maintained. According to the National Electrical Manufacturers Association (NEMA), the admissible maximum operating speed for a general-purpose induction machine is twice its synchronous speed.     

电场场域可视性复杂网络模型研究

应用复杂网络作为分析手段,提出基于可视性原理的场域可视性建网方法,分析了电场的内在特性,挖掘出电场包含的重要信息。通过对平板电极均匀电场以及高压SF_6断路器稍不均匀电场进行复杂网络模型构建,引入复杂网络理论对电场场域分布进行研究,发现平板电极均匀电场网络呈现出规则网络特点,不同开距下的SF_6断路器灭弧室内稍不均匀电场网络均具有无标度及小世界特性,属于复杂网络特征。结果表明,场域可视性方法建立网络继承了电场的部分特性,通过引入复杂网络理论,可从一个新的视角来研究电场分布。     

油浸式变压器流体场和温度场的数值分析

本文中作者对油浸式变压器的热源和散热进行了分析,并采用有限体积法与有限元法分析了油浸式变压器内部的流体-温度分布。     

恒定磁场问题的场范数和局部误差估计

本文在保证泊松方程混合边值问题弱解存在、唯一的Hilbert空间V_1上,讨论了恒定磁场有限元自适应过程中场范数的使用;给出了Neumann问题有限元求解的一种方式;并且对恒定磁场问题,基于线性插值有限元解的几种局部误差估计,进行了分析和比较。     

无刷直流电动机电磁场-热场耦合分析

利用电磁场有限元分析软件MagNet和热场有限元分析软件ThermNet,对无刷直流电动机进行了电磁场-热场耦合分析,研究了电机的发热情况,仿真结果符合电机的温升规律.分析过程对研究无刷直流电动机的电磁场和热场分布有重要意义,对提高电机设计水平和精度具有一定参考作用.     

轴向双分裂变压器的电场计算和漏磁计算

对220kV双分裂变压器的静电场和漏磁场进行了仿真计算。