直流偏磁对三相电力变压器的影响

为了研究直流偏磁对电力变压器运行性能的影响,基于改进的变压器直流偏磁电路-磁路耦合模型,考虑铁心材料的涡流效应,定量分析了不同铁心形式和绕组联结的电力变压器产品直流偏磁下的励磁特性、漏磁特性、二次感应电动势特性和心柱直流偏置特性。通过定义变压器的直流偏置系数,统一评估了不同产品的耐受直流偏磁能力。分析结果表明,变压器直流偏置水平的升高使励磁电流波形畸变,谐波含量增加;绕组外漏磁加剧;同时二次感应电动势保持不变。三相三柱式铁心变压器受直流偏置的影响最小,而YN,yn联结单相三柱变压器组受直流偏置的影响最大。三角形联结绕组的存在对提高变压器的直流偏磁耐受能力具有积极意义。     

基于零序电流二次谐波含量的变压器励磁涌流鉴别算法

随着变压器铁心材料的改进,饱和磁通逐渐降低,励磁涌流中的二次谐波含量随之降低,这给以二次谐波闭锁判据为原理的差动保护算法提出了挑战。极端条件下,三相励磁涌流二次谐波含量均会低于门槛值,对任何一种出口方式,二次谐波闭锁判据都会开放差动保护。针对由不对称的励磁涌流产生的零序电流中谐波含量较高这一特点,提出以星形侧零序电流二次谐波含量为核心设计的励磁涌流识别算法。比较于以前的算法,所提出的算法可以快速识别励磁涌流,能够适应由并联电容器导致的短路电流波形畸变。仿真实验验证了算法的可行性,在正常剩磁条件下,变压器三相励磁涌流二次谐波含量均低于门槛值时,算法能够正确闭锁差动保护;当变压器低压侧接有并联电容器且发生区内故障时,差动保护能够无延时出口跳闸。     

星形-三角形联结三相变两相和三相变三相平衡变压器

提出了一种新颖的星形-三角形联结三相变两相和三相变三相平衡变压器.该变压器采用三相三柱铁心结构,一次侧3个绕组构成三相系统,采用星形联结;二次侧5个绕组采用闭合三角形联结,便于三次谐波电流流通,改善了电压波形.从二次侧引出5个接线端子,其中两对或三个端子分别构成两相系统或三相系统.本文阐述了该变压器的基本原理、联结方案和基本方程,导出了一二次绕组的电流关系,得出了一次侧中性点电流为零的平衡条件和短路阻抗关系.本变压器绕组结构简单,适合于需要同时供给两相负载和三相负载,如牵引变电所用三相负载,高次谐波抑制或动态无功补偿等应用场合.     

基于傅里叶分解原理的同步电机三次谐波磁场分析

介绍了一种基于傅里叶级数分解原理用于同步发电机中三次谐波磁场分析的新方法,根据该方法,同步电机一个极距将分为三段进行研究,三次谐波磁密幅值分别由这三段磁密积分后代数相加得到.计算不同的励磁电流下的三次谐波磁密,从而得到三次谐波特性曲线,该曲线可以反映出电机一个极距下三段的饱和程度.根据谐波励磁系统的要求和三次谐波特性曲线,设计者较容易找到电机设计中的缺陷或指导新产品开发.文中给出了算例和谐波磁场特性的调整方法.     

基于转子形状优化设计的三次谐波注入式五相IPMSM气隙磁场优化

五相永磁同步电机(PMSM)可通过注入三次谐波电流来提高电机的转矩密度。除三次谐波外,削弱永磁体产生的其他次空间谐波可以降低电机的转矩脉动、减小电机的振动和噪声。因此,针对三次谐波注入式五相内嵌式永磁同步电机(IPMSM),提出一种转子铁心形状优化设计方法。理论推导转子铁心形状的解析表达式,根据电机参数进行有限元建模,得到优化后的电机模型气隙磁密谐波含量及转矩脉动。与优化前的电机模型进行仿真对比,得到的结果与理论分析吻合,气隙磁场优化效果显著。     

“谐波加基波励磁”对谐波发电机并联运行的影响

农用三次谐波励磁发电机,在单机运行时确有较好的自励恒压特性,但在并联运行时遇到了电磁振荡等不稳定运行的困难。我厂于一九七六年采用在谐波励磁功率中加基波分量的“谐波加基波励磁”方案,解决了并联运行不稳定问题,至今性能良好。一、电枢反应对纯谐波励磁发电机复励恒压和并联运行的影响在凸极同步发电机中,转子和定子间的磁路沿着空气隙的分布并不均匀,磁阻也不同,使磁极磁势和电枢反应磁势产生的磁密分布为非正弦波,除基波外,其中以三次谐     

转子偏心对大型汽轮发电机磁场分布及定子铁耗的影响

指出转子偏心是大型汽轮发电机的主要故障之一,故障发生后可能会改变气隙及铁心的磁场分布,加剧定、转子的振动,导致铁心变形、绕组磨损和绝缘破坏等严重后果。偏心后磁场的计算,传统的数值解析法推导过程复杂,准确度不高。以有限元方法为工具,建立了汽轮发电机二维瞬态场有限元模型,定量分析了发电机转子在偏心率不同时空载和额定负载工况气隙磁密各次谐波的变化情况,研究了定、转子铁心齿部和轭部磁场的分布状况,并在此基础上,讨论了不同偏心率对定子铁心损耗的影响。计算结果表明转子偏心会增加气隙磁密的偶次谐波含量,使转子偏心朝向处的定子磁密增大,反向处的定子磁密减小,导致局部过热,并增加了发电机的定子铁心损耗。     

电流互感器误差仿真的应用及其限制

通过电流互感器误差的数学模型改进了传统电流互感器励磁误差的仿真方法 ,提出了更实用更准确的负荷误差仿真方法。通过计算电流互感器在运行状态下的磁场分布及对误差的影响 ,表明在冷轧硅钢片互感器铁心不平衡磁密<0 .0 4 T、最大磁密 <1.8T及铁镍合金互感器铁心不平衡磁密 <0 .0 3T、最大磁密 <0 .8T时 ,仿真结果是可靠的。只要在小电流状态下测量电流互感器在不同电流负荷下的误差参数并进行计算 ,就能得到实际误差和测量的不确定度。该方法不需使用大电流装置 ,提高了工作效率     

变频供电条件下异步电机空载磁场及损耗分布特点

以一台空间矢量脉宽调制(SVPWM)供电的5.5 k W异步电机为例,利用时步有限元法分析不同载波频率和调制比下电机定转子铁心磁密变化规律及其对损耗密度分布的影响。结果表明,变频供电时,定转子铁心磁密谐波主要集中在定子齿顶区域,随载波频率增加,电机总铁耗下降,但总体变化较小;调制比增加导致变频器输出电压谐波含量降低,电机内部定子铁心谐波损耗密度减小,电机总损耗随调制比增加而降低。对不同载波频率和调制比空载运行状态进行试验对比,验证了分析的正确性。     

具有低谐波的新型三相磁阀式可控电抗器

针对目前三相磁控电抗器(magnetically controlled reactor,MCR)谐波含量偏高的问题,提出了一种采用分离式双级铁心磁阀结构的新型三相MCR,由2个具有不同截面积和不同长度的两级铁心构成,利用两级磁阀在动态工作调节过程中,因磁饱和度不同而产生不同相位的谐波电流实现相互补偿的原理,达到减小MCR输出电流中所含谐波的目的。以三相MCR中5次和7次谐波抑制研究为目标,建立了以2个截面面积和长度为主要参数的谐波特性数学模型,对参数进行了优化设计。结果表明新型三相MCR可使得5次和7次谐波含量峰值理论上不超过额定输出电流的0.77%和0.6%。建立了仿真模型,仿真波形和理论波形相一致,验证了抑制谐波的有效性。     

真空断路器截流对变压器铁心剩磁的影响

研究了真空断路器开断空载变压器时截流现象对变压器铁心剩磁的影响。采用变压器铁心结构包括三相三柱式以及三相五柱式结构,分别对A相分闸角度从0°到90°以及180°时的结果进行分析。仿真结果表明在截流存在的情况下,铁心剩余磁通值与无截流的情况下有很大区别。在三相同步开断的情况下,三相三柱式铁心结构的变压器剩余磁通分布的差值达到0. 4 p. u.,而三相五柱式铁心结构的变压器剩余磁通分布的差值达到了1. 2 p. u。在三相分相开断的情况下,分闸角为0°和180°时,三相三柱式和三相五柱式2种铁心结构的变压器剩余磁通分布的差值均不到0. 1 p. u.,此时通过积分电压来计算剩余磁通的值可以不考虑截流值带来的影响。研究结果对于相控技术中计算剩余磁通具有重要的意义。     

开关磁阻电机两种绕组连接方式的铁心损耗

采用有限元方法对比分析了一台三相12/8结构开关磁阻电机在两种绕组连接方式下的动态磁场分布.在(r, θ)坐标系中细致描述了电机定子铁心和转子铁心特征区域(定子齿、定子轭、转子齿、转子轭)的磁密周期性变化规律,并比较了两种绕组连结方案对电机特性不同磁场的谐波含量及其对铁心损耗的影响,从减少铁心损耗的角度为定子绕组的优化设计提供了理论基础.     

三次谐波对感应电动机损耗的影响

本文论述了三次谐波对电动机损耗的影响。将三次谐波影响磁密分布的几种形态与相应的损耗进行对比,制定出减少感应电动机损耗的措施。     

抽水蓄能机组励磁绕组匝间短路漏磁检测研究

抽水蓄能机组定子铁心背部漏磁场可有效反应励磁绕组的运行状态,通过对励磁绕组匝间短路前后的漏磁特征进行研究,以实现对其匝间绝缘健康水平的在线监测。首先,推导励磁绕组健康状态与匝间短路状态下的漏磁表达式,得到不同状态所对应的磁密特征谐波;其次,搭建发电容量为278 MVA的抽水蓄能机组二维有限元仿真模型,据此分析匝间短路故障前后径向漏磁及切向漏磁时/频域特征的演变规律,并得到空载工况的径向、切向漏磁峰值分别为111、102μT,负载工况的径向、切向漏磁峰值分别为115、112.5μT,可为漏磁传感器选型提供参考;最后,通过在同步发电机定子铁心背部加装磁通门传感器,采集不同匝间短路程度下的径向、切向及轴向漏磁信号,获其空载工况峰值分别为51.9、40.4、28.2μT,负载工况峰值分别为56.5、47.3、38.4μT,动模机组监测结果证明了,漏磁信号时域特征波形及频谱特征谐波变化可有效表征励磁绕组匝间绝缘健康水平,为励磁绕组匝间短路状态监测拓展了新的技术路径。     

基于磁路法的非晶合金变压器铁心磁密计算

用磁路法计算分析三框五柱式非晶合金变压器铁心磁场分布,并在不同的时间点对最大磁密点进行计算,得到针对非晶合金材料所制作的变压器设计的有效结果;随后应用三维电磁场有限元分析方法,对该变压器进行建模仿真分析验证了磁路法计算的结果。     

无速度传感器下的五相感应电机三次谐波电流优化控制

针对五相集中整距绕组感应电机,通过注入三次谐波电流来优化气隙磁密分布和定子电流波形,有效提高铁心利用率和功率密度。采用带定子电阻辨识的滑模观测器,实现宽范围的无速度传感器运行,并且将得到的转子磁链用于直接矢量控制,保证电机在瞬态过程中有较好的动态性能。传统谐波注入电流方式仅关注气隙磁密分布,忽略了定子电流畸变,该文采用的方法同时将气隙磁密和定子电流优化成平顶波。构建一套低直流母线电压供电的五相感应电机控制系统,实验结果证明了无传感器下谐波优化控制策略的可行性。     

H级三维立体D形卷铁心干式变压器

分析了H级三维立体D形卷铁心的结构、制造工艺和产品性能,从结构、磁路、磁通向量分析、耗电费用等方面对三维立体D形卷铁心、平面叠片式铁心、三相三框卷铁心、三相四框五柱卷铁心进行了技术和经济性能比较,认为三维立体D形卷铁心具有磁路对称,空载损耗、空载电流、噪声小,带负载能力强,运行费用低等特点,符合节能环保的要求。运行结果表明,采用三维立体D形卷铁心变压器能使10kV母线电压畸变率从6．77％下降到2．97％。     

变压器铁心磁耦合下非线性特性曲线的研究

利用准稳态下的麦克斯韦方程,分析出变压器无磁耦合(如单相变压器)时磁通φ和励磁电流i的非线性-φi曲线与铁心材料的磁密B和磁场强度H的非线性B-H曲线相似,并推导出有磁耦合(如三相变压器)时-φi表达式与B-H曲线间的关系。结果表明,结构对称的三相三柱和四柱变压器每柱的-φi曲线是铁磁材料B-H曲线的尺度变换;不对称三相变压器两曲线有合理的转换关系。     

谐波对感应电机振动影响研究

为了研究实际工况下感应电机的振动情况,对不同谐波参与下硅钢片的磁化特性和磁致伸缩特性进行测量。基于测得的本构关系,建立电机铁心的电磁-机械多场耦合模型。考虑电磁力和硅钢片的磁致伸缩效应,进行感应电机在不同谐波参与下电磁场和机械场的数值计算,以得到磁密、应力和振动的分布情况,进而分析谐波对电机铁心振动的影响,为减少感应电机的振动噪声提供有力的理论依据与计算方法。     

星形-双梯形接线三相变四相或三相变两相平衡变压器原理研究

提出了一种新颖的星形一双梯形接线三相变四相或三相变两相平衡变压器。该变压器采用三相三柱铁心结构,一次侧构成三相系统,采用星形接线,二次侧绕组采用闭合双梯形接线,便于3次谐波电流流通,改善电压波形。2个梯形形状相同,并具有共同的底边,其中点为四相系统的公共点。2个梯形的4个顶点构成四相或两相系统。该文阐述了该变压器的基本原理、接线方案和基本方程,导出了一二次侧绕组的电流关系,得出了一次侧中性点电流为零的平衡条件和短路阻抗关系。该变压器铁心及绕组结构简单,材料利用率为100%,特别适合于作为四相输电系统及电气化铁路AT供电方式的主变压器。