模拟低磁钢板三维涡流损耗的模型试验与分析

在模拟三维杂散损耗的第２１国际基准问题的基础上，提出并建立了以模拟大型变压器铁心低磁钢拉板为背景的三维涡流损耗模型。对该模型低磁钢板及线圈的磁通密度和涡流损耗进行了试验与计算分析，得到了一些有价值的试验和分析结果，为磁场计算和三维涡流损耗分析方法提供了验证手段。     

三相电力变压器涡流损耗分析计算

对变压器漏磁场产生的原因和涡流损耗效应进行分析说明,并选用1台型号S11-17000/35三相电力变压器作为算例,采用有限元软件ANSYS对变压器进行三维有限元仿真计算。通过建立三维的简化模型、定义材料属性、网格剖分、加载与求解,得到额定工况下变压器铁心磁通密度矢量分布、油箱和结构件的最大漏磁分布及涡流损耗值,并将损耗值与工程上的经验公式所得损耗值进行对比。结果表明:漏磁分布和涡流损耗值等结果与理论基本相符。     

转子结构对高速无刷电机转子涡流损耗的影响

针对转子涡流损耗在高速电机中比较严重的问题,通过有限元分析研究了永磁体分块对转子涡流损耗的影响.分析表明：当永磁体周向宽度小于谐波磁场在永磁体中的透入深度时,永磁体分块能有效地减小永磁体中的涡流损耗;反之,永磁体分块会使永磁体中的涡流损耗增加.利用涡流磁场的屏蔽作用,在转子保护环和永磁体之间增加一层电导率高的铜片.尽管铜片中会产生涡流损耗,但该涡流产生的磁场抵消了气隙磁场的谐波分量,使永磁体、转子铁心以及保护环中的损耗显著减小,整体上降低了转子涡流损耗.     

基于ANSYS的磁饱和式可控电抗器铁心磁场的分析

针对磁饱和式可控电抗器铁心,应用大型有限元软件ANSYS,建立铁心和空气隙的模型,对铁心磁场进行分析,并对铁心空载损耗进行了计算.以220V,600VA磁饱和式可控电抗器为例,给出了铁心内部磁场分布图以及铁心空载损耗的计算值.将铁心内部磁场与理论磁场及铁心空载损耗的计算值与理论值进行比较,结果表明该模型具有较高的准确度,可以满足磁饱和式可控电抗器的工程设计要求.     

轴向磁场无铁心永磁电机的永磁体结构优化及其涡流损耗削弱

对轴向磁场无铁心永磁电机的永磁体的尺寸进行优化,以提高转矩密度。首先,利用MAXWELL建模分析,对电机永磁体的利用进行优化。通过计算分析,结果显示电机在永磁体弧度为21.4°,厚度为9 mm时,单位体积所能产生的平均电磁转矩取得最大值115 N·m;其次,采用对电机永磁体分块的方法,降低永磁体涡流损耗,并确定出永磁体分为3块效果最佳;最后,为了降低转子涡流损耗,利用分此外采用电镀方式改进了铜屏蔽层的局限性,更大幅度降低了电机转子涡流损耗。     

带有高频谐波的电抗器磁场和热场分析

针对通入正弦电流的三相铁心电抗器绕组实际使用中出现高频谐波干扰的情况,本文基于Ansys软件,对电抗器铁心的电磁场和温度场进行研究。利用Ansys有限元软件,建立了电抗器铁心、线圈和空气的实体模型,并编写命令流程序,通过仿真得到铁心磁场分布,同时进行磁热耦合分析,将磁场分析中产生的涡流损耗作为热载荷导入热场分析单元,施加绕组生热率,给出电抗器正常工作状态下铁心温度分布。仿真结果表明,电抗器铁心中,磁感应强度最大值为2.708 27T,主要分布在U相铁心柱与铁心轭连接处;最小值为0.034 115T,主要分布在W相铁心最外层拐角处,而且电抗器铁心柱中间温度高,两边温度低,基本符合设计要求。该研究为三相铁心电抗器结构和工艺设计提供了理论依据。     

飞轮储能用高速永磁电机转子的涡流损耗

为了减小高速永磁电机中由定子电流的时间谐波、定子磁动势的空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的转子涡流损耗,提高电机的效率,采用ANSOFT有限元软件分析了高速永磁电机中气隙磁场和定子电流.研究了槽开口大小以及气隙长度对转子涡流损耗的影响,分析了利用涡流磁场的屏蔽作用,提出在永磁体外增加一薄层非导磁金属屏蔽环来减小转子铁心、永磁体和护套损耗的机理和有效性,以及屏蔽环的电导率和厚度对转子涡流损耗的影响.结果表明：在合理选取槽开口大小、气隙长度和非导磁金属屏蔽环电导率和厚度的情况下,添加非导磁金属屏蔽环可以有效地减小转子涡流损耗.     

铁磁材料应力-磁化性能的相关性

针对受外力作用的铁磁材料,应用微磁学理论,从最小能量原理出发,采用拉格朗日乘子法推导了应力作用下的应力-磁化矢量的描述方程,得出应力-磁化率关系表达式。以条形单晶铁为例,编写三维有限元程序,计算得出应力平行和垂直于外磁场情况下单晶铁磁体内部的磁化矢量分布及应力-磁化率关系曲线,计算结果表明在应力作用下磁化矢量发生偏转,受拉时磁化矢量向外磁场方向偏转,磁化增强,磁化率随应力增加而增大;受压时磁化矢量向背离外磁场方向偏转,磁化减弱,磁化率随应力增大而减小;且各向异性磁化率与应力施加方向相关。     

模拟退火算法优化三相五柱变压器铁心设计

在分析变压器铁心磁场分布的基础上,将模拟退火算法应用于五柱铁心旁柱的优化设计。利用磁场与损耗分布的数值计算结果,建立优化设计目标函数,用模拟退火算法求解出最优的五柱铁心旁柱尺寸。给出了详细的优化设计步骤及计算实例。     

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。     

非正弦激励下铁心损耗计算模型改进

针对Bertotti损耗分离模型计算非正弦激励下铁心损耗不准确的问题,提出了将异常损耗表达为励磁频率与励磁强度函数的Barbisio算法.利用磁特性测量系统得到中频方波、正弦以及PWM电压激励下软磁铁氧体和纳米晶环形铁心损耗的数据,将异常损耗系数构造成频率和磁通密度的非线性函数.该模型计算了一台中频变压器在方波激励下的铁心损耗.仿真和实验结果表明,改进的损耗模型是有效的,与传统Barbisio算法比较,提出的方法更能准确地预估中频变压器铁心损耗.     

磁场环路积分的等价解环

为解决光学电流互感器(OCT)抵卸磁场干扰与运行可靠性的矛盾问题,在提炼了磁场积分环路的等价解环条件的基础上,提出了磁场积分环路的正交解环法和零和解环法.证明了3个基本的解环定理:正交解环定理、零和解环定理和均匀磁场矩形环路的解环定理.提出的正交解环法和零和解环法可以将安培环路定律等价地推广到非环路情况,并给出了实例.该研究为解决光学电流互感器在电力系统的实际应用中抵御磁场干扰与运行稳定性的矛盾问题奠定了理论基础.     

非晶态合金铁心变压器的试验研究

非晶态软磁合金是一种具有优异性能的新型材料,本文在实践的基础上,介绍了钴基、铁镍基、铁基非晶态软磁合金带的在分,制备方法,介绍了非晶态铁心的制备方法及热处理工艺。并通过研制的非晶态铁心电源变压器,脉冲变压器与传统磁性材料铁心电源变压器,脉冲变压器的应用对比试验,证明了非晶态软磁合金材料的高饱和磁感、低损耗性能及高导磁率,宽频幅工作性能。     

直流偏磁对不同铁心结构和联结组别变压器感应电动势的影响

特高压直流输电系统单极运行会导致临近变压器出现直流偏磁现象,而变压器感应电动势会对电网电压产生重要影响。为了研究直流偏磁对不同铁心结构和联结组别变压器感应电动势的影响,本文将三相三柱式和五柱式变压器时步有限元模型与YNy和YNd连接的外部电路相结合,建立了能够反映不同联结组别和铁心结构的变压器场-路耦合模型。研究了变压器感应电动势和励磁电流的基波及谐波含量随直流偏磁程度的变化规律,揭示了感应电动势波形畸变率与铁心结构及联结组别之间的关系;最后通过实验验证了结果的正确性。结果表明,直流偏磁对三相五柱式变压器感应电动势的影响较大,采用YNd联结会减小感应电动势波形的畸变率;而直流偏磁对三相三柱式变压器感应电动势基本没有影响。     

分体冷却变压器的有限元二维热学模型仿真与分析

在大城市中,建立地下变电站多采用分体冷却变压器,然而目前针对分体冷却变压器的散热问题研究很少。采用有限元法对分体变压器温度场进行仿真计算。利用FLUENT软件建立了简化的分体冷却变压器二维模型,基于二维模型仿真计算得到的变压器温度场数据,并与试验测量数据进行对比,验证了二维模型仿真计算的有效性。分析了变压器上下油管壁厚和环境温度对温度的影响,为结构优化提供参考。     

SF_6 旋弧灭弧室结构与驱弧磁场大小关系

ＳＦ６旋弧灭弧室利用电弧在磁场中快速旋转而熄弧，了解磁场的大小分布情况十分重要，因此采用向量磁位法对复杂结构下灭弧室磁场分布进行计算，同时也分析了铁磁物的存在对磁场分布的影响．     

磁场作用下抛物量子阱线中激子的束缚能

采用差分的方法在准一维有效势模型下对抛物型量子阱线中激子性质受到磁场的影响进行了计算,分析了磁场对量子阱线中激子的束缚能以及电子和空穴之间的平均距离作用.结果表明:外加磁场会增加量子阱线中激子的束缚能,并且磁场对束缚能的作用会受到量子约束势的影响,在量子约束势较弱时磁场的影响较大,量子约束势较强时磁场的影响较小;外加磁场会减小电子和空穴间的平均距离.     

异步电动机负载时高频附加损耗的分析与计算

利用有限元的方法对异步电动机定、转子铁心和气隙的磁场分布进行了计算,并利用所得数据替代目前计算异步电动机负载时高频附加损耗所使用的经验值,计算出高频附加损耗的值,通过对计算结果的分析找到了降低某系列电机高频附加损耗的方法.