高压电机电缆绕组的电磁特性

为分析高压电机用电缆绕组的异常发热及烧损现象,用有限元法研究了两种常用电缆绕组的电磁特性。研究表明,当带有铜屏蔽层的电缆作为高压电机绕组时,电机运行时将在屏蔽层内感应很大的涡流;不带金属屏蔽层的电缆作为电机绕组时,电机运行时可能在定子槽内及电机端部发生电晕放电。另外,还研究了利用不导磁钢丝铠装电缆作为高压电机绕组的可行性。研究表明:不导磁钢丝铠装电缆不但能实现电气屏蔽和传导接地电流的作用,而且能降低电机运行中屏蔽层内感应的涡流。研究结果对高压电机用电缆绕组的设计和选型有重要的参考价值。     

感应牵引电机定子绕组涡流附加损耗分析

高功率密度感应牵引电机具有结构紧凑、磁通饱和度高、工作频率高、单位体积损耗密度大等特点。高工作频率导致定子绕组趋肤效应和邻近效应明显增加,在定子绕组中感应高频涡流附加损耗,引起附加铜耗大大增加。基于感应电机内部谐波磁场理论分析定子绕组涡流附加损耗的来源、计算方法及影响因素,并对一款4极650 kW感应牵引电机进行了详细有限元分析。分析了感应牵引电机定子槽内磁场分布、槽内磁场的各次谐波、谐波幅值与距槽口深度的关系,并计算了槽内导体的涡流附加损耗。计算结果表明槽口附近导体的涡流附加损耗最大,随着距离槽口深度的增加,槽内导体的涡流附加损耗呈明显减小的趋势,通过合理设计定子槽口深度可以有效减小槽口附近导体的涡流附加损耗。     

集中绕组弧形直线感应电机性能分析

针对分布绕组弧形直线感应电机端部绕组过长、用铜量较大、端部电阻较大,所占空间较多等缺点,采用一种集中绕组弧形直线感应电机结构。在其他参数相同的前提下,改变电机绕组的连接方式,对其端部绕组长度及所占空间进行计算,分别建立有限元模型,分析对比不同绕组结构电机处于空载、负载和指定转速状态下的定子铜耗、电流的大小及机械特性。结果表明,与分布绕组弧形直线感应电机相比,集中绕组弧形直线感应电机端部绕组长度减少10.93%,绕组所占空间减少66.12%;不同状态下定子电流最大可减小49.3%,铜耗最大减小35.5%;转差率相等时转矩减小53.98%。     

多相异步电机端部绕组电磁与结构耦合场分析

为了研究电磁力对定子端部绕组的影响,需要将电机运行环境中的电磁场和应力场进行耦合分析.本文通过Pro/E建立异步电机的三维模型,以异步电机定子端部绕组作为研究对象,通过有限元法对模型进行修改及电磁与结构顺序耦合的仿真计算,得到运行时电机端部绕组的应力和应变分布.仿真结果表明,此方法适用于电机的耦合场计算,对研究电机的三...     

永磁同步风力发电机定子绕组电压分布特性研究

为了给变频风力发电机绝缘结构设计提供更加准确的输入电压,本研究以永磁同步风力发电机定子绕组为研究对象,利用MATLAB软件搭建电缆与电机定子绕组线圈等效电路模型,分析了变频器输出的电缆长度、脉宽调制（PWM）脉冲上升沿时间对电机绕组暂态电压分布特性的影响。结果表明：随着电缆长度的增加和脉冲上升沿时间的缩短,电机端、绕组对地及匝间最大电压都增大,对地最大电压由中间线圈转移至首线圈,当脉冲上升沿时间为2.0μs时,绕组内部电压分布已经趋于均匀化。     

电机定子绕组绝缘老化特性的在线分析

高压电机在实际运行过程中,定子绕组绝缘将经受电场、热、电磁力和机械应力等的作用,导致绝缘的电气机械强度逐渐降低,形成绝缘老化。本文介绍了高压电机定子绕组的绝缘结构和防晕结构,探讨了高压电机在运行过程中定子绕组绝缘电、热及机械老化特性。     

电机定子绕组绝缘老化特陛的在线分析

高压电机在实际运行过程中,定子绕组绝缘将经受电场、热、电磁力和机械应力等的作用,导致绝缘的电气机械强度逐渐降低,形成绝缘老化。本文介绍了高压电机定子绕组绝缘结构和防晕结构,探讨了高压电机在运行过程中定子绕组绝缘电、热及机械老化特性。     

电机定子绕组绝缘老化特性的在线分析

高压电机在实际运行过程中,定子绕组绝缘将经受电场,热,电磁力和机械应力等的作用,导致绝缘的电气机械强度逐渐降低,形成绝缘老化。本文介绍了高压电机定子绕组的绝缘结构和防晕结构,探讨了高压电机在运行过程中定子绕组绝缘机,热及机械老化特性。     

低噪声屏蔽电机定子屏蔽套激振力和受迫振动分析

三相屏蔽电机是屏蔽电泵专属特种电机,该电机的性能优劣对系统振动噪声有很大影响。屏蔽电机气隙内的旋转磁场在定子屏蔽套中感应出涡流,除产生屏蔽套涡流损耗外,该涡流还将与气隙合成磁场相互作用形成径向和切向高频电磁激振力。考虑到定子屏蔽套是薄壁件,与定子齿冠间存在一定的安装间隙,所以在电磁激振力下定子屏蔽套将产生电磁振动和噪声。首先从解析的角度推导得到了径向和切向电磁激振力的数学表达式,进而采用有限元法计算定子屏蔽套典型位置点磁通密度时间谐波和圆周方向上磁通密度空间谐波分布规律及谐波含量,得到了不同屏蔽套材质时的涡流电流密度分布。计算了定子屏蔽套采用哈氏合金时的电磁激振力变化曲线,并与解析计算结果进行了横向对比,验证了解析计算的正确性。最后,计算分析定子屏蔽套的工作模态和在电磁激振力作用下的机械形变,为后续屏蔽电机的减振降噪提供理论依据。     

能量变换器定子漏抗的分析与计算

能量变换器(Powerformer)是无需借助升压变压器便可直接并网运行的新型高压发电机,其关键技术是采用高压交联聚乙烯电缆作为定子绕组,为便于电缆绕制与成型,绕组通常设计成多层同心式,定子槽为多层圆形槽,这与普通交流电机的不同,因此它的槽漏抗和端部漏抗算法也与普通交流电机的不同.文章针对能量变换器多层同心式绕组和多层圆形槽的特点,采用解析法和有限元法对其槽漏抗和端部漏抗进行了建模,给出了定子漏抗计算方法与实例计算结果,并进行了实验验证,计算结果与实验值基本吻合.     

电缆绕组变压器外半导电层中的电流特性

电缆绕组变压器的线圈所用的电缆为去掉外金属护套的电缆,当绕组芯线上存在高频电压时,在其外半导电层上会产生相同频率电压与电流.为了研究外半导电层内的电流大小与芯线内电压、电流等参量之间的关系,首先利用有限元法对外半导电层中的涡流电流进行计算,然后对绕组外半导电层的等效电路进行了研究,最后通过与实验相比较的方法,分析了电缆绕组变压器外半导电层中电流产生的原因,并研究了半导电层材料的电阻率对其内部电流幅值的影响.     

异步化高压发电机失磁故障分析

针对以新型电缆绕组构成的异步化高压发电机的失磁过程进行研究,首先建立该电机场路耦合模型,利用耦合模型分析异步化高压发电机在不同转差率下转子发生对称短路失磁和不对称短路失磁故障的磁场进行分析,探索当转子绕组发生不同类型的短路故障时,定子铁心和转子铁心的磁通密度变化规律,为电机和系统故障分析提供数据基础.然后分析了异步化高...     

高速永磁屏蔽电机损耗分析与温升研究

损耗是影响电机效率和发热的重要因素,定子屏蔽护套作为高速永磁屏蔽电机损耗的主要来源,合理的设计是保证电机可靠安全运行的关键。本文基于有限元模型计算分析电机定子屏蔽护套的涡流损耗以及电机温升分布,并对屏蔽护套损耗敏感性因素进行研究;通过样机试验分离出定子屏蔽护套涡流损耗。试验与理论分析结果基本一致,验证本文所建立的高速永磁屏蔽电机有限元模型的正确性,对今后屏蔽电机的分析、设计具有理论指导意义。     

零机械能输出感应电机

传统电机是机-电能量转换,损耗与温升是电机设计时需要削弱和避免的问题。该文从传统电机损耗与温升出发,提出了用于加热的零机械能输出感应电机。利用绕组所产生的径向磁场在实心结构的定子和转子铁心中感应产生涡流,将输入的电能全部转化为热能,具有定子、转子双边加热的特点。其独特的双边加热效果可解决挤塑类设备旋转螺杆加热瓶颈问题。建立了系统等效模型,给出了电磁功率解析表达式,采用有限元法分析了系统涡流分布与铁心端部效应。对样机进行加热实验,结果证明该种电机与传统线圈缠绕式电磁加热相比,具有节能高效、预热时间短、径向温差小等优点。     

基于直流电压注入的永磁同步电机定子绕组温度在线估计

提出一种新的永磁同步电机定子绕组实时温度在线估计方法。该方法无需温度传感器,也无需改变电机驱动系统的硬件,仅需在矢量控制中向α轴注入直流电压信号,通过在线辨识定子电阻并结合金属材料温度与阻值的线性关系实现定子绕组实时温度的估计。该方法特别适用于大功率电机,注入较小的信号即可在相绕组上产生相对较大的直流电流,减小了在交流相电流中提取直流电流分量的难度和温度估计误差。提出三种定子电压直流分量的获取方法,并给出讨论分析和对比结果,其中直接采用所注入信号实现温度估计的方法,无需对相交流电压采样和后处理得到直流分量,估计精度较高。仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

高频供电条件下的PCB定子盘式永磁电机绕组优化设计

PCB定子盘式永磁无铁心电机的定子采用印制电路板(printed circuit board,PCB)结构,其电机的损耗主要来源于绕组上的交流附加铜耗和直流铜耗,因此定子绕组的设计直接影响电机整体性能。针对应用在较高频率且工况稳定的PCB电机,该文提出一种新型分布式绕组。首先建立反电势、直流铜耗、交流附加铜耗和电阻的解析表达式,分析PCB电机的空载特性。其次,以提高电机的效率为目的,提出在绕组有效导体部分加入绝缘材料。对新型绕组进行优化找到最合适的导体线宽,然后根据有限元理论对比分析新型分布式绕组和已有绕组负载特性。结果表明新型绕组不仅可以降低总铜耗,提高电机效率,有效降低定子稳定温升,并且新型结构也不会影响电机输出性能。最后制作一台16极600W样机进行验证,对PCB定子盘式永磁电机设计具有一定的参考价值。     

电机定子绕组湿裂引起电机匝间的分析

电机定子绕组匝间是指电机同一相的线圈绕组匝之间的绝缘,由于绝缘结构和绝缘材料不同以及在绕线、嵌线、刮线接头、端部整形、绝缘浸漆、装配等工序中因操作工艺不当而引起不同程度的绝缘损伤并在绕组通电后产生短路的现象。绕组匝间短路将导致定子电流急剧增大,进而烧毁电机绕组。因此必须高度重视定子绕组匝间问题,及时查找原因,采取预防措施,避免事故发生。     

多相永磁电动机定子绕组短路故障动态分析

定子绕组短路故障对多相永磁同步电动机的运行有非常严重的影响,因此有必要对其进行仿真分析以便为进一步研究其对永磁体工作点的影响奠定理论基础,同时也为电机结构设计提供一定的理论依据。本文利用场路耦合时步有限元法,建立了多相永磁同步电动机的数学模型;然后通过对电机定子绕组等效电路方程和电磁场方程联立求解,计算得到了单相对地短路、两相间短路以及三相短路三种突然短路状态下的定子相绕组暂态电流、端电压以及电磁转矩波形;最后将仿真波形与实验波形相对比,证明了该数学模型和计算方法的正确性,并得到了三种短路状态下,相绕组电流和电磁转矩随时间变化规律的一些结论。     

PWM逆变器输出端共模与差模电压 dv/dt滤波器设计

PWM逆变器直接驱动电机时会产生较高dv/dt的共模电压,并由此产生轴承电流和共模漏电流以及严重的电磁干扰(EMI).特别是当逆变器通过长线电缆与电机连接时,由于电缆中分布参数的影响,会在电机端产生电压反射现象,从而在电机端会产生2倍以上的过电压,导致线圈绝缘失败.本文通过对PWM逆变器驱动电机系统产生的共模以及差模电压分析,提出了一种改进型的逆变器端无源滤波器,并给出了参数的设计方法.与传统的滤波器相比,该滤波器可对共模及差模电压dv/dt同时起到抑制作用,从而减小了由此产生的负面效应.实验结果验证了该滤波器的有效性.     

低压电动机保护装置中电流互感器的特性分析

针对在定子绕组短路电流过大时,电流互感器参数选型不当,电流互感器容易发生饱和而使电动机综合保护装置误动作的问题,利用PSCAD软件对其性能进行仿真分析,提出了在电动机保护装置的继保算法中加入三采样算法及自适应调控机制的措施,并通过Matlab/Simulink进行了仿真验．所采用措施克服了在电流互感器饱和的情况下,因傅里叶算法的计算误差而造成电动机综合保护装置的主保护不能可靠动作的弊端,提高了低压电动机保护装置运行的安全可靠．