偏磁式消弧线圈工作机理研究(一)

通过建立数学模型和解析分析,揭示了偏磁式消弧线圈的工作机理,阐明了在直流控制绕组中不仅含有控制电源提供的直流偏磁电流,而且还含有由交流侧感应出的直流电流分量及一系列偶次谐波电流分量,在交流工作绕组电流中,不仅含有基波电流,而且含有一系列奇次谐波电流。研究了影响各电流分量大小的因素及各电流分量的变化趋势。     

电源含低次谐波时感应电机振动特性及降振措施研究

感应电机因其可靠性高、易维护的优点成为工业领域风机、压缩机及泵类负荷的主要驱动设备，随着变频器与非线性负载的大量应用，导致供电电源包含明显低次谐波进而显著影响电机低频段振动特性。受设备安装空间与滤波成本的限制，增设滤波装置消除电源侧低次谐波的难度颇大。为了削弱上述不利影响，从理论角度分析了电源含低次谐波对径向电磁力的影响，并以一台32 kW感应电机为例，设计了一种低谐波绕组方案用于削弱低次谐波对电机低频段振动的影响，进一步利用时步有限元法对比分析了采用普通绕组与低谐波绕组方案时电机的径向磁密和径向电磁力特点，结果表明文中低谐波绕组方案能够有效降低气隙磁密低次谐波分量及低阶次径向电磁力幅值。通过现场实验验证了低谐波绕组方案能够有效抑制低频段振动。     

对Y132S—45.5KW异步电动机采用起动节能绕组的试探

本电机旨在定子绕组选择单、双层绕组的适当配合,削弱磁势谐波分量,减小杂耗,提高效率。同时,在定子槽中安放一套起动绕组,探讨代替起动补偿器的可能性。     

应用绕组函数对同步电机电感量的计算

通常对凸极同步电机磁场的分析和对电感参数的计算是一个比较繁复的过程。然而应用绕组函数理论,根据线圈的分布即绕组函数以及气隙磁导系数,由定义可推导出能考虑各次空间谐波的电感表达式,刷表达式导出电机正常运行时的电感参数,出可以组成绕组故障时的电感参数。气隙磁场各次谐波分量对电感数值的影响程度不同尤其空间谐波磁场很强的场合。如在定子绕组内部故障情况下,浊电感量的计算必须考虑低次和分数次谐波的影响。对最高     

发电机气隙静偏心故障前后定子绕组电磁力的对比分析

以QFSN-600-2YHG型汽轮发电机在气隙静偏心故障前后的定子绕组电磁力为研究对象,通过定性理论解析和定量仿真计算分别进行对比研究,获取了定子绕组电磁力在故障前后的变化规律。首先通过推导正常运行以及气隙静偏心故障下的气隙磁密表达式,得到了故障前后定子绕组电磁力的解析表达式,然后利用有限元软件Ansoft对静偏心故障前后的电磁力进行定量仿真计算,最终得出气隙静偏心故障前后的定子绕组电磁力的力学激励特性。研究结果表明:汽轮发电机静偏心前后气隙磁密中只包含奇次谐波成分,其中以基波磁密为主;单根定子绕组电磁力均呈现出近似频率为2ω的余弦函数曲线,且部分定子绕组电磁力的峰值在静偏心故障前后出现了较大差异;定子绕组电磁力只包含直流成分和偶次谐波成分,其中以直流分量及二次谐波成分为主;所有定子绕组电磁力的瞬时值呈现出一个近似2个周期的余弦函数曲线。     

应用绕组函数对同步电机电感量的计算

通常对凸极同步电机磁场的分析和对电感参数的计算是一个比较繁复的过程。然而应用绕组函数理论 ,根据线圈的分布即绕组函数以及气隙磁导系数 ,由定义可推导出能考虑各次空间谐波的电感表达式 ,由表达式导出电机正常运行时的电感参数 ,也可以组成绕组故障时的电感参数。气隙磁场各次谐波分量对电感数值的影响程度不同尤其空间谐波磁场很强的场合。如在定子绕组内部故障情况下 ,气隙电感量的计算必须考虑低次和分数次谐波的影响。对最高次谐波选取的次数也要取得适当 ,才以满足电感参数分析计算精度要求。通过分析对比各次空间谐波磁场的电感参数的简化表达式 ,该方法推导过程及物理概念清晰 ,推导过程简便 ,既可求取电机正常运行时也可求出绕组内部故障时的电感参数 ,具有很大的适应性和方便性。     

基于三次谐波电流的并列运行发电机定子单相接地保护

针对中小型水电站并列运行的多台发电机,提出一种具有选择性的发电机定子单相接地保护方法,测量发电机中性点侧和机端侧各相的三次谐波电流,计算定子绕组对地泄漏电流三次谐波分量的相间差,检测故障发电机,实现选择性定子接地保护.理论分析和EMTP仿真结果表明,该保护方法具有良好的选择性,能有效检测中性点侧及机端侧故障,具有鲁棒性强、精度高等优点.     

从电机设计的角度减少高速永磁电机转子损耗

高速永磁无刷直流电机的转子涡流损耗主要是由定子电流的时间和空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的.转子涡流损耗使电机的效率下降并能引起转子永磁体的退磁.从电机设计的角度，采用解析计算和有限元仿真的方法研究了不同的定子结构、槽开口大小以及气隙长度对高速永磁无刷直流电机转子损耗的影响.利用傅里叶变换，得到了分布于定子槽开口处的等效电流片的空间谐波分量，然后采用计及转子集肤深度和涡流磁场影响的解析模型计算高速电机转子损耗，并对解析计算结果通过有限元仿真加以验证.结果表明，3槽集中绕组结构中含有2次、4次等偶次空间谐波分量，该谐波分量在转子中产生大量的涡流损耗.定子结构对高速电机转子涡流损耗影响很大，合理地设计定子结构能够减小转子涡流损耗.     

不规则分布绕组谐波磁势的计算

<正> 一、前言非倍极比(如4/6极,6/8极等)的单绕组双速电动机,为了在两种极数下都能获得较高的主波磁势绕组系数,有时不得不采用不规则排列的分布绕组。然而,这却带来如下的坏处,一是各种阶次的谐波磁势都存在,二是谐波磁势的幅值还比较大,其结果是使电机的各     

±800kV换流变压器不同工况下绕组电流及其谐波分量仿真分析

在高压直流输电系统中,换流变压器作为交流输电系统和直流输电系统的桥梁,其安全运行对直流系统正常运行具有重大的意义。为计算换流变压器在不同工况下的磁场及损耗,在PSCAD/EMTDC环境下搭建了云广直流输电工程仿真模型,改变参数模拟了换流变压器在不同工况下(额定运行和短时过负荷)网侧绕组和阀侧绕组的电流,并对绕组电流的谐波分量进行了分析,基于这些数据可进一步分析换流变压器谐波磁场和损耗。     

直流偏磁对换流变压器励磁电流的影响

直流偏磁是换流变压器的一种非正常工作状态，是指在变压器励磁电流中出现直流分量，它使励磁电流显著增大及波形严重畸变，使变压器铁心在正、负两个半周内饱和程度不一致，即使铁心磁化曲线不对称，使铁心出现周期性的饱和.针对上述情况，提出了一种在直流偏磁情况下研究变压器空载的二维瞬态场路直接耦合有限元分析方法，分析了在不同直流偏磁情况下，变压器空载状态下的铁心磁感应强度、励磁电流情况.结果表明，随着变压器直流电流的增加，变压器铁心饱和度愈高、励磁电流畸变愈严重.     

磁悬浮轴承功率放大器的研究

主动磁悬浮轴承中的功率放大器可以看成是一个电流跟踪系统 ,其性能的好坏对磁悬浮轴承的性能有着重要影响。从线圈数学模型、功率电路拓扑结构、直流母线电压、电流控制器几个方面对功率放大器进行了讨论与分析 ,并对一单自由度磁悬浮实验系统的电流控制进行了仿真研究。     

基于线圈阻抗动态测量的GMM自传感模型

为了提高超磁致伸缩微位移变形控制的精度与实时性,针对一般超磁致伸缩微位移控制中存在的迟滞非线性问题,提出将超磁致伸缩材料(GMM)的磁感应强度作为反馈量构成闭环控制系统的方法.通过谐振电路测量探测线圈动态阻抗的方式,使得探测线圈阻抗的变化反映GMM内部变化的磁导率,从而计算获得GMM的磁感应强度.实验结果表明,当交变电流或直流电流通入励磁线圈时,通过谐振电路测量探测线圈动态阻抗获得GMM的磁感应强度,其平方值与GMM微位移变形始终保持良好的线性关系.     

基于新型正八边形励磁线圈的高精度电磁流量测量技术研究

受外界扰动和流速分布的影响,电磁流量计在进行流量测量过程中仍然存在测量精度不高的问题,改进电磁流量计励磁线圈结构是提高精度的重要手段之一.本文基于新型正八边形励磁线圈实现了电磁流量测量精度的提高,首先在研究权重函数优化原理的基础上,通过分析了正八边形线圈的磁场理论模型得出了基于均匀磁场理论的电磁流量计优化思路;其次,基于有限元分析软件建立了正八边形励磁线圈电磁流量计的仿真模型,确定了正八边形励磁线圈磁场分布最优的结构参数,并通过对比圆形和方形线圈同等条件下的权重函数分布,证明了正八边形线圈权重函数分布均匀性优势;最后搭建实验平台,进行磁场测试实验和流体测试实验进行验证.磁场测试结果表明,正八边形线圈电磁流量计磁感应强度在管道中心区域能够维持在2.063mT左右,总体磁感应强度波动范围在0.11mT以内,说明正八边形线圈磁场具有良好的均匀性;流体测试结果表明,当流量在0.743m/s-2.582m/s时,单点相对示值误差最大仅为0.950%,系统重复性误差在1.034%以下,经过优化后的系统提升了测量精度,对后续电磁流量测量计的励磁线圈设计具有指导意义.     

磁耦合谐振式电动汽车无线充电桩的电磁特性研究

针对电动汽车无线充电桩工作过程中的复杂电磁环境问题,研究了磁耦合谐振式无线充电桩逆变部分和耦合线圈的电磁特性. 给出了磁耦合谐振式线圈电场强度的理论推导,利用FEKO仿真软件对磁耦合线圈进行建模,并对其电场和磁场强度进行了分析,发现线圈的电场和磁场分布呈现一定对称性,且对称性在电场中更明显; 在发射线圈的圆心处,电场和磁场都达到峰值水平; 从发射线圈到接收线圈,电磁场呈先减小后增大的趋势.     

电子束在横向磁场下偏移量的修正

为了衡量电子在横向磁场下的偏移量的实验中所测数据的优劣性,分析了电子在横向磁场下的偏移原理,,通过亥姆霍兹线圈全空间磁场的计算和磁场均匀性范围的分析;修正了电子在匀强磁场中偏移距离与磁感应强度的关系式,得到了电子在磁场中的偏移距离与产生匀强磁场的电流以及磁场大小的偏差率之间的关系以及成立的条件.当亥姆霍兹线圈的半径给定时,电子偏移距离与电流满足非线性关系.亥姆霍兹线圈的半径越大,可获得在较小磁场偏差率下的匀强磁场区域越大.通过修正的表达式可更好的判断数据的优劣,估计实验误差的大小.     

直升机时间域航空电磁法补偿线圈

针对直升机时间域航空电磁法接收信号动态范围过大的问题,一般采用同心补偿线圈减弱一次感应磁场的方法.通过建立同心补偿系统磁场分布模型,利用积分方程和非线性回归的方法对地下发射磁通进行了分析,结合补偿线圈对发射磁矩的影响,得出增大补偿线圈会减弱对地下目标体的探测能力;通过分析发射线圈平面下方的纵向磁场,得出增大补偿线圈会降低接收信号的动态范围同时会减弱近区效应.因此,补偿线圈的大小需根据接收线圈、数据采集系统精度以及飞机的飞行高度等因素进行选取.     

直流偏磁对不同铁心结构和联结组别变压器感应电动势的影响

特高压直流输电系统单极运行会导致临近变压器出现直流偏磁现象,而变压器感应电动势会对电网电压产生重要影响。为了研究直流偏磁对不同铁心结构和联结组别变压器感应电动势的影响,本文将三相三柱式和五柱式变压器时步有限元模型与YNy和YNd连接的外部电路相结合,建立了能够反映不同联结组别和铁心结构的变压器场-路耦合模型。研究了变压器感应电动势和励磁电流的基波及谐波含量随直流偏磁程度的变化规律,揭示了感应电动势波形畸变率与铁心结构及联结组别之间的关系;最后通过实验验证了结果的正确性。结果表明,直流偏磁对三相五柱式变压器感应电动势的影响较大,采用YNd联结会减小感应电动势波形的畸变率;而直流偏磁对三相三柱式变压器感应电动势基本没有影响。     

圆形与椭圆线圈在平板电磁成型中的应用比较

通过对椭圆形线电流产生的磁感应强度的推导,得出椭圆线圈所产生的磁感应强度的分布规律,并进一步得出圆线圈所产生的磁感应强度的分布规律,以及工件所受的磁场力的分布规律. 进行了两组实验:采用小孔模具,用圆形与椭圆形线圈进行成型,比较了两个工件的变形深度;采用盒形模具,用圆形与椭圆形线圈进行成型,比较了两个工件在中心部位的变形以及长度方向的变形充分程度. 结合磁感应强度的分布规律对实验结果进行分析,得出了两种线圈的适用情况:对于长形工件,采用椭圆线圈要优于圆形线圈;对中心部位变形要求较高的工件,应尽可能采用圆形线圈.