浅谈气隙对电机电磁噪声的影响及解决方法

分析了气隙对电机电磁噪声的影响,提出了利用降低气隙磁密、加大气隙、加均压线等方法解决该问题,并利用实践数据证明上述方法取得了明显的效果。     

浅谈气隙对电机电磁噪声的影响及解决方法

分析了气隙对电机电磁噪声的影响,提出了利用降低气隙磁密、加大气隙、加均压线等方法解决该问题,并利用实践数据证明上述方法取得了明显的效果。     

气隙不均匀对异步电动机电磁噪声的影响

异步电动机转子偏心会引起一系列低次数径向力波,并使噪声辐射增加。转子偏心实际上不可能完全消除,本文采用适当的定子绕组并联支路,将每一对极两端以均压线连接在一起,由于径向相对的极相组电抗不同在均压线上引起均衡电流,从而削弱了偏心的有害影响。实验结果表明,该方法能够有效降低因偏心引起电磁噪声。     

气隙偏心下永磁风力发电机定子电磁振动特性分析

永磁风力发电机定转子偏心会造成发电机气隙分布不均匀而产生磁场不平衡,使发电机振动加剧,严重时甚至引发转子扫膛,使发电机损坏失效。以某兆瓦级永磁风力发电机为研究对象,理论分析了气隙偏心对发电机气隙磁密和径向电磁力的影响,对于不同气隙偏心量下的风力发电机瞬态电磁场开展有限元分析,获得气隙磁密和径向电磁力分布特性变化规律,进而开展径向电磁力作用下定子谐响应分析,以掌握气隙偏心引起的定子振动响应特性。结果表明：随着气隙偏心量的增加,气隙最小处气隙磁密幅值增大,径向电磁力新增边带分量;发电机定子振动响应中工作频率的倍频幅值也随之增大,其中二阶径向模态响应幅值最大。所得结果可为发电机气隙监测方法研究提供一定的理论依据。     

异步电机噪声的静偏心影响分析

本文对某款电机电源频率谐波分量下噪声异常的产生因素进行了分析;基于有限元方法进行了静偏心对电磁力的影响分析;结合分析结果和规律,调整了问题电机静偏心量,再次噪声测试显示电机的电源频率谐波分量噪声大幅减少,验证了以上分析和方案的有效性。     

考虑气隙偏心时发电机定子匝间短路位置对电磁转矩波动特性的影响

针对同步发电机定子匝间短路位置对电磁转矩波动特性的影响进行理论推导分析、计算机数值仿真和动模实验验证。首先,对发电机气隙偏心单故障和气隙偏心与定子匝间短路复合故障下的电磁转矩表达式进行推导,分析得到了短路位置与电磁转矩特征频率幅值的映射关系。然后,以实验室MJF-30-6型动模发电机组为验证平台和建模对象,应用有限元软件Ansoft建立求解模型,对不同短路位置下的电磁转矩进行了仿真计算,并在实际机组上进行了实验测试。实验结果与理论分析、计算机数值仿真数据相吻合。分析表明,电磁转矩与短路位置和最小气隙位置的夹角近似呈余弦变化的映射关系,短路匝中心位置与最小气隙位置越接近,则电磁转矩平均值下降越多、二倍频和四倍频转矩分量幅值增大越多。该文是对定子匝间短路故障分析的一个重要补充,对此类故障的实际监测与识别具有参考价值。     

气隙大小对电机电磁振动的影响分析

以核电站用立式电机为研究对象,通过对电磁力波瞬态值的分析,确定了气隙磁通密度与电磁力波对电磁振动的影响关系;利用有限元分析对不同气隙值时气隙磁场分布、三相感应电势的谐波含量变化及线端电压总畸变量趋势进行研究,对气隙增大产生的功率因数等各项性能参数的变化进行分析,并将仿真结果与解析计算对比,验证了解析计算的准确性;最后样机进行振动测试试验,通过气隙磁场变化的仿真结果和试验结果对比,验证了仿真计算的准确性。     

双馈异步风力发电机气隙静偏心下电磁转矩特性分析

本文对双馈异步风力发电机气隙静偏心故障下的电磁转矩波动特性进行了综合分析。首先,推导正常和气隙静偏心工况下气隙磁密,然后得到正常和静态气隙偏心条件下电磁转矩的解析表达式,最后,对双馈异步发电机进行有限元计算。有限元计算结果与理论分析基本吻合。结果表明,气隙静偏心故障会使气隙磁密的空间阶次发生改变,但频率成分不会发生变化。此外,电磁转矩各谐波频率成分幅值也增大,其中,485Hz、585Hz和685Hz的高次谐波增幅最为明显。     

大型三相异步电机气隙偏心的在线监测和故障诊断

本文对大型三相异步电机气隙偏心的气隙磁场进行研究,导出定子电流的边频带关系,为定子电流的在线监测和故障诊断提供理论基础,并对气隙偏心提出异步电机的状态方程。     

三维气隙偏心对同步发电机转子铁芯温度特性的影响

对同步发电机正常运行、气隙径向偏心、气隙轴向偏心及气隙轴向-径向复合偏心故障前后转子铁芯的损耗和温度的变化进行分析.首先对正常运行以及3种气隙偏心故障下的磁滞损耗和涡流损耗进行了解析,推导得到了各工况对应的损耗表达式;然后建立了CS-5型发电机的三维有限元模型,计算得到了不同工况下转子铁芯的损耗和温度变化数据.研究发现...     

电励磁双凸极发电机偏心特性研究

针对电励磁双凸极发电机静态偏心故障,首先对于发电机的气隙长度进行了等效解析建模,并对静偏心程度与磁链、电磁转矩以及气隙磁密等重要特性的关系进行了理论推导。然后,通过Ansys有限元建立12/8三相电励磁双凸极发电机的2D有限元模型,并对电磁信号理论分析结果进行验证。最后,利用Workbench中耦合电磁、模态与谐响应分析模块对发电机的径向振动信号进行有限元仿真。研究结果表明,仿真结果与理论分析结果基本吻合,证明静偏心故障中偏心率对于电励磁双凸极发电机性能具有一定的影响,为后续其静偏心故障诊断提供理论基础。     

定子齿顶偏心对压缩机用IPMSM振动噪音的影响

采用分数槽集中绕组的内置式永磁同步电机(IPMSM)变频驱动的压缩机,其振动噪声有增长的趋势且存在许多新的特征。为此,本文基于定子绕组电动势和电流的谐波,建立径向和切向电磁力的等效表达式,用以分析该种电机振动噪音的产生机理;提出用定子齿顶偏心结构来抑制绕组电动势谐波,从而抑制振动噪声;用有限元法计算了该结构多个方案的电磁振动噪声,并进行了样机制作和实验,表明定子齿顶偏心可有效降低分数槽集中绕组IPMSM变频驱动压缩机某些关键频段的噪音。     

高压电机电磁噪声的分析及控制

现代电机设计朝着大电流、高磁密及结构轻巧的方向发展,但同时电机也产生了更大的电磁噪声。为提高电机的品质,可通过改变槽配合、采用斜槽和增大气隙等方法,提高电磁力波阶数、改变力波频率、降低力波的幅值来实现降低高压异步电动机的电磁噪声。并结合生产实践加以说明,如何判断电磁噪声,从而有针对性地采取措施来降低电磁噪声。     

Influence of Rotor Eccentricity on Radial Electromagnetic Force Characteristics in Switched Reluctance Motors and Compensation

Abstract

Aiming at the problem of severe unbalanced magnetic force (UMF) of the switched reluctance motors (SRMs) caused by eccentricity, this paper analyses the radial electromagnetic force’s spatial distribution and frequencies under eccentricity and conduct a compensation method for the UMF. Firstly, the expression of the radial electromagnetic force under eccentricity is derived by using the method of magnetomotive force multiplying permeance, combining with the modification of the permeance. Secondly, the UMF is reduced by applying compensation current to the two stator poles of the permeance-descending phase. The selection of the stator poles and the calculation of the compensation current are decided according to the direction and the value of the unbalanced flux density. Dynamic eccentricity (DE) will produce new frequencies and spatial orders of the radial electromagnetic force, and the static eccentricity (SE) only produces the new spatial orders. The results obtained by the finite element model prove that this method can effectively reduce the UMF without sacrificing the output torque performance.     

汽轮发电机气隙偏心故障下的定子受力分析

本文对汽轮发电机气隙偏心故障前后的定子受力进行了理论分析、有限元仿真计算和力学响应验证。首先对气隙偏心故障前后的定子单位面积磁拉力进行了理论分析,得到了磁拉力的主要频率成分和激励特性;然后在电机有限元软件Ansoft中建立了正常及气隙偏心故障的汽轮发电机求解模型,计算得到了正常及故障下定子单位面积磁拉力的时域波形及频谱图;最后,将实验室SDF-9型故障模拟发电机上测取的气隙偏心故障下定子振动响应与磁拉力理论解析公式、有限元仿真数据进行了对比,结果基本一致。分析表明:正常情况及气隙偏心故障下发电机定子主要承受直流力和二倍频磁拉力,气隙偏心故障将使定子直流力与二倍频磁拉力均增大,偏心程度越大,幅值增长越明显,对应地,定子二倍频振动越剧烈。     

基于齿部磁场分析的大型潜水电机气隙偏心故障研究

大型潜水电机广泛用于工矿企业给排水、城市污水处理等场所,然而转轴弯曲、轴承磨损等机械故障会引起气隙偏心。气隙偏心轻则导致气隙磁场畸变、振动增大和电流波动,重则定、转子相摩擦,导致设备停机或损坏。由此推导了大型潜水异步电机动态气隙偏心状态下某一固定位置处的定子齿部磁通解析表达式,分析偏心状态下的磁通故障频率,其基本思想是认为定、转子合成磁动势和气隙磁导决定了气隙磁通的大小,而定子齿部对应位置处气隙中的磁通全部经过齿进入定子轭部,据此提出了基于齿部磁场分析的大型潜水电机气隙偏心故障在线监测方法。最后,利用有限元法对理论分析进行了验证,并对故障频率的幅值与偏心度之间的关系作了进一步探索,为异步电机动态气隙偏心的精确检测提供了依据。     

降低三相异步电动机电磁噪声

本由异步电动机电磁噪声产生的原因入手，从设计的角度出发，详细介绍了削弱异步电动机电磁噪声的几种方法，并结合生产实践加以说明。