汽轮发电机不同负荷时电磁场的分析与计算

准确计算电机电磁场的分布可以为进一步确定电机参数、性能曲线、温升等奠定基础,因此电机电磁场的分析和计算是电机设计和制造的主要工具之一。基于此,建立了大型汽轮发电机电磁场的数学模型。考虑到定、转子齿槽的影响、气隙磁场的扭斜等因素,分析了电机整个圆周上的磁场分布。采用有限元数值方法计算了电机空载、额定负载以及任意负荷时的电磁场分布,分析过程中考虑了导磁材料的非线性。采用电磁场的计算结果确定了电机定子铁心的损耗,并将其应用于定子温度场的计算,计算结果与发电机运行时的实测值相比较,误差满足工程需要,证明提出的模型和方法是正确的。     

不对称负载对汽轮发电机磁场畸变及功角的影响

大型汽轮发电机是电力系统的重要组成部分,其稳定性直接影响了电力系统的安全运行。在建立二维电磁场时步有限元模型的基础上,对一台1 407 MVA汽轮发电机的空载、额定负载及不对称负载运行工况进行深入研究。分析了汽轮发电机不同运行工况下磁场的变化,给出了发电机负载不对称工况下磁密偏移角度的计算方法,通过磁密偏移角度来定量的研究发电机磁场畸变的变化规律。研究了在汽轮发电机负载不对称工况对应的不同负序含量下发电机内功率因数角及功角的变化规律。研究结果表明汽轮发电机在带不对称负载时,不仅磁场发生偏移与畸变并且内功率因数角、功角均随负载不对称发生相应变化,得出的仿真结果与理论分析结果相一致,为发电机在负载不对称工况下磁场的研究及故障判断提供一定的理论基础。     

300KW单极超导电机电磁场的分析研究

本文利用有限元方法对一３００ＫＷ单极超导电机内电磁场进行了系统地分析，给出了额定励磁、空载运行时，电机气隙、集流排、超导磁体和转子等位置的磁场分布，并对计算所得的空载特性曲线及集电环表面的磁场大小与实验测量结果进行了比较，证明了数值计算的准确性和可靠性．所得到的计算结果对于提高电机效率、充分利用超导材料和磁屏蔽系统的设计等工作具有重要的参考价值．     

汽轮发电机电磁场有限元分析应用

应用有限元计算方法实现汽轮发电机电磁场分析,可以直接观看电机磁力线和磁密分布情况,结合图表处理得到磁密波形、电压波形及空载特性曲线,对电压波形进行谐波分析,提取基波和谐波,从而方便地算出波形畸变率、电话谐波因数．以一台65MW汽轮发电机作为实例,对有限元计算结果及样机试验数据对比分析,验证了有限元计算结果的准确性,为汽轮发电机设计引入有限元计算方法提供了有价值的参考．     

汽轮发电机不对称运行特性分析

针对不对称运行产生的负序电流使汽轮发电机损坏的问题,分析计算了汽轮发电机接三相不对称负载稳态运行参数,重点分析了电压电流的变化规律。分析过程依据对称分量法为理论基础,分别采用矩阵方程等效电路方法和有限元法进行计算,建立了汽轮发电机不对称运行组合等效电路模型和发电机有限元仿真模型。有限元仿真三相电压仿真结果与等效电路模型计算结果高度吻合,从而验证了等效模型的正确性。仿真结果可以得出随着负载不对称程度的增加非故障相得电流夹角出现严重偏离,同时不对称运行使电机内磁场发生严重畸变,随着不对称程度的增加气隙磁密谐波幅值增大。     

汽轮发电机定子端部绕组电动力研究

本文从便于工程实用的角度出发,把汽轮发电机定子端部的三维磁场简化为三个平面静磁场问题分别求解,详细计算、分析了稳态时定子端部绕组所受电动力的大小和分布规律。研究了某些短路情况下定子端部绕组所受电动力,提出了直接根据稳态解来计算三相突然短路时定子端部绕组所受最大电动力的工程方法。最后针对一台12MW汽轮发电机进行了计算和实测,结果基本吻合。     

大型汽轮发电机非全相运行磁密分析

针对非全相运行工况,以一台1 407 MVA核电汽轮发电机为例,建立了单机无穷大系统动态分析的场-路-网耦合时步有限元模型,分析计算了发电机额定并网运行时变压器高压侧一相断开和两相断开的非全相运行工况下,汽轮发电机定转子齿部磁密分布情况及其规律,并将其与正常负载运行时汽轮发电机定转子齿部磁密分布情况及其规律作对比。最后,提取气隙磁场密度并分析其变化规律,结果表明非全相运行后,并且除基波最大值下降外其他各次谐波最大值都增大,气隙磁密畸变较为严重。该研究为大型汽轮发电机设计与制造、安装和维修、运行与操作等工程实践提供基础理论参考。     

基于耦合物理场的汽轮发电机定子温度场的分析与计算

研究了汽轮发电机中电磁场与温度场的耦合关系,以发电机的耦合物理场为基础,建立了其温度场的数学模型。首先,建立了发电机电磁场的数学模型,通过电磁场的计算确定电机中的损耗分布,并以此作为温度场的热源;然后,研究了发电机中三维温度场的数学模型。采用有限元数值方法计算了电机中的电磁场与温度场分布,将基于耦合场的温度场计算结果与发电机运行时的实际值进行了比较,证明本文提出的模型和方法是正确的。     

汽轮发电机转子匝间短路时转子振动特性分析

考虑了实际运行的汽轮发电机普遍存在的偏心状态,对转子匝间短路引起的转子振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析转子匝间短路时的气隙磁场变化特征,计算得到定转子间的气隙磁导和气隙磁场能的解析式,然后得到作用于转子的不平衡磁拉力的表达式,最终得到转子径向振动特征。该不平衡磁拉力不仅会增加转子工频振动,同时也会引起倍频和高频振动。并实际测试了SDF-9型模拟发电机匝间短路时转子振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

1 000 MW级汽轮发电机转子绕组副槽通风冷却系统的分析计算

依据空气动力学原理,建立了副槽通风系统的转子绕组通风计算模型,给出了副槽和转子绕组径向风道内冷却气体压力、流量和流速的计算方程,并对一台转子绕组采用副槽通风系统的1000MW汽轮发电机副槽和转子绕组的通风进行了分析计算。使用节点单元热阻等效网络方法计算出了该电机转子绕组各单元的温度。该分析计算方法对大容量汽轮发电机的设计是实用有效的。     

两级式无刷混合励磁同步电机的电磁设计及分析

为利用永磁电机的高功率密度、高效率以及电励磁电机电压易于调节的特性,提出一种混合励磁同步电机.主电机采用混合励磁同步电机,为主电机提供励磁的励磁机采用旋转电枢式交流电机.介绍电机的结构和工作原理,并采用有限元法对电机的磁场分布特征及调磁能力等进行计算和分析.根据理论分析试制样机,测试主电机的调压特性、励磁机的励磁特性以及两级式运行时的空载特性.有限元计算结果以及针对样机的实验数据表明:主电机和励磁机能够可靠地匹配运行;可以在永磁磁场的基础上,通过电励磁有效地调节气隙磁场,满足调压的需求.采用有限元法,研究主电机转子外形以及励磁机的定子齿宽对气隙磁场的影响规律.结果表明:对于主电机,设计适当的转子外缘形状能够有效地降低气隙磁密的总的谐波畸变率(THD),同时应兼顾气隙磁密基波的变化;对于励磁机,选择合理的定子齿宽系数有助于励磁能力的提高.     

汽轮发电机定子端部绕组电动力研究

本文从便于工程实用的角度出发,把汽轮发电机定子端部的三维磁场简化为三个平面静磁场问题分别求解,详细计算、分析了稳态时定子端部绕组所受电动力的大小和分布规律;研     

凸极同步发电机气隙磁场计算

为了解决凸极同步发电机谐波励磁系统设计之需要,本文着重讨论分析三相凸极同步发电机气隙磁场(波形)、气隙磁场的基波分量及三次谐波分量的计算,并考虑了磁导体的饱和度及电机气隙两侧之结构特点。这个方法是:先将励磁磁势及电枢磁势线性合成,再计算气隙磁场及其分量。对七台电机的计算、试验结果进行了分析比较,表明这个方法的计算精确度较高,一般偏差在±6％以下。为了获得精确的气隙磁场波形,对发电机磁场计算中的一些问题提出了一些看法。     

汽轮发电机端部磁场的有限元分析与计算

本文采用有限元法研究了工程上适用的汽轮发电机端部磁场的计算方法,给出了以矢量磁位为未知函数时行波场的离散格式,采用了适合于端部场复杂边界的前后处理技术。应用本文的方法计算了大型汽轮发电机端部磁场和损耗,与试验值基本相符。     

具有自调节通风性能的大型永磁同步发电机内流热特性数值研究

为了探究具有自调节通风功能的结构紧凑型大型永磁同步发电机内部流体流变特性及温升分布规律,以一台6 MW永磁同步发电机为例,基于电机学和数值传热学理论,结合流-热耦合机理,根据电机实际冷却结构选择一个周期作为求解域,建立三维流体场与温度场耦合分析数学模型及物理模型. 采用有限体积元法对永磁同步电机三维温度场进行数值研究,对发电机定转子铁心、定子绕组与绝缘以及永磁体的温升分布特性进行详细分析. 通过与电机绝缘温升限值的对比分析,验证了其求解方法的合理性以及计算结果的准确性,为永磁同步发电机温升的计算及通风结构的设计提供参考依据.     

CFD在空内冷汽轮发电机转子冷却设计中的应用

在计算机技术不断发展的进程中,空内冷发电机在进行设计时,主要通过对冷却状态的分析以及对相关数值模拟计算的方法,来对发电机中流通的电流进行模拟分析,从而帮助建立最佳的设计方案,应用该设计方案对空内冷汽轮发电机进行设计,可有效提升空内冷汽轮发电机应用的社会效益和经济效益。本文就主要利用CFD软件来对空心导线通风冷却的具体运行参数进行计算,得出CFD在空内冷汽轮发电机转子冷却中的应用价值,希望本文的探究能够为相关的人员提供一定的参考。     

一种最佳换流器交流电机的设计与特性

本文介绍了一种适合于配合静止动力换流器运行的集中式绕组同步电机的设计与特性分析原理。理论分析表明,在使用相同的有效材料(铜和铁)条件下,该电机可比传统的同步电机提高出力达15％。文章着重分析了供给整流器负载的发电机运行方式,给出了理论计算与样机试验结果的比较,同时论证了该种电机作为电动机运行的可能性。     

面向电织针设计的直线电机模型参数选择

针对一种面向电织针设计的超薄永磁直线同步电机,在提出直线电机模型的条件下对其气隙磁场进行研究,最后分析直线电机的各个参数对气隙磁场强度的影响,并利用分析结果设计直线电机的参数,完善直线电机的模型设计,为进一步的样机制作打下基础。     

基于场路耦合法的永磁同步电机数字控制系统设计和分析

针对电机控制系统中电机与控制器相互耦合对系统设计精度带来的影响，提出了一种永磁电机控制系统设计新方法，该方法基于永磁同步电机（PMSM）数学模型，建立完整的电机三维电磁场分析模型和基于转子磁场定向控制策略的控制系统模型，通过场路耦合法进行协同仿真分析，仿真结果可精确反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性，同时转矩和转速良好的动、静态响应可满足控制系统高性能的要求.进而建立了与仿真系统完全对应的永磁同步电机实验系统，实验结果与仿真结果完全吻合，表明该设计分析方法的正确性，为实际永磁电机系统的设计分析提供了实施途径.     

感应式双旋转磁场中频发电机转子绕组设计及气隙磁场谐波分析

作者应用电机的磁势基本理论和计算方法创造性地对感应式双旋转磁场中频发电机的转子绕组设计和气隙磁场作了必要的分析和计算。经对样机中频电势波形的实验分析,其波形基本呈正弦波形。中频电势的谐波实验分析与理论分析相符。证实了本文涉及的该种电机的绕组设计及其磁势的谐波分析是可行的。