大型汽轮发电机定子绕组端部电磁力解析计算

为了研究汽轮发电机运行时定子绕组端部承受的电磁力,根据电磁场的基本理论,推导了汽轮发电机定子端部区域电磁场以及绕组所受电磁力的计算公式,利用镜像法建立了定子绕组端部电磁场的数学模型.通过解析计算,分别得到了定子绕组端部在稳态运行和短路运行条件下所受电磁力的分布情况,并对计算结果进行了详细分析.分析结果显示,该解析计算具有一定的实际应用价值.     

发电机定子绕组端部电磁力特性与鼻端扭矩计算

针对大型汽轮发电机端部结构，提出了采用镜像原理、比奥萨格尔定律和叠加原理计算定子绕组端部电磁力密度解析式的方法。以国产600 MW汽轮发电机定子绕组端部为分析对象，分别对一个极距内定子端部绕组在出槽口直线段、渐开线段和鼻端等不同位置处的轴向、径向、切向和合成的电磁力密度进行计算与分析。结果表明,各相绕组内线棒所受的轴向、径向、切向电磁力密度和合成的最大值出现的位置是有规律的，一般位于相带交界处, 相带始端或相带末端，并给出了在出槽口部分、渐开线部分和鼻端部分所受力最大值及其位置。计算了鼻端所受的扭矩，并找出了最大扭矩出现的位置，为定子绕组端部的绑扎固定和在线监测提供了参考。     

发电机定子绕组端部径向和切向电磁力分析

针对大型汽轮发电机端部结构固定比较薄弱极易发生事故的特点,提出了采用镜像原理、比奥萨格尔定律和叠加原理计算定子绕组端部电磁力密度解析式的方法.以国产600 MW大型汽轮发电机端部结构为分析对象,对沿圆周分布的各个线棒鼻端同一段处和几个关键点的径向和切向电磁力密度的分析结果表明,不同时刻切向力最大值出现的位置是有规律的,且径向和切向电磁力是一个数量级的,总体上看径向电磁力大于切向电磁力,但就最大值而言,径向电磁力是小于切向电磁力的.计算仿真结果为发电机端部结构的固定和事故的预防提供了参考.     

屏蔽电机屏蔽套电磁力仿真分析

屏蔽电机泵中屏蔽套为关键部件之一,起物理隔离作用,其完整性对一回路的安全运行有着重要的影响。屏蔽套安装在主泵电机内,受到交变磁场、冷却剂流场等因素的综合作用,载荷条件复杂。通过屏蔽电机内电磁场的谐波分析,得到磁感应强度分布规律和作用于屏蔽套的电磁力分布规律。结果显示,在铁芯范围内沿电机圆周方向屏蔽套所受电磁力呈周期分布,以切向力为主,且定子屏蔽套所受电磁力大于转子屏蔽套;从铁芯指向绕组端部,屏蔽套所受电磁力逐渐减小,离开铁心端面对应的轴向位置后,减小速率最大。     

汽轮发电机端部绕组鼻端引水线的电磁力与固有特性

依据麦克斯威尔方程，并采用分离变量法，给出大型汽轮发电机运行时定子端部鼻端处磁场分布的表达式。在此基础上，根据洛仑兹力的表达式和简化的模型，得到鼻端空心绕组引水线所受电磁力的计算式。运用有限元方法，对给出不同设计方案下的力学模型，分析鼻端空心绕组引水线的固有振动特性，并给出固有振动的各阶频率值和相应的振型图。通过得到的固有振动频率值，并与电磁力激发的强迫振动频率值进行比较，对不同情况下鼻端引水线在运行时的安全性进行一定的分析。     

大型汽轮发电机端部电磁场数值分析

为解决大型汽轮发电机在不同运行条件下端部绕组的动力响应问题,基于全变量法,首先建立了汽轮发电机动态性能计算机仿真的等效电路模型和计算方法,以及端部涡流场、电磁力数值分析的三维有限元模型和计算方法;然后应用前述的模型和计算方法,采用有限元分析软件ANSYS,对某台大型汽轮发电机不同运行工况下的端部动态涡流场、电动力进行了数值分析和计算.研究结果表明,该方法在大型汽轮发电机绕组工程设计方面具有一定的指导意义.     

汽轮发电机定子绕组端部振动在线监测系统的研究

汽轮发电机定子绕组端部在电磁力作用下,常常引起绕组端部松动和振动超标等缺陷,严重影响着发电机安全运行,对定子绕组端部振动进行实时在线监测是很有必要的。首先分析了绕组端部结构特点和受力振动情况,然后基于LabVIEW8.5语言和SQL Server2000数据库开发了定子绕组端部振动在线监测系统,采用FOA100光纤加速度传感器和瑞博华RBH8351采集卡,实时采集定子绕组端部振动数据,利用后台分析软件实时分析振动特征,功能包括信号采集预处理、实时参数设置、实时报警、时频域分析、振动趋势分析和历史数据查看等功能。     

基于ANSYS Maxwell仿真变压器绕组振动受力分析

为了研究负载状态下变压器绕组振动受力分布及大小,对变压器绕组进行了电磁仿真与电磁力分析。电磁仿真使用了有限元软件ANSYS中的电磁场分析模块Maxwell,利用有限元电磁仿真得到一次额定电压下的绕组铁芯电磁密度云图及各绕组感应电压与电流,从而确定各个绕组负载状态下所受电磁力及分布,为研究变压器振动噪声提供了理论基础。     

秦山CANDU机组发电机引水管绝缘层裂纹故障处理

发电机在运行过程中,定子线棒因受电磁力的影响,将受到两倍工频的径向交变力的作用。如果定子绕组端部的固有频率在两倍工频附近,将会产生共振,长期运行会对定子线棒端部线圈、连接水管、绝缘层造成严重影响。本文论述了秦山CANDU机组发电机定子端部引水管绝缘层裂纹的现象、原因分析及处理过程,并对当前国外厂家针对发电机绕组端部的固有频率测量原理及方法进行了详细论述,对于解决发电机此类问题具有较高的参考价值。     

大型汽轮发电机定子端部绕组的动力特性研究

在对300MW汽轮发电机的定子端部绕组进行细致模态试验和分析的基础上,提出一种近似计算方法,并以模型进行实验验证,取得满意结果。本研究对大型汽轮发电机组定子端部绕组设计计算有较大的适用价值。     

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。     

外穿式集中绕组激励旋转电磁场涡流无损检测系统

本文提出带集中式绕组可方便开合的新型探头设计,实现基于旋转电磁场涡流原理的管件外检测。通过COMSOL有限元模型研究了集中式绕组产生的旋转磁场特征及接收线圈参数对检测效果的影响,仿真结果表明集中式绕组可产生适于管件外壁缺陷检测的旋转电磁场,匝数较多、紧贴管道外壁并位于激励线圈端部的圆形线圈可更好地实现畸变信号拾取。构建了外穿式集中绕组激励旋转电磁场涡流无损检测系统,实现了对0.5 mm宽的周向与轴向裂纹检测,测试了系统对不同深度裂纹的识别能力,并利用位于管道外壁0到90°不同位置的裂纹验证了检测系统对裂纹周向定位能力,结果表明研发系统可进行任意方向裂纹的检测和周向定位,为连续管等管状构件的外检测提供一种新的方法。     

基于绕组函数的长定子直线同步电机建模研究

针对精确的直线同步电机数学模型建立困难的问题,提出了基于绕组函数法的长定子直线同步电机绕组电感的计算方法,并推导出了直线电机各电感参数计算公式,然后建立了相应的直线同步电机数学模型。此外,利用电感参数在Simulink里搭建了直线同步电机矩阵微分方程,通过仿真结果得到了三相电流、励磁电流和电磁推力波形。最后,基于长定子同步直线电机的结构尺寸建立了一对极有限元模型,定子绕组通入三相交流电,动子绕组通入直流励磁电流,通过设置适当的剖分,将得到的电磁推力和解析法的电磁推力进行了对比。研究结果表明,有限元分析法和解析法得到的电磁推力结果一致,从而论证了基于绕组函数法的直线电机数学模型建模方法,为以后的直线电机数学建模提供了参考。     

动力磁悬浮轴承原理

基于普通的径向磁悬浮轴承 ,研究定子绕组由产生旋转偏磁磁场的绕组和产生旋转控制磁场的绕组叠加的动力磁悬浮轴承的工作原理。在两种绕组的极数相差 2极时 ,动力磁悬浮轴承除产生支承转子的径向轴承力外 ,还产生驱动转子转动的力矩     

计及结构特征的TEFC感应电动机温度敏感性研究

为研究小型感应电动机温升分布与其结构特性的数值关系,以一台TEFC(Total enclosed fan-cooled)感应电动机为研究对象,根据流体力学和传热学基本理论,并结合感应电动机定子绕组散下线等结构特点,建立包含离心式风扇及接线盒等结构部件的三维流动与传热耦合数学模型及物理模型,采用有限体积元法,对其三维流体场及温度场进行耦合计算,在利用试验数据佐证本研究精准性的基础上,详细地阐明电动机内部温升随结构特性的敏感性,结果表明,机壳底脚上的横向拉筋对电动机内部的温升分布有着较大的影响,导致与其位置对应的定子绕组存在温升二次升高的现象,同时,转子上具有自力性的风扇对定子绕组端部表现出良好的散热效果,以上结论为中小型电动机的机械结构优化提供了一定参考。     

磁悬浮推力轴承结构参数优化设计

建立了磁悬浮推力轴承结构参数优化设计数学模型。在保证最大承载力条件下,以定子铁芯和电磁线圈总质量最小为目标函数,温升及饱和磁感应强度为约束条件,确定推力轴承结构参数。利用M atlab非线性有约束多元函数fm incon进行优化计算,获得合理结构尺寸。     

Development and Analysis of the Magnetic Circuit on Double-Radial Permanent Magnet and Salient-Pole Electromagnetic Hybrid Excitation Generator for Vehicles

With the improvement of vehicles electrical equipment, the existing silicon rectification generator and permanent magnet generator cannot meet the requirement of the electric power consumption of the modern vehicles electrical equipment. It is di cult to adjust the air gap magnetic field of the permanent magnet generator. Consequently, the output voltage is not stable. The silicon rectifying generator has the problems of low e ciency and high failure rate.In order to solve these problems, a new type of hybrid excitation generator is developed in this paper. The developed hybrid excitation generator has a double-radial permanent magnet, a salient-pole electromagnetic combined rotor,and a fractional slot winding stator, where each rotor pole corresponds to 4.5 stator teeth. The equivalent magnetic circuit diagram of permanent magnet rotor and magnetic rotor is established. Magnetic field finite element analysis(FEA) software is used to conduct the modeling and simulation analysis on double-radial permanent magnet magnetic field, salient-pole electro-magnetic magnetic field and hybrid magnetic field. The magnetic flux density mold value diagram and vector diagram are obtained. The diagrams are used to verify the feasibility of this design. The designed electromagnetic coupling regulator controller can ensure the stable voltage export by changing the magnitude and direction of the excitation current to adjust the size of the air gap magnetic field. Therefore, the problem of output voltage instability in the wide speed range and wide load range of the hybrid excitation generator is solved.     

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.