Design and analysis of two three-phase windings of automotive generator

为提高汽车发电机的绕组性能,以96槽16极爪极电机定子绕组为例,分析和设计了一种由两组三相波绕组构成的定子绕组.通过Ansoft有限元分析软件,对该绕组通入三相对称电流产生的气隙磁场和总谐波畸变率值(THD)进行了计算分析,并与传统三相波绕组的整距和短距接法的结果进行了比较.分析比较结果表明,采用该方法生成的三相定子绕组产生的磁场波形和谐波含量都满足设计要求.按该设计方案生产的汽车发电机绕组实物图验证了该设计方法能满足大功率和结构紧凑的要求.     

基于Maxwell的六相双Y移30°风力发电机的仿真分析

针对如何进一步降低永磁风力发电机的高次谐波含量,降低发电机铜耗和铁耗,以及有效地提高风力发电机性能的问题,在风力发电机设计研发中应用了六相双Y移30°绕组的多相绕组电机理论技术.利用Ansoft Maxwell 2D瞬态仿真功能,对采用相同定转子结构的普通三相60°相带发电机与六相双Y移30°绕组发电机,仅改变定子绕组的连接方式,分别进行了二维瞬态场建模.进行了空载运行和额定负载运行工况的瞬态有限元仿真分析,并针对负载时气隙磁密等进行了谐波的傅里叶分析.依据仿真分析中电流、电压、磁场等结果数据,进行了二者性能的区别比较.研究结果表明,六相双Y移30°发电机相比普通三相60°相带发电机而言,具有高次谐波含量低、电压范围大、电机损耗低、效率高等优势.     

非倍极比双速电动机绕组排列特例的设计与分析(续94年第4期)

<正>5 槽配合选用 众所周知,三相异步电动机定转子槽配合的选用是电机设计的重要问题之一。齿槽配合选用不当将会引起附加同步转矩、附加异步转矩、单向径向力及附加损耗的增加。附加转矩将会影响异步电动机起动时最小转矩,严重时将使异步电动机无法正常起动。另一方面,定转子各次谐度磁场相互作用,将产生一系列旋转力波,特别是一些阶次较低的旋转电磁力波将会引起走子铁心轭环产生强烈的振动及较强的电磁噪声。 在双速或多速三相异步电动机中,采用不同的绕组连接方法,使定子绕组极对数发生变化,转子鼠笼绕组的极对数随定子绕组极对数的变化而变化,因此,在多速电机中,定转子槽配合的合理选择难度更大,定转子槽配合要同时满足不同极对数时都具有较小的同步转矩、异步转矩,较小的单向径向力及较小的低阶次的电磁力波。     

16极18槽分数槽绕组汽车永磁发电机设计研究

为了解决传统12极36槽的汽车永磁发电机电动势谐波含量大、绕组叠落难以提高槽满率、齿槽转矩大等问题,提出一种16极18槽分数槽绕组汽车永磁发电机。在给出分数槽集中绕组汽车发电机优点和永磁发电机的损耗模型的基础上,对比分析两种发电机的拓扑、感应电动势和关键部位的磁感应强度,并利用波托蒂铁心损耗模型计算了两种发电机的损耗。仿真结果和实验表明,16极18槽汽车永磁发电机具有更高的效率、更低的齿槽转矩和电动势谐波。     

T_2S225S小型三相同步发电机

T_2S225S小型三相同步发电机是全国统一设计产品,我厂于1985年开始试生产,1989年获得山东省优质新产品称号。该发电机为凸极转场式结构,定子内嵌有三相绕组和单相的三次谐波绕组,具有自励恒压的特点;电机结构简便,运行可靠,是理想的小型电源设备。电机的各项性能指标完全符合《T_2S系列小型三     

装载机充电系常见故障诊断

装载机充电系一般由硅整流交流发电机、电压调节器、电流表及有关线束、保险和开关等构成（见附图）。1装载机充电系工作原理交流发电机定子有三相绕组，当转子（磁极）旋转时，磁极的磁力线切割定子绕组，感应出三相交流电，经三相桥式整流成为直流，由发电机的“电枢”接线柱输出，向蓄电池充电和对外负载供电。发电机的“磁场”接线往输入励磁电流，经滑环流经磁场线圈产生磁场。电压调节器则根据发电机电压高低调整励磁电流，使发电机发出的电压稳定在要求的范围内。2充电系常见故障诊断（1）不充电或充电量过小发动机起动后随着转速的…     

基于Pro/E的汽轮发电机定子绕组精确建模

汽轮发电机端部绕组的固定一直是影响发电机正常运行的核心问题,但由于定子绕组端部结构复杂,二维设计难于达到要求。通过计算机建立三维模型,可以精确地进行计算及仿真。利用Pro/Ewildfire的参数化立体建模功能,依据汽轮发电机定子绕组形成原理,给出了建模方法,精确建立了汽轮发电机定子绕组的三维模型,最后通过计算机仿真,结果比较满意。     

超高效电机采用低谐波绕组时空载铁耗研究

为了降低电机的损耗、提高电机的效率,对定子绕组进行重新设计。以Y180M-2电机为例,应用低谐波绕组理论,对电机定子绕组的排布方式和线圈匝数进行设计。通过有限元仿真,对比分析低谐波绕组电机和普通电机气隙磁场的谐波含量,计算得到铁芯不同部位的铁耗及其分布特点。分析结果表明:采用低谐波绕组后,电机气隙磁场谐波含量显著降低,其中3次谐波含量减少73.9%,5次谐波含量减少44.3%;采用低谐波绕组后,基波铁耗减少11.1%,谐波铁耗减少22.0%,总铁耗减少14.2%,有效地提高了电机效率。     

高性能永磁式同步风力发电机之设计

正本文旨在提出一套高性能风力发电机的设计准则,包含高效率、高感应电动势、低电压谐波失真、低转矩涟波及低顿转转矩为目标,利用田口法及磁石修弧技术作定子与转子之优化,并用同一电机结构由外部接线来改变双三相及六相绕组,在低风速时二组三相绕组可串联以提高输出电压;而在高风速时则可采并联方式,其优点为当其中一组故障时,则另外一组可继续发电供负载使用。藉由有限元素磁路分析软件包进行磁路与电气特性分析,从空载及加载的试验结果探讨发电机的特性,     

发电机定子绕组局放量化分级的新方法

针对发电机定子绕组早期局部放电难以定量分析和无法根据放电程度判断其维修标准的问题,对定子绕组局部放电强度、时间和环境等方面进行了研究,提出了在发电机定子槽锲中安装紫外传感器的方法,构造了一种新型的紫外在线放电监测系统。该方法通过检测局部放电产生的紫外线有效地对定子绕组局部放电进行了实时监控。同时,针对局部放电程度建立了投影寻踪等级模型,并用格雷码加速遗传算法优化投影向量实现了量化分级处理,用小波包分解技术提取了放电特征量,利用实例对该方法进行了测试,并用Matlab软件进行了仿真。研究结果表明了该模型的可行性和有效性,能够实现实时检测定子绕组局部放电并对放电程度进行量化分级处理,有利于电力工作人员在发生放电故障之前解决安全隐患和延长发电机的使用寿命,对局部放电故障检测具有重要的实际应用价值。     

Wet bar detection by using water absorption detector

Water leaks in water-cooled generator stator windings can generate serious accidents such as insulation breakdown and result in unexpected sudden outages. Thus, it is important to diagnose their water absorption for effective operation of the power plant. Especially, since the capacitance values that are measured for diagnosis are very small so special diagnosis methods like stochastic theory are needed. KEPRI developed a more advanced water absorption detector and diagnosis technology for it. They were applied to a real system and the results of the water absorption test for stator windings agree with the water leak test.     

大型异步电机结构振动特性的研究

精确计算电机的固有频率和响应,对于预测电机的振动和噪声是至关重要的.文中利用三维有限元分析研究大型感应电机定子的振动模态和固有频率,并分析绕组、端盖、连接筋及安装方式对电机定子固有频率和振动模态的影响;研究表明,对于大型异步电机,定子绕组对固有频率和振动模态有显著的影响,安装端盖和机座固定使定子固有频率上升,通过改变机座及端盖结构可改变定子固有频率,避免发生共振,采用弹性连接筋,可有效减小定子振动的传播.实验验证部分计算结果.     

低速高效垂直轴风力发电机及其特性分析

针对低风速区风力发电机需要低风速切入问题,研究了一种低速高效的定子无铁芯轴向磁通永磁风力发电机。对影响发电机性能的关键参数对进行了归纳,提出了一种单层非重叠集中绕组和优选"切饼"型磁极组合的设计理念。确定了定子无铁芯轴向磁通永磁风力发电机性能分析参数方案。利用三维有限元发电机设计平台,对发电机的空载输出特性,交、直流负载输出特性和不同转速下的负载输出特性进行了对比研究。研究结果表明,该结构发电机的各项基本电磁参数和输出特性均能满足低速风力发电系统的特殊要求:优选的磁极结构使发电机总永磁体耗用量节约11.5%,发电机最大输出效率达87.75%;低转速范围运行时,效率维持在85%以上;不同工况下输出电能总谐波畸变率低于3%。     

轴向磁通飞轮电机印刷电路板定子绕组设计

针对卫星姿态控制用反作用飞轮小型化的要求,设计了采用印刷电路板(PCB)定子绕组形式的轴向磁通反作用飞轮系统,并研究了PCB定子绕组的布线形式。根据系统设计方案和工艺的要求,采用理论分析与有限元仿真相结合的方法,研究了螺旋形绕组的反向转矩产生机理,对比分析了螺旋形和波形PCB定子绕组对飞轮驱动电机性能的影响,并分别对采用两种形式定子绕组的飞轮样机进行了地面性能测试。试验结果表明,飞轮工作在额定转速5 000r/min时,采用波形定子绕组比采用螺旋形定子绕组时的电机功耗降低了26.2%,电磁效率降低了0.8%。试验结果验证了理论分析与仿真结果的正确性,为PCB定子绕组型轴向磁通永磁电机的工程化应用提供了参考。     

工业内窥镜在预防发电机定子单相接地的应用

由于水轮发电机频繁开停机,定子铁芯端部的矽钢片很容易滑出。割伤定子线棒,从而造成定子单相接地故障。然而矽钢片滑出过程不易被肉眼发现,也不能通过监测系统检测,而工业内窥镜可以在定转子狭小的缝隙中。发现矽钢片的滑出现象。并能估算出其滑出尺寸及滑出速度,很好地诊断与预防单相接地故障。     

Synchronization algorithm for three-phase voltages of an inverter and a grid

This paper presents the results of designing a joint phase-locked loop for adjusting the phase shifts (speed) and Euclidean norm of three-phase voltages of an inverter to the same grid parameters. The design can be used, in particular, to match the potentials of two parallel-connected power sources for the fundamental harmonic at the moments of switching the stator windings of an induction AC motor from a converter to a centralized power-supply system and back. Technical implementation of the developed synchronization algorithm will significantly reduce the inductance of the current-balancing reactor and exclude emergency operation modes in the electric motor power circuit.     

大型分体式磁轴承电动机系统定子模态分析

准确分析定子固有模态对低振动噪声电机系统优化设计和控制有十分重要的意义。针对大型分体式磁轴承电动机系统,采用有限元仿真方法分析轴向磁轴承定子绕组、径向磁轴承定子叠片结构、机座螺栓连接以及底座附加质量对大型分体式磁轴承电动机系统定子模态的影响。结果表明:轴向轴承定子绕组对定子固有频率影响较大,宜采用质量计入铁心的方式处理;径向轴承定子叠片结构对定子固有频率的影响较小,可按各向同性处理;机座螺栓连接刚度对机座固有频率有一定影响,但当连接刚度远大于机座刚度时,影响较小;底座附加质量对整机模态频率有一定的影响,但对不同振型的固有频率的影响效果相差较大。计算了整机的模态频率,并与振动试验结果进行了对比验证。     

Sensorless speed detection of squirrel-cage induction machines using stator neutral point voltage harmonics

In this paper a sensorless speed detection method of induction squirrel-cage machines is presented. This method is based on frequency determination of the stator neutral point voltage primary slot harmonic, which is dependent on rotor speed. In order to prove method in steady state and dynamic conditions the simulation and experimental study was carried out. For theoretical investigation the mathematical model of squirrel cage induction machines, which takes into consideration actual geometry and windings layout, is used. Speed-related harmonics that arise from rotor slotting are analyzed using digital signal processing and DFT algorithm with Hanning window. The performance of the method is demonstrated over a wide range of load conditions.     

Theoretical and experimental study of vibrational behaviour of laminated stators of electrical machines

An accurate determination of the resonant frequencies and vibrational characteristics of a stator is essential in the design of quiet electrical machines. This paper presents both a fundamental theoretical and an experimental study of the vibrational behaviour of long and short laminated stators of electrical machines. The paper describes briefly the method of analysis, based on the three-dimensional theory of elasticity, for free vibrations of stators with encased construction. To prove the general validity of the analysis and to study the effect of windings, frame, and impregnation upon the resonant frequencies and vibrational behaviour of the stators of electrical machines, extensive experimental investigations were conducted on a number of stator models which include a solid model, long laminated, and short laminated models with and without windings, frame and impregnation. The paper compares the experimental and analytical results for some of these models which prove the general validity of the analysis. Finally, the paper also includes the important findings of these extensive investigations.     

兆瓦级双定子直驱风力发电机定子振动研究

精确计算发电机的固有频率,对于预测发电机的振动和噪声至关重要。利用三维有限元分析研究兆瓦级双定子风力发电机三种定子结构的振动模态和固有频率,并分析了其振动特点。分析结果表明,外定子、内定子和双定子结构的固有频率均有效避开了发电机系统不平衡激振频率和所发出的交流电频率。本文的方法可用在发电机设计阶段对定子固有频率进行预测。