具有磁性和非磁性槽楔的汽轮发电机转子槽分度的计算与分析

为了研究汽轮发电机转子不同槽分度对电机电磁场的影响,以150 WM空冷汽轮发电机为例,建立了汽轮发电机的二维数学模型和物理模型。采用二维有限元方法,计算了转子带有非磁性槽楔和磁性槽楔时不同槽分度下的电磁场及发电机的饱和电抗值,并在此基础上研究了不同槽分度情况下非磁性和磁性材料的3种转子槽楔对发电机定、转子损耗的影响。计算结果表明,转子采用弱磁性槽楔和导磁导电的Fe-Cu合金槽楔后,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小,同时可以有效减小气隙磁密中的谐波含量,降低表面损耗。计算结果为发电机转子磁性槽楔和槽分度的选择设计提供了理论依据。     

汽轮发电机转子阻尼系统对第一摆稳定性影响的仿真计算研究

发电机的第一摆稳定性是准确评估系统最大传输功率的重要指标。对汽轮发电机本体而言,影响第一摆稳定性的因素主要有励磁系统,以及转子大齿导条、转子铁心和转子导电槽楔构成的阻尼系统。为了揭示上述因素与第一摆稳定极限的关系,该文以300 MW汽轮发电机为例,采用时步有限元模型研究了上述两种因素对发电机第一摆稳定极限的影响。结果表明:转子阻尼系统对发电机第一摆稳定极限的影响较大;由于转子导电槽楔通常由铝合金、不锈钢等材料构成,这些材料的电导率相差较大,因而进一步研究了转子槽楔电导率与第一摆稳定极限的关系,得出当电导率从σal(铝合金电导率)到0.05σal变化时,发电机的第一摆稳定极限逐渐增大。     

核电汽轮发电机定子内部短路故障对转子涡流损耗影响

针对核电汽轮发电机定子内部短路故障后转子表面涡流损耗的分布问题,结合场路耦合数学模型和涡流损耗计算方法对该问题进行了详细的研究。首先建立了核电汽轮发电机场-路耦合时步有限元数学模型,计算发电机故障前后影响转子表面损耗的气隙磁密,并采用快速傅里叶法对气隙磁密进行谐波分析,进一步研究了故障后各次谐波的瞬态变化以及不同故障工况下气隙磁密各次谐波幅值平均值的变化特性。其次,计算并分析核电汽轮发电机定子绕组短路故障前后,转子表面小齿和槽楔的瞬态涡流损耗与一个周期的平均涡流损耗,并进一步揭示了不同故障工况下,转子表面小齿,大齿和槽楔平均涡流损耗的分布规律,得到一些有意义的结论,为转子温升的计算提供了理论基础。     

磁性槽楔对永磁电机转子损耗及温度场影响

针对实心转子高压永磁电机定子铁心开槽会导致气隙磁导不均匀,气隙中谐波磁场引起电机转子温度升高,影响永磁体的电磁性能的问题,以一台315 k W,6 k V实心转子高压永磁电机为例,建立了样机的二维电磁场时步有限元模型及三维全域流体与固体耦合传热数学模型,给出了求解域及边界条件,通过求解计算模型,将计算数据与实验数据进行了对比,验证了所建模型的正确性。在此基础上研究了槽楔相对磁导率分别为3、5、7、9时对转子表面涡流损耗的影响,分析了磁性槽楔相对磁导率为不同值时电机转子及定子各部分的温度分布,计算结果表明定子槽楔相对磁导率数值的增加,电机的起动转矩降低,转子铁心涡流损耗逐渐减小,电机定子各部分温度先减小后趋于稳定。     

降低实心转子电机转子表面损耗方法初探

实心转子电动机有一个严重的缺点,即定子齿的脉动和定子高次谐波磁场在转子表面上造成很大的损耗,我们常把这些损耗叫做转子表面损耗。此种附加损耗使得电机效率降低,绕组的温升增高。在研制中,为使实心转子电机达到实用阶段,我们在降低双层实心转子表面损耗方面作了些探索性的工作,现介绍如下: 当定子上开有槽口时,气隙磁密中将有齿谐波存在,即当转子转动时,转子表面某一点的磁密将不为常数,转到有齿时大,转到无齿时小。此点的磁     

汽轮发电机转子阻尼结构对大扰动低频振荡的影响

为了研究汽轮发电机转子大齿导条、导电槽楔和转子铁心等转子阻尼结构在大扰动低频振荡过程中的作用,首先建立了用于研究大扰动低频振荡过程中汽轮发电机转子各部分阻尼结构作用的场-路耦合时步有限元模型,并通过实验进行了验证;然后采用该模型研究了汽轮发电机转子各部分阻尼结构大扰动低频振荡过程中的作用,分析了三部分阻尼单独作用和共同作用时,对大扰动低频振荡影响较大的阻尼结构;最后研究了不同材料转子槽楔对汽轮发电大扰动低频振荡过程的影响。结果表明:汽轮发电机转子阻尼作用可以有效抑制大扰动后的低频振荡过程;在三部分阻尼中转子槽楔所起的作用较大,且转子采用铝合金槽楔对于抑制大扰动低频振荡的效果明显好于不锈钢槽楔。     

异步电动机应用磁性槽楔试验研究总结

异步电动机由于齿槽的存在,带来了气隙磁导的不均匀性,由此引起了磁导谐波。高压电机定子由于工艺的需要,须采用开口槽,这样气隙磁导齿谐波的振幅增大。众所周知,气隙磁导齿谐波的增大,带来转子表面铁损耗和转子齿脉振铁损耗的增加。由于上述的这种铁损耗是在转子上产生的,故鼠笼电机,特别是铸铝笼条转子电机更为严重。这种定子气隙磁导齿谐波在转子表面上     

转子槽形及材料对复合笼条转子感应电动机运行性能的影响

针对实心转子感应电动机运行性能相对较差这一问题,提出了在转子槽上下层采用两种不同材料的复合笼条转子感应电动机设计方法,其中上层采用导电导磁的合金材料.基于二维正弦时变场计算电机的运行性能,通过改变转子笼条形状和材料的特性,研究使用导电导磁材料和导电不导磁材料对转子槽和齿部磁场的分布及电机性能的影响,并对不同负载运行情况进行了计算.根据计算结果与实测结果的对比分析后表明,转子槽形及材料特性对电机磁场分布和运行性能有一定的影响,为电机优化设计提供参考依据.     

电介质电动机

构成电机的两大部件——定子和转子通常是采用导电导磁的材料。电介质电动机就是指转子采用电介质材料的电机,电介质电动机是研究电介质材料特性的成果,电介质在外电场的作用下可以被极化,其表面呈现极化电荷,如果还带有微量的导电性时,则其表面还同时存在感生的自由电荷,电介质电动机就是利用定子电场与电介质转     

大型汽轮发电机转子温度场计算

以一台空冷汽轮发电机作为研究对象,根据传热学原理,通过建立转子绕组槽绝缘与槽楔的转子圆周1/4三维有限元模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件。根据气隙磁密的提取,计算出额定工况下转子表面杂散损耗,以转子绕组电阻损耗和表面杂散损耗作为热源,采用解析法计算得到转子通风沟表面散热系数,并以此为基础,将计算得到的各项损耗值及散热系数作为温度场求解条件,对汽轮发电机转子直线段部分三维温度场进行计算,得到了发电机额定负载运行时转子温度场分布。     

电动机采用磁性槽楔时应注意的问题

磁性槽泥的主要成分是高纯度还原铁粉和高粘度树脂,它具有一定的导磁性能,将磁性槽泥抹压在电动机槽口上固化后形成电机的磁性槽楔,磁性槽楔将电动机的开口槽变成半开口槽或闭口槽,使定子和转子间的气隙磁导分布均匀,有效气隙长度缩短,降低电动机运行时的齿槽效应所引起的表面附加铁耗和脉振损耗,减少了空载电流和有功损耗,减小了运行噪声和振动,降低电动机温升,提高了电动机的效率而达到节能目的。     

采用新型磁性槽楔的永磁同步电机分析

针对磁性槽楔能够改善电机气隙磁导波形,减小气隙磁密谐波,削弱电机齿槽效应,从而减小电机损耗和转矩波动,提高电机效率的优异特性,提出一种新型的叠片式磁性槽楔。该结构能够进一步优化开口槽电机的气隙磁密波形,降低齿槽转矩,减小电机损耗,同时又不会影响电机定子槽漏抗。本文用解析法分析磁性槽楔磁导率对于气隙磁密谐波以及定子槽漏抗的影响,通过一台130kW的永磁同步电机模型,运用有限元仿真分析比较叠片式磁性槽楔与普通磁性槽楔的电气性能。     

磁性槽楔对同步发电机参数与性能的影响

本文以三相同步发电机为研究对象,建立有限元仿真模型,分析了径向磁密基波、定子一阶齿谐波、空载励磁电流随不同相对磁导率定子槽楔的变化关系;采用有限元与能量法相结合的方法计算不同相对磁导率槽楔下的定子槽漏抗,并说明其变化规律;对定子磁滞损耗和涡流损耗进行计算,得出定子基本铁耗随不同相对磁导率槽楔的变化情况。综上分析,选择合适相对磁导率的磁性槽楔对提高电机性能有一定效果。     

通风道型定向磁性槽楔在高压电动机上的应用

1982年以来,在厂用高压异步电动机上应用磁性槽楔已达20台,节电效益显著,但是在大容量的给水泵电机上(JKz-200-Z型)改用异型定向磁性槽楔还是首次尝试.高压异步电动机铁芯采用开口槽,整个电动机定转子气隙磁阻不均匀,齿部磁阻小,槽部磁阻大,因而运行中气隙磁密分布很不均匀,使电机转子表面损耗和脉动损耗增加,不但使铁芯和绕组温升增加,而且影响了电机的绝缘寿命.因此改用磁性槽楔后,对降低电动机气隙磁导的不均匀性,减小气隙磁通齿谐波,从而对降低附加损耗是很有效的.但是由于JKz系列电动机设计特殊,即定转子间单边气隙大,约为4mm,且定子槽口留有高约20mm     

一种采用取向硅钢片的新型同步磁阻电机

同步磁阻电机（SynRM）结构简单、稳定可靠,但转矩和功率因数偏低,在过载运行下转子导磁桥和定子齿等磁通流经关键位置的硅钢片会逐渐饱和,使得电机发热增多,输出转矩降低。本文提出一种新型同步磁阻电机(NSynRM),通过在电机转子导磁桥表面增加使用取向硅钢片以及在定子齿部替换使用取向硅钢片来解决原电机中磁密饱和带来的问题。同原电机中的硅钢片相比,取向硅钢片在轧制方向具有高磁导率和高饱和磁密的特点,因此在新型同步磁阻电机中使取向硅钢片轧制方向沿着直轴磁场流通方向,能够使磁通沿着取向硅钢片顺利流通,增加电机的抗饱和能力。计算结果表明,新型同步磁阻电机在过载运行条件下,具有更大的转矩和功率因数,能有效降低电枢绕组温升,提高能量利用率。电机的电磁性能计算通过有限元软件完成。     

高压电动机铸铝笼和铜排笼的损耗情况

1.以TS138-4、300kW、6kV电机为例。在铸铝笼和铜排笼电阻相同,且用同一种定子,其空载铁耗值如下。①铸铝转子,定子采用非磁楔,经22台出厂试验数理统计,其空载铁耗平均值为12.32kW; ②铜排笼转子,定子采用非磁楔,经64台出厂试验数理统计,其空载铁耗平均值为7.4kW; ③铸铝笼转子,定子采用磁性槽楔,经71台出厂试验数理统计,其空载铁耗平均值为4.35kW。所以铸铝笼转子,定子采用磁性槽楔比非磁性槽楔时,其空载铁耗降低了63%。铸铝笼转子定子采用磁性槽楔比铜排笼转子定子采用非磁性槽楔时     

磁性槽楔对大型永磁风力发电机性能的影响

介绍了磁性槽楔的种类和特点,以及磁性槽楔在电机节能方面的原理和实际作用。通过建立金风62型（1.2MW）永磁直驱同步风力发电机的电磁场模型,使用导磁性能不同的槽楔进行实际计算和测试,结果表明：发电机使用导磁性能较好的磁楔（相对磁导率为3～10）后,不论不带负荷还是带负荷,电机的气隙磁密分布都会较不使用磁楔变得更加均匀,磁密脉动和铁耗减小,气隙系数减小,电机的温升降低,效率得到提高。但同时应考虑到今后应尽可能地增大槽楔的电阻率,以减少槽楔自身的损耗,为永磁风力发电机效率的提高和优化设计提供计算依据。     

转子磁路结构对汽轮发电机同步电抗的影响

针对大型汽轮发电机转子采用偏槽和小槽改变了发电机的磁路结构及正常运行时的磁场分布,进而引起发电机同步电抗等参数发生改变的问题,深入研究了偏槽和小槽结构对大型汽轮发电机同步电抗的影响。采用场的方法,分别分析了不同小槽结构和不同偏置结构对发电机内电磁场的影响,在此基础上,给出了同步电抗与偏置角度、小槽结构型式和偏置类型的关系。研究结果表明,偏槽结构对发电机不饱和同步电抗的影响很小,饱和同步电抗受不对称偏槽结构的影响很小;随着偏转角度的增加,对称偏槽结构使直轴和交轴饱和同步电抗减小。     

双端励磁内置转子磁分路混合励磁电机设计与转子强度分析

讨论一种新型双端励磁内置转子磁分路混合励磁电机的结构与原理。针对实心转子磁极存在转子涡流损耗严重的问题,提出转子磁极表面粘贴软磁复合材料(SMC)的组合转子结构,为进一步改善电机转子三维结构加工工艺,采用转子导磁体模块化方法。考虑软磁复合材料抗拉强度的局限性,研究碳纤维保护套下转子损耗特性,并进行转子结构强度分析,为该类新型混合励磁电机结构优化奠定了基础。     

转子材料和气隙对实心转子直线弧形感应电机性能影响

做直线运动、旋转运动或螺旋运动的两自由度直驱电机在机械工具、机器人等领域有广阔的应用前景。研究了一种两自由度直驱感应电机的旋转运动部分的转子导电材料和气隙对电机性能的影响,采用传统电磁设计理论和有限元相结合的方法确定实心转子弧形感应电机的参数,并且提出了设计过程中的两个关键因素,分析了转子材料和气隙厚度对实心转子弧形感应电机性能的影响。通过应用不同转子导电层材料和气隙厚度进行计算机仿真,得到在空载及负载条件下运行的转速曲线和转子损耗曲线。结果表明:在使用钢铜复合次级材料时转速波动较小,转子损耗较小;在一定范围内,气隙厚度越大,电机的转速波动越小,转子损耗越小。