基于ANSYS分析的铝电解槽电磁场计算方法

为了探讨求解电解槽电磁场的计算方法,在对实际铝电解槽做出合理假设的基础上。利用ANSYS电磁场有限元法,建立了电解槽三维电磁场有限元模型,计算了槽内电流密度分布;根据槽内电流密度分布,利用耦合法求出了熔体电流产生的磁场;采用标量磁位法计算本槽槽周母线及邻槽母线在本槽产生的磁场,熔体电流产生的磁场与槽周母线产生的磁场相加就得到总的电磁场分布。通过对实际230kA试验槽的电磁场分布计算,计算结果和实测结果比较一致,说明了该计算方法的正确性。     

移相整流变压器漏磁场及电磁参数的工程算法

针对油浸式移相整流变压器具有轴向分裂与并联支路等的复杂绕组结构,首先,利用有限元场-路耦合方法建立了绕组三维漏磁场计算模型和相应的等效电路,并对非对称运行情况下的绕组三维漏磁场、各支路电流分布、短路阻抗等电磁特性参数进行了数值计算与验证分析,由此得到了移相整流变压器的电流分布规律;然后,在此基础上为移相整流变压器建立了有限元工程计算模型,并开发了对应的计算软件;最后,通过对多台典型产品绕组漏磁场及短路阻抗的计算结果与对应产品的实测值或三维计算结果的对比分析,表明绕组漏磁场分布正确、短路阻抗计算结果满足产品性能要求,因此,为移相整流变压器设计提供了方便、可靠的工程分析手段。     

计及定子开槽的插入式永磁电机转子偏心空载气隙磁场全局解析迭代模型

采用解析迭代法研究定子开槽插入式永磁电机转子偏心气隙磁场全局模型。首先采用摄动法计算无槽定子、转子偏心气隙磁场;接着,利用以上结果给出定子开槽区域的边界条件,计算定子开槽后的气隙磁场;然后获得定子开槽后的边界条件,再次计算。经过多次迭代得到最终气隙磁场分布。本模型能够方便地计算各种偏心情况下电机的磁场分布。将本模型计算的气隙磁通密度分布、偏心力和齿槽转矩与有限元模型比较,结果吻合,表明了该全局解析模型的正确性和有效性。     

基于子域叠加模型的表贴式永磁电机电枢反应磁场分析

准确计算表贴式永磁电机的磁场分布是进行电机设计和电机优化的关键。本文建立了表贴式永磁电机的子域叠加模型,通过解析法计算了电机的电枢反应磁场的分布,将电机槽子域分为通电槽和非通电槽,求解单槽通电下的泊松方程和拉普拉斯方程得到其电枢反应磁场,再叠加计算出三相电流下的电枢反应磁场。子域叠加模型简化了激励方式,减少了求解变量的数目,降低了求解的难度。以一台12槽表贴式永磁电机为例进行计算,并将解析法结果与有限元分析的结果进行比较,验证了本文提出方法的可行性和正确性。     

永磁同步电机三维磁场计算及分析

永磁同步电机具有功率密度大、运行安全可靠以及维护简单等优点而得到广泛应用。在深入分析永磁同步电机三维磁场分布特性基础上,以12槽永磁同步电机为例,用有限元分析方法建立了电机模型。采用棱边单元法对电机进行了三维电磁场数值计算,研究了不同单元形状对电磁场计算结果的影响,并进行了仿真验证,结果证明在可靠性、计算速度和气隙磁密方面,采用棱边单元法进行有限元磁场计算较现有方法有着较大提高。最后基于设计的1 kW永磁电机搭建了实验平台,对其短路过程进行了研究,得到了永磁同步电机的最大短路电流,实验结果验证了所采用仿真方法的正确性,对设计、研究永磁电机有一定参考意义。     

三绕组电力变压器单相接地短路电流及绕组强度计算

本文针对三绕组电力变压器中压绕组单相接地短路问题,首先建立了三维有限元模型,利用场路耦合有限元方法对该模型进行三维瞬态分析;其次计算得到中压绕组单相接地时的短路电流、绕组漏磁场及电磁力分布情况;最后将计算得到的电磁力结果导入到结构场计算模型中,对变压器遭受该短路工况时线饼位移及应力变化进行瞬态动力学分析。计算结果表明,利用该方法对该工况下的电流电动力的计算较为合理且提高了计算精度,对分析变压器绕组短路强度有一定的参考价值。     

考虑横向电流和饱和轴向变化的双斜槽转子感应电机起动转矩分析

双斜槽转子感应电机是一种能提升普通单斜槽转子感应电机性能的新型电机,横向电流和磁场饱和轴向变化对其起动性能的影响未得到充分研究。为了精确计算双斜槽转子感应电机的起动转矩,基于三维有限元瞬态场,本文建立一种考虑横向电流和磁场饱和轴向变化的双斜槽转子感应电机分析模型。提出一种考虑主电抗变化的等效电路参数法,精确计算双斜槽转子感应电机的起动转矩特性。同时通过分析气隙磁通密度的轴向变化来说明三维有限元分析模型能考虑磁场饱和轴向变化,通过仿真不同横向电阻值的有限元模型来探究横向电阻与转矩-转速曲线的关系。与有限元中的虚位移法和实验相比,计算结果证明了所提方法能够精确计算双斜槽转子感应电机的起动转矩。     

考虑定转子双边开槽时表贴式永磁电机空载磁场解析计算（英文）

该文推导了考虑定转子双边开槽情况下表贴式永磁电机空载磁场的直接解析计算方法。根据永磁体的面电流等效法,径向和平行充磁的永磁体等效为面电流产生的空载磁场。在推导过程中,将电机分为三种类型的子区域,然后根据电机子区域间的接口条件和边界条件求解得到一对线圈在每个子区域的矢量磁位和磁密。然后根据磁场叠加原理得到等效面电流产生的空载磁场。4极/24定子槽/20转子槽样机的空载磁场有限元计算结果证明了文中空载磁场解析计算结果的有效性。     

空冷发电机定子铁心通风槽片损耗研究

针对空冷发电机定子铁心径向通风槽片损耗问题,基于三维有限元软件,建立了某型空冷发电机的本体段模型,得到了发电机定子通风槽片的磁场、损耗参数和分布,比较了不同材料对槽片涡流损耗的影响,为发电机的定子铁心设计提供了技术支持。     

异步电动机定子全域三维温度场物理模型简化研究

提出建立全封闭风扇冷却电机定子全域三维温度场模型的新思路。理论分析和实际测量相结合来确定散热系数,合理处理了槽内绕组与槽绝缘之间复杂的散热过程,建立端部绕组的有限元计算模型,从而建立全封闭风扇冷却电机定子全域三维温度模型。应用该模型计算了电机额定负载时定子的稳态温度场,以及最高温度点温度随时间变化的规律。实验结果验证了该电机温度场计算模型的合理性和计算结果的准确性。为准确进行电动机热保护提供了依据。     

板式双边永磁电动悬浮电磁力计算

针对现有电动悬浮模式的缺点,研究了一种由导体板和双边Halbach永磁阵列构成的悬浮系统。相比单边电动悬浮,该系统电磁阻力更小,适用于城市轨道交通。分别采用解析法和有限元法对其产生的电磁力进行计算。首先,建立了空间矢量磁位方程,通过求解该方程可得导体板中涡流分布;其次,研究了空间磁场与涡流的相互作用,得到了电磁力的2D解析表达式,建立了2D和3D有限元模型,计算了不同速度下的电磁力、磁场与涡流,并得出解析法与2D有限元法的平均相对误差为1.7%;最后,通过与单边电动悬浮对比,证明了该悬浮模式可有效提高浮阻比,减小阻力损耗。     

Calculation of magnetic shielding of a substation at powerfrequency using FEM

The finite element method (FEM) is used for analyzing the shielding effectiveness of an eddy current shield applied to a 10/0.4 kV substation. The influence of the shield extension is studied, and a calculated magnetic field attenuation of 30 dB is obtained for a 5 mm aluminum shield applied on the ceiling and the walls. With a 3D model, the eddy current distribution in the shield is studied, giving guidance for door positioning. Here, the insertion of a door in the shielded wall off the paths of the main eddy currents is found to create only a locally elevated magnetic field. With a simplified 2D model, the influence of shield conductivity is also analyzed. An increase of the conductivity over that of aluminum here gives a limited shielding improvement     

三维分段分层法用于光滑实心转子异步电机参数计算与性能分析

实心转子异步电机转子中复杂的三维非线性涡流场计算是分析电机性能的基础,而采用三维有限元分析的计算量十分庞大。提出了一种三维分段分层法计算实心转子磁场,可考虑定转子铁心磁路饱和、转子端部效应的影响,且计算量小。定子铁心磁路饱和采用波幅系数以及饱和系数予以考虑。对于转子磁路饱和以及转子端部对涡流分布的影响,将实心转子沿轴向分段、径向分层,各段、各层的磁导率互不相同,每段采用分层理论递推求解磁场量。转子表面磁场强度的收敛边界由定子电流给出,依据转子柱面和两个端面进入转子的能量计算等效转子阻抗,迭代求解转子磁场及阻抗参数,直至收敛。在不同工况下比较了三维分段分层法的计算结果与样机实验结果,两者较为吻合。可以采用这种算法计算光滑实心转子电机参数并分析性能,为设计优化电机提供依据。     

切向磁钢混合励磁同步电机空载磁路计算及三维场分析

提出一种新结构切向磁钢混合励磁同步电机,分析其结构特点和运行原理。结合该新型电机径/轴向磁路特点,建立了空载等效磁路模型。通过求解非线性磁路方程,计算得到不同励磁磁势下径向与轴向磁路的磁通分布、主气隙磁密、空载感应电势。利用三维有限元法,研究了轴向磁路对径向磁路的影响,从而明晰主气隙磁场随励磁磁势的变化关系,与磁路法计算结果和理论分析是一致的,表明电机气隙磁密高、气隙磁场可调。所建立空载磁路模型及三维有限元分析方法为该新型电机的优化设计、性能分析以及负载特性进一步研究奠定了基础。     

凸极冲击发电机端部结构及磁场分析

本采用准三维有限元端部涡流场计算方法,针对一台ＴＦ２００－８／２１５０型凸极冲击发电机的端部结构设计要求,经过理论分析、多种方案计算以及试验验证表明,推荐的部结构既具有电机端区磁场分布合理、结构件损耗小、温升低,在工程上又具有低成本,工艺上简单易行的特点。所提出的计算方法合理实用,精度完全满足工程计算的要求,可推广应用于定子采用整圆压板的常规凸极同步电机端部磁场计算。     

126kV真空灭弧室1/2线圈纵磁触头三维磁场仿真

建立了126kV、1/2线圈纵磁触头三维电极结构模型,并利用有限元法对考虑了电弧影响的有限元模型进行了三维静磁场和涡流场仿真。结果表明静磁场下纵向磁场在触头片开槽处发生畸变,在触头间隙中心平面分布呈"平顶帐篷"形状。在涡流场下,当电流处于峰值时,纵向磁场在触头片上的分布和触头间隙中心平面上的分布与静磁场作用下相似;在电流过零时,纵向磁场在触头片中心形成一个最高峰,在最高峰周围形成6个次高峰;而在触头间隙中心平面分布呈"尖顶帐篷"形;沿路径(0,-60,110)~(0,60,110)纵向磁场的分布为开口向上的抛物线型,最大滞后时间0.36ms。     

交流混合型磁轴承磁场及悬浮力特性分析

对交流混合型磁轴承的组成结构和基本工作原理进行了介绍,并针对该交流混合型磁轴承的悬浮力进行了数学模型的建立,而且通过泰勒公式近似获得其线性模型。文中创建了该磁轴承的实体模型,利用Ansoft软件仿真并分析了该交流磁轴承的磁通分布状况(气隙及磁极内部);采用Ansoft分析软件与MATLAB软件对交流磁轴承悬浮力的非线性变化规律进行了计算分析。仿真结果表明:磁通密度的分布在磁轴承中,其仿真值和理论设计值几乎吻合,说明该磁轴承计算设计的参数有效;基于数学模型和有限元实体模型的交流混合型磁轴承特性分析结果一致,表明该磁轴承的数学模型建立正确,逼近磁轴承实际工作情况下的模型。     

基于能量摄动法的变压器短路阻抗有限元计算

变压器短路电抗的计算方法中,基于二维有限元的漏磁场模型不能反映实际的变压器结构,鉴于此,本文采用了三维有限元模型,考虑了变压器铁心材料非线性,并根据变压器结构在几何上的对称性,在分析三维漏磁场时取1/4建立有限元模型.磁场后处理中,采用能量摄动法计算了变压器的短路阻抗,短路阻抗计算值与实验数据进行了比较,结果令人满意.     

用有限元法计算起重电磁铁中三维温度场和磁场

本文使用有限元法对起重电磁铁中的三维温度场和三维磁场进行了计算。电器产品中三维磁场由旋度旋度方程给定,三维温度场由泊松方程所控制,它们的泛函方程可用算子方程的内积表达式得到。文中给出了温度场和磁场的计算结果,用计算机自动绘出了场的分布图,线圈平均温升及电磁吸力的计算是准确的。利用补色体视投影原理,我们还绘制了起重电磁铁内部空间B值分布的立体投影图。