基于场路耦合法的大电流互感器屏蔽绕组分析

大电流互感器通常工作于强杂散磁场环境,必须采取有效措施来保护其不受外界电磁干扰。屏蔽绕组作为一种新颖的屏蔽方式,在大电流互感器中得到了广泛的应用。该文以25000/5A电流互感器为研究对象,利用基于场路耦合的方法来建立大型发电机组用电流互感器的三维有限元仿真模型和统一的场路耦合数学模型,在此基础上计算其屏蔽绕组中的电流；通过比较等效磁势法和降流回路法仿真计算结果与试验测量数据,证明了3D有限元仿真模型的正确性；最后,依据上述模型分析屏蔽绕组抗具有电磁干扰的良好效果。     

变频供电异步电机端部绕组磁场分析

变频器引入的高次谐波电流会对异步电机端部绕组的振动产生不良影响,而磁场计算是端部绕组电磁力及振动分析的基础。为此,提出了变频器驱动下异步电机端部绕组磁场计算方法,通过二维场路耦合时步有限元法求解定子电流,再将定子电流作为加载条件进行瞬态三维磁场分析。设计了一台实际的三相鼠笼式异步电机,采用所提方法对其进行了建模仿真,同时采用探测线圈测量了端部绕组的漏磁,对比发现仿真结果与试验测量值吻合良好,验证了所提计算方法的准确性。该研究为后续进一步分析端部绕组的振动提供了基础,有助于指导变频供电异步电机的优化设计。     

一种新型双三相无轴承永磁同步电机结构原理及控制研究

针对传统无轴承永磁同步电机内部两套绕组结构复杂、可靠性低等缺点,提出了一种新型双三相绕组结构的无轴承永磁同步电机。电机采用分布式绕组结构并分为两个空间对称的独立三相绕组单元,通过两个三相逆变器在两个绕组单元中同时通入两组不同序列的电流实现电机的无轴承运行。推导了悬浮力与转矩数学模型。在Ansoft中建立有限元模型,分析了电机在两组电流控制下的磁场分布状况,分别计算了悬浮力与转矩随电流变化的关系,以及偏心磁拉力与转子偏移量的关系,仿真模型计算结果与理论模型计算结果基本吻合。建立了一种控制电机对称相电流不平衡的控制策略,将电机等效为两个普通三相电机,两个电机控制部分中的空间矢量脉宽调制模块SVM所需的信号由转矩电流参考值和悬浮力电流参考值合成再调制得到。采用Matlab软件构建了仿真系统,仿真结果表明,本文提出的双三相无轴承永磁同步电机在该控制策略下能够实现转子的高速旋转与稳定悬浮。     

轴向磁通永磁同步电机气隙磁场解析计算

针对双定子单转子表面嵌入式轴向磁通永磁同步电机的气隙磁场进行了解析研究。建立了气隙磁场的解析模型,将轴向磁通电机等效成直线电机并建立了等效面电流模型来求解空载工况下的气隙磁场。根据电磁场理论中的唯一性定理,给出了满足泊松方程的边界条件,并将分离变量法应用于泊松方程的解析解来计算电机三相定子电枢绕组作用下的气隙磁场。通过将空载下的气隙磁场与电枢绕组作用下的磁场叠加来预测电机负载工况下的气隙磁场。最后用三维有限元仿真计算结果与解析模型的计算结果相比较,证明了解析法可以有效地计算轴向磁通电机的气隙磁场,为轴向磁通永磁同步电机的解析分析和优化设计提供了基本手段。     

非均绕等安匝法试验下电流互感器铁心磁场的研究

为更好揭示以非均绕等安匝法测试电流互感器误差的原理,用有限元法计算分析了电流互感器的三维非工作磁场、铁心中合成磁场的分布及其随一次绕组在铁心上缠绕角度改变的变化特征.研究表明,电流互感器铁心中因外部电流、短路故障等环境影响产生的杂散磁场,完全可能通过改变一次绕组在铁心圆周上缠绕角度得到的相应磁场加以模拟.     

一种无铁心盘式电机绕组涡流损耗计算新方法

为了精确计算水下航行体推进装置用无铁心永磁盘式电机的绕组涡流损耗,提出一种分段式三维磁场有限元法.该方法通过三维磁场有限元分析得出电机三维气隙磁密,然后采样气隙主磁通与绕组端部处磁密切向和轴向分量,再经过傅里叶分解得出各次谐波分布,从而计算出绕组涡流损耗.文章通过仿真分析与试验验证,结果表明该方法较分段式等效直线电机二维有限元法的计算结果更精确.     

基于棱边有限元的变压器场路耦合瞬态模型

提出了一种新的基于棱边有限元法的变压器场路耦合瞬态模型。为讨论节点有限元法与棱边有限元法的计算区别,根据实际变压器参数建立模型,利用Ansys二维轴对称单元、三维节点单元和棱边单元,研究铁心磁场分布和磁通连续性,并得出结论,节点有限元法在变压器电磁场计算中存在较大的误差,棱边有限元法可以显著提高计算精度。基于棱边有限元法建立场路耦合瞬态模型,在电路模型中利用动态电感参数,建立瞬态电路偏微分方程数学模型,用四阶龙格库塔法求解;根据能量扰动原理,在磁场计算中根据能量增量计算动态电感;代入瞬态电路方程,实现场路耦合。分析线圈电流、电感参数和铁心漏磁情况,并说明瞬态耦合模型的有效性与合理性。     

隔爆型双绕组异步电机电流不平衡分析与控制

结合高压隔爆型双绕组双速三相异步电动机研制过程中半成品试验出现的三相电流不平衡问题进行分析,分别对不同绕组在基波、谐波磁场下的感应电动势进行计算,按计算结果进行验证,解决了三相电流不平衡问题。     

基于T-T0-Ω的三维有限元法及电力变压器计算

有限元法是一种求解电磁场的有效方法,T法具有求解变量少、计算代价小的优点,适于大型问题的求解。研究了基于矢量电位T的三维有限元法及源电流的T0表示方法,根据变压器绕组的特点,提出一种计算变压器绕组区T0的简单方法,并用于一台电力变压器漏磁场的计算。     

无铁心轴向磁通永磁电机的磁场解析计算

轴向磁通永磁电机磁场呈三维结构且磁路复杂，采用有限元法求解电机的气隙磁场将会耗费大量的建模及仿真时间，针对该问题，采用解析法对电机的空载磁场进行计算，通过将电机沿径向分成多个截面，使三维的轴向磁通电机等效为多个二维直线电机的组合体，在直角坐标系中求解拉普拉斯方程，得到矢量磁位，代入边界条件对磁场进行求解。计算电枢反应磁场时，采用多层电流片法进行求解，与有限元仿真结果对比，验证了解析法的可行性，提高了无铁心轴向磁通永磁电机磁场计算和电机参数设计的速度。     

电力变压器三维涡流场计算与屏蔽问题分析

针对大型电力变压器漏磁场及局部过热问题,笔者应用三维涡流场有限元分析方法对变压器夹件及油箱进行了漏磁场及涡流损耗计算,在此基础上分析了局部过热问题并给出了相应的屏蔽措施,对屏蔽效果的影响因素进行分析,为变压器屏蔽的合理设计提供了参考依据.     

一种新的变压器磁路到电路的转换模型及多种方法的统一

变压器的建模计算方法有两个关键点,一个是磁化曲线的表示,一个是磁路到电路的等值转换模型。针对第二个关键点提出了一种新的转换模型,把铁芯柱、铁轭、漏磁路径都等效成匝数为一次绕组的线圈,利用电流拆解方法表示各线圈的电流关系,利用磁通的连续性表示电动势的关系,从而得到与磁路等值的电路模型。该电路模型与对偶原理法得到的电路模型相同,并且该模型可以得到与统一磁路UMEC法相同的变压器铁芯动态自感和互感值,验证了所提新方法的正确性以及所提方法、对偶原理法、统一磁路UMEC三种方法的统一。最后给出计及变压器饱和特性的电磁仿真计算流程图。     

电力机车主变压器油箱损耗的三维有限元分析

利用基于边单元的有限元法,对一台200km/h高速电力机车主变压器的油箱损耗进行了三维有限元分析和计算。由于电力机车主变压器是高漏抗,多绕组变压器,经试验(采用放大法)得到该台变压器油箱损耗为31.245kW,使用FEM二维有限元分析法计算结果为45.791kW,而采用三维有限元分析法计算结果为30.478kW。从而表明,采用三维有限元分析能够更加准确地计算主变压器油箱的涡流分布和杂散损耗,为其采取有效的屏蔽措施提供了更加可靠的科学依据。     

电力变压器铁芯磁场和损耗分布的三维数值方法与实施 第一部分:三相三柱变压器

基于用等效拼接间隙考虑搭迭效应的新构想,本文建立了三柱变压器铁芯磁场的三维标量位各向异性非线性时变分析模型,提出了由瞬时磁密幅值和磁化角计算铁耗的新方法,并通过对实际模型的有限元模拟证实了分析模型及计算方法的合理性和可靠性。     

Parameter estimation of a transformer with saturation using inrush measurements

This paper presents a method to compute the parameters of a transformer model with saturation using the voltage and current waveforms of an inrush test and a no-load test. The transformer is modeled with their electric and magnetic equivalent circuits and a single-valued function that characterizes its non-linear magnetic behavior. A 3-kVA single-phase transformer and a 5-kVA three-phase three-legged transformer have been tested in the laboratory. The method to obtain the parameters of the non-linear flux–current relation that characterize the saturation has been described in the paper. The analytical function used to adjust the experimental measurements fits them very well.     

大电流低压引线结构的改进

大电流引线在连接过程中必然会出现拐弯结构,而由于引线本身大交流电流所产生的强大电磁场的影响,使其在拐弯处不能像直流电时那样只需考虑阻值然后采用任意结构,如果结构不合理,将会造成各个支路上电流分布的不均匀.本文针对大型电力变压器低压大电流引线漏磁所产生的各支路电流分布不均的问题,应用有限元的分析方法对其涡流场进行计算,并在计算的基础上搭建实际电路结构进行试验.根据计算和试验的结果,提出改进大电流引线拐弯处结构的几点建议,为防止大电流引线造成的局部过热提出了可供使用的有效措施.     

无槽永磁直线同步电动机的稳态分析

建立无槽式永磁直线同步电动机分层解析模型,由于电机等效气隙较长、漏磁较大,采用磁化电流法等效永磁体电流密度,电枢电流按实际情况考虑。以矢量磁位作为求解变量得到励磁磁场和电枢反应磁场的二维解。在此基础上求电机的电磁参数:气隙磁密、电磁推力、电感和电势等。进一步分析气隙长度对电机磁场的影响,用有限元法验证解析结果,两种方法所得结果吻合较好,表明该解析法行之有效。     

大电流互感器五相外电流杂散磁场分析与等效方法

利用正、负序分解法,定性分析了五相外电流在大电流互感器铁心中产生的杂散磁场的特性,基于单相外电流产生杂散磁场的物理数学模型,并运用相量法得到了杂散磁场的解析方程。通过试验验证了解析模型的正确性,并对如何实施大电流互感器抗外磁场干扰性能测试提出了建议。     

高压自耦变压器肺叶磁屏蔽特性的数值计算与分析

针对一种新型的器身磁屏蔽——肺叶磁屏蔽自身以及其在变压器中的设计问题,以一台容量为334MV?A、带有肺叶磁屏蔽的单相自耦变压器为研究对象,首先应用三维频域非线性有限元法分析了肺叶磁屏蔽对变压器结构件、绕组区域漏磁场以及杂散损耗的影响;然后,以漏磁场分析以及杂散损耗计算为手段,以变压器油箱、夹件、拉板、油箱屏蔽以及肺叶磁屏蔽的磁感应强度(或损耗密度)作为观测目标,研究肺叶磁屏蔽安装位置以及尺寸对变压器漏磁场的影响,并通过负载损耗试验将有限元计算所得结果与实验值进行对比,验证分析的有效性;最后,针对肺叶磁屏蔽自身可能出现的局部过热问题,设计三种不同的肺叶磁屏蔽油路结构,基于有限体积法对比分析不同油路结构下肺叶磁屏蔽的油流、温升特性。对肺叶磁屏蔽特性的系统分析可为其设计以及其在变压器中的设计提供指导,具有重要工程意义。