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     

冲击负荷时发电机绕组振动研究

在研究汽轮发电机端部瞬态涡流场分布、端部绕组电动力分布的基础上,对汽轮发电机端部绕组的电磁振动进行了分析和计算.以一台320Mw汽轮发电机作为实例,对发电机在冲击负荷下端部绕组所受到的冲击电动力以及由此引起的强迫振动情况作了实例分析,得出了一些有益的结论.     

水轮发电机定子绕组的端部振动

从分析计算空间两根导体间的电动力出发,在作出两项假定的基础上,建立了同步发电机定子绕组端部受力的数学模型,来研究定子绕组的端部振动。数学模型表明了电动力与电流和导体尺寸及导体的布置间的关系。     

600MW汽轮发电机进相运行时定子端部发热和限制措施

介绍600MW汽轮发电机进相运行时定子端部漏磁场的特点和端部发热机理,针对性地阐述在发电机制造过程中和运行过程中的所采取的相应限制措施。     

双馈感应发电机定子绕组匝间短路时电磁特征

双馈感应发电机逐渐成为风力发电机的主流机型,其容量越来越大。绕组匝间短路是双馈感应发电机常见的故障之一,为了研究电机定子匝间短路故障时的电磁特征,基于有限元和多回路理论建立了电机的数学模型;采用该模型计算了一台5.5 k W感应电机定子绕组匝间短路时的定转子电流以及电磁场,得到了电机正常与故障两种情况下的磁场分布以及定转子电流的波形。通过对比分析健康电机与故障电机的磁场以及定转子电流,得出了双馈感应发电机定子绕组匝间短路时的故障特征:定子绕组匝间短路使得气隙磁场中出现了分数次以及偶数次谐波,定子三相电流不再对称,三相电流的幅值均有增加,故障所在相的电流增幅最大,且故障相与其超前相的相位角随着故障程度加深而变大且大于120°。     

振动偏心时定子绕组短路对振动特性影响分析

考虑了实际运行的发电机普遍存在的振动偏心状态,对定子匝间短路引起的发电机振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析定子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征,计算得到气隙磁导、气隙磁密和气隙磁场能的表达式,然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性,最终得到定转子径向振动特征。并实际测试了SDF-9型和MJF-30-6型故障模拟发电机定子绕组匝间短路时定转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

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。     

水轮发电机定子故障下的阻尼条损耗计算

为了准确模拟水轮发电机定子故障下的阻尼条损耗,建立场、路、运动直接耦合的时步有限元分析模型,对电机的电磁场方程和定子绕组、阻尼绕组的等效电路方程实现联立求解.通过改变定子外电路方程模拟不同定子端部短路故障类型,求解水轮发电机定子端部各类短路故障下阻尼条中的电流波形以及电流密度和损耗分布情况.根据对225 MW水轮发电机所作的时步有限元分析,得到定子单相接地短路、两相短路和三相短路故障下的阻尼条损耗分布与相关结论,定子不对称故障下阻尼绕组中的损耗较大,且损耗最大的阻尼条均为背风面的那一根.     

大型汽轮发电机定子绕组温度水力模型

通过对发电机定子绕组发热及传热分析,用热网络法建立了基于稳态传热的发电机定子绕组温度水力模型,即正常运行条件下(无任何故障,运行状态良好),汽轮发电机定子绕组出水温度标准值的计算方法。为了改进发电机负荷变化时,出水温度滞后于电流变化的问题,提出了温度延时的改进方法。用多种运行工况的数据对温度水力模型进行了检验,通过与实测温度的对比,计算误差不大于2℃。     

交流发电机突然短路时绕组应力的有限元分析

采用有限元法对交流发电机在突然短路时定子绕组端部及绑扎带应力进行计算.通过对电机绕组的三维场物理模型划分为8000多个三维实体单元、11000多个节点,并结合工程实例求出其各部位受力情况,找到最大应力点,从而为定量解决这一设计难题求得一种精确计算方法.     

汽轮发电机定子绕组端部电磁力特性分析

以国产600 MW大型汽轮发电机端部结构为分析对象,对定子绕组端部的受力特性进行了理论研究。首先对端部结构进行简化,建立了定子绕组端部的数学模型,并利用镜像法和比奥-萨格尔定律计算得到了端部电磁力密度,给出了单根线棒上电磁力表达式的通式。然后分别比较了相差一个极距的同层线棒、同一定子槽中的上下层线棒、相差一个节距且鼻端相连的两根线棒等不同线棒之间以及线棒不同段之间的径向、切向、轴向电磁力密度。最后分析了同一相带内的同层线棒在同一时刻的电磁力密度变化趋势,并总结了其出现极值点的位置规律,所得分析结果对线棒的绑扎固定有一定的理论指导意义。     

基于涡流分布系数法的发电机定子温度场计算

根据电磁场理论推导了定子上、下层绕组属于同相槽时,槽内各根股线的电阻增大系数表达式,由此计算了各根股线内涡流损耗值,并将该值代人三维稳态温度场方程,采用六面体八节点等参单元对三维温度场方程进行了离散,以一台大型水轮发电机为例进行了计算,并与实测结果进行了对比,计算精度满足工程需要,最后分析了涡流损耗的不同分布对定子绕组及铁心温度场的影响,给出了相应的定子温度场图和铁心温度沿径向高度的分布曲线,为进一步完善大型水轮发电机的设计和提高其安全运行的可靠性提供了理论依据。     

Modeling of bearingless permanent magnet synchronous motor based on mechanical to electrical coordinates transformation

A bearingless permanent magnet synchronous motor (BPMSM) has two sets of stator windings, torque windings and suspension force windings. By analyzing the flux linkage intersection between the two sets of windings, a method of transforming mechanical coordinates to electrical coordinates is put forward. According to this method, flux linkage equations and voltage equations of the two stator windings are derived. The electromagnetic torque equation of the BPMSM is derived based on the analysis of the role of Lorentz force in the BPMSM. After analyzing the mathematical formula of various sort radial forces in the BPMSM, a complete function of radial suspension forces for the BPMSM is obtained. Finally, an experimental system control diagram and some test results are discussed. This mathematical model provides a theoretical foundation for BPMSM simulation study, experiment waveform analysis and structure design.     

电磁式功率步进电机的分析和计算

本文提出了电磁式功率步进电机的设计计算方法,并推导出当定子绕组失电时电机转子定位的自锁转矩和当定子相邻两相绕组通以稳态对称两相交流电流时的低速同步转矩的计算公式。 根据所得公式,计算了2公斤·米电磁式(四相)功率步进电机的各种转矩值。     

定子紧固件对异向旋转双转子永磁电机的影响

为了确保一种用于水下航行器推进的异向旋转双转子永磁电机具有好的同心度,在定子上加入定子紧固件.针对引入定子紧固件而导致异向旋转的双转子永磁电机的机械和电磁方面的影响进行了分析.机械方面：从定子紧固件材料的选取﹑与端盖配合以及定子受力3方面考虑.电磁方面：从理论上推导定子铁心轭部磁场的分布情况,通过有限元方法分析定子紧固件对气隙磁场﹑铁心磁场分布的影响.结果表明,定子紧固件的大小﹑数量﹑形状﹑安放位置及材料等对该种电机的定子强度﹑同心度以及磁场分布都有重要的影响.     

基于多向电磁力的永磁同步电机电磁噪声分析

针对电机电磁噪声分析中主要关注径向电磁力而忽略电磁力分量,造成分析精度不准确的问题,对某8极24槽车用永磁同步驱动电机进行电磁仿真分析,得到电机磁场以及电磁力分布. 在电机定子模型上分别单独加载径向电磁力和综合加载径向、切向及轴向三向电磁力,对比分析电磁噪声. 采用边界元法计算电机电磁噪声,通过试验验证仿真分析的准确性. 建立电机参数化结构模型,分析不同定子槽口宽度和磁体圆角半径对径向和切向电磁力以及电磁噪声的影响. 结果表明,切向电磁力对电磁噪声有一定程度的影响,且加载径向、切向及轴向电磁力的电机定子模型更加真实可靠;合理减小定子槽宽和磁铁圆角半径可以有效降低电机电磁噪声.     

磁悬浮列车用直线电机的有限元分析和电感计算

为研究磁悬浮列车长定子直线电机的性能,以德国TR08型磁悬浮列车长定子直线同步电机尺寸为基础,基于有限元方法建立了一个悬浮电磁铁模块的分析模型,对其牵引和悬浮电磁场进行了较为系统的分析,得到了不同动子极距下牵引和悬浮力的变化曲线.重点研究了长定子直线同步电机在分别改变定、动子电流和气隙大小的情况下,以及定动子绕组交直轴电感的变化情况,并通过多项式拟合和傅立叶分解得到了交直轴电感的经验公式.仿真结果表明,定子电流对气隙磁场和电感影响较小,当动子极距为266.5 mm时电机性能较佳,拟合得到的经验公式具有较高的精确度,平均误差小于5％.     

EMS型磁浮列车驱动力和悬浮力的计算新方法

针对电磁悬浮(EMS)型磁浮列车用凸极直线同步电机定子和转子齿槽不连续分布的特点，提出一种基于解析的驱动力和悬浮力计算新方法.该方法在分析列车运行时所在位置处的定子和转子几何分布和载荷分布基础上，根据列车所在位置处的定子电流磁动势分布和磁场强度的分布，计算出所有驱动力的大小.通过研究列车所在位置处的定子与转子总的磁导率函数分布和励磁曲线分布，得出列车运行过程中所有悬浮力的大小.计算结果表明，驱动力和悬浮力的波动频率是定子电流变化频率的6倍.当转子极距大于定子极距时，可以获得较大的悬浮力和驱动力，驱动力和悬浮力的波动也相对较小.     

低速高扭矩永磁直流电机的设计及参数解析计算

设计出汽车电动千斤顶需要的一种低速高扭矩永磁直流电机。本文根据此电机的特点和使用的工况,分别对电机的永磁材料、气隙磁密波形、电枢绕组和电路形式、转子结构、定子结构进行选择和确定,并利用分离变量法求解永磁电机绕组的电枢反应磁场、绕组的自感互感、电机负载气隙磁场、绕组电流和电磁转矩,从而得出该电机的参数表。