变磁通轴向磁场永磁电机机械动力学分析与弱磁能力研究

对机械变磁通轴向磁场永磁电机(MVFAFPMEM)进行机械动力学与电磁场仿真分析,研究机械调磁装置的运动特性、角度调节能力及电机弱磁能力。基于机械系统动力学自动分析(ADAMS)虚拟样机技术,研究了不同转速下凸轮角加速度和弹簧形变情况,获得了转子错开角度随电机转速的变化规律;利用有限元方法计算了转子错开角度变化时的电机气隙磁场,研究了凸轮式机械调磁装置对电磁特性的影响。仿真结果表明,利用所设计的调磁装置,可使电机两转子间的错开角度在0°~21°范围内变化,弱磁能力较强。试验结果验证了理论与仿真分析的正确性,利用凸轮式机械调磁装置能够根据电机转速自动调节两转子间的相对位置,实现轴向磁场永磁电机气隙磁场强度的宽范围调节。     

永磁力矩电动机流体场分析与温升计算

利用流热耦合场对力矩电动机的温升进行了研究。着重研究机座表面散热系数对水冷电机通水和不通水状态温升的影响,通过循环迭代法获得不通水状态电机机座表面散热系数。通过试验验证,该方法获得的散热系数较接近电机实际散热能力。文章研究了不同冷却水温对该电机散热情况的影响,为该类电机设计时初始水温的选取和电机散热条件的改善提供参考。     

永磁发电机混合冷却系统设计与数值计算

设计1台额定功率300 kW、额定转速2 700 r/min的永磁发电机,要求中心高不大于225 mm,则功率密度约是普通电机的6倍,电机的温升控制成为了亟待解决的问题。为了降低电机的温升,设计了水冷机座,通过有限元仿真计算,发现电机绕组端部温升仍然较高。为了进一步降低绕组端部温升,在原水冷机座基础上增加了4条轴向通风道,并使冷却水能够对4条轴向通风道内的冷却气体进行冷却,电机端部温升计算值显著降低。为了验证这种混合冷却结构的可行性,制作了1台样机并进行型式试验,试验结果与设计值基本吻合,从而验证了设计的准确性和轴向通风道对端部绕组散热的有效性。     

短时高过载永磁同步电机电磁热研究

短时高过载永磁同步电机广泛应用于航空航天等应用领域,具有高过载倍数、高动态响应和高可靠性等特点。为提高电机的极限转矩输出能力,研究分析了电负荷和磁负荷对电机过载能力的影响以及恒转速条件下绕组匝数对极限功率输出的影响;分析了过载倍数对电机损耗分布规律的影响,并分析了在常温和高温环境下,电机运行工况为长时工作制、短时周期工作制和短时高过载工作制时温升变化情况以及机壳热容量对电机温升分布的影响;最后搭建了不同环境下电机实验平台,通过实验验证了电机在不同环境温度和不同工况下温升变化情况和极限转矩条件下电流的过载倍数情况,实验和仿真分析基本一致,从而验证了理论的正确性,为短时高过载电机的设计提供了一定的理论参考依据。     

整流罩结构对电机机座表面对流传热特性的影响

为了尽可能地降低全封闭风扇冷却（TEFC）电机各部件的温升,避免过高温升对绝缘结构的破坏,采用数值计算方法研究了整流罩结构对TEFC电机机座表面对流传热特性的影响。首先,对一台样机进行温升试验,绕组温升的仿真值与试验值的误差为6.2%,验证了数值计算方法的可行性。其次,在数值计算时将样机三维模型做必要的简化,着重研究了整流罩外径、整流罩端面与翅片端面的间距以及电机转速对机座表面横向平均努塞尔数的影响。最后,结果表明机座表面翅片结构一定时,存在一个最佳的整流罩外径值使机座表面的对流传热效果最佳;整流罩端面与翅片端面接触时,机座表面的横向平均努塞尔数最大,同时机座表面的对流传热能力随着风扇转速的增大而增大。     

超声波电机频率-温度特性研究

为了研究超声波电机运行过程中温升和频率漂移等关键技术问题,采用自然对流传热问题的牛顿冷却定律和热容理论,建立了超声波电机的温度特性与驱动频率之间的关系表达式,仿真分析了驱动频率对电机温升的影响;考虑电机压电定子的转动惯量和剪切变形等因素,利用能量等效原则和铁摩辛柯梁振动理论建立了超声波电机谐振频率与温度之间的关系表达式,通过仿真研究了温度对电机谐振频率漂移的影响,并通过实验验证了仿真结果的正确性。仿真及实验结果表明:电机的谐振频率随着温度的升高呈线性降低;驱动信号频率越接近电机谐振频率,电机表面温度就越高。最后,根据研究结果提出了减小电机温升和频率漂移的措施,并通过实验验证所提出措施的有效性。     

一种带自动弱磁装置的混合式转子永磁同步电机设计与研究

针对传统永磁电机内部磁场难以灵活调整的问题,提出了一种带自动调磁机械装置的混合式转子结构永磁同步电机。分别介绍了混合式转子结构电机和附加的机械自动调磁装置,并分析了电机运行原理。通过有限元仿真和机械动力学分析研究了电机在不同运行状态下,气隙磁密、空载反电势、转速-转矩关系以及机械装置的齿轮旋转角度等,验证了机械调磁装置的可行性与可靠性。结果表明该电机具有良好的磁场调节能力,为混合动力汽车驱动电机设计与恒压发电提供参考。     

大型蒸发冷却汽轮发电机定子绕组温度计算

在介绍了利用汽化潜热进行热交换实现电机定子绕组蒸发冷却的工作原理基础上,说明了电机定子铁心采用全浸式与绕组强迫内冷结合的新型蒸发冷却技术,不仅其绕组温升低,而且冷却介质单一,可以为电机的运行提供安全、可靠和高效的绝缘环境及冷却效果.并以300MW汽轮发电机设计数据为依据,根据空心股线内部介质两相流动特性,对空心股线内介质两相流动阻力、蒸发点位置等参数进行计算,分析了定子绕组温度沿轴向温度分布情况以及负荷变化对温度的影响,将试验值进行对比分析,验证了蒸发冷却技术在汽轮发电机上应用的可行性,同时为进一步应用于大型发电机提供理论依据.     

蒸发冷却电磁除铁器的研究

电磁除铁器是一种利用直流电磁线圈的电磁吸力将铁磁物质从非铁磁物质中分离出来的磁分离设备。其对提高煤炭质量有重要的作用。但是,随着容量的增大,电磁除铁器的温升问题越来越难以解决,该文首次将蒸发冷却技术应用到电磁除铁器领域,开展了水冷式蒸发冷却电磁除铁器和空冷式蒸发冷却电磁除铁器的研究,并对两种蒸发冷却电磁除铁器的运行试验结果进行了分析,证明蒸发冷却电磁除铁器的绕组温升低,温度分布均匀,且工作场强大。是电磁除铁器向大容量发展的方向。     

永磁力矩电机冷却系统设计与温度场分析

永磁力矩电机电磁负荷越来越高,随之而来是较高的电机温升。本文针对电机温升问题,设计了三种冷却结构,基于流体力学和传热学基本理论,采用Ansys对冷却结构进行了流场和冷却效率分析。在此基础上建立电机稳态温度场模型,进行了温度场求解,研究了冷却结构流量对电机温升的影响。最后建立了实验平台,验证了分析的准确性。     

Circuit model for shaft voltage prediction in induction motors fed by PWM-based AC drives

The development of high-frequency pulsewidth-modulation-based adjustable-speed drives (ASDs) has increased the efficiency, performance, and controllability in induction motor applications. However, the high switching frequencies and the faster switching times of insulated gate bipolar transistors (the device of choice in these ASDs) introduce disadvantages like overvoltages at the motor terminals when long cables are used between the drive and the motor. Another industry-wide concern is the generation of rotor shaft voltage and the resulting bearing current. The grease film in a bearing acts as a capacitor that charges due to the transitions in the common-mode voltage imposed at the motor terminals by the drive. The breakdown of the film causes a spike of current to flow that can damage the bearing and reduce life. A significant amount of effort has been directed at understanding the shaft voltage phenomenon and the associated bearing current. This paper attempts to develop circuit models to predict the level of the shaft voltage. The circuit models can then be used to predict the shaft voltage levels at different installations, using simulation software like PSpice. Circuit models for two specific motors are developed. The predicted shaft voltage is very close to the actual voltage levels seen on the shaft when the motors are operated by ASDs.     

一起汽轮机断油烧瓦事故的调查及处理

汽轮机润滑油系统是保证汽轮机安全运行的重要系统,系统故障会造成断油烧瓦事故。文章简述了某135MW汽轮机调试过程中,高启油泵与主油泵切换过程中不能正常供油所引起的断油烧瓦事故,调查了事故的经过,分析了不能正常供油的原因。检查、测量轴瓦的磨损情况,编制轴瓦更换及润滑油系统处理方案,从保证转子正常盘车、轴瓦处理、油系统检查及滤油处理、高压汽封处理、转子定位几个方面进行处理,保证不弯轴,轴系中心不发生变化及油系统清洁。处理后开机调试,瓦温及振动正常,结果理想。     

高中压缸联合冷态启动关键控制要点分析

根据电厂300 MW亚临界机组高中压缸联合冷态启动流程特点,结合历次成功启动经验和相关试验数据,重点分析了冲转参数、高排温度、切阀、旁路、胀差和轴封等关键因素对启动过程的影响,提出了相应的控制策略,实现了带负荷机组的平稳升速,缩短了启动时间,减少了能耗,为同类发电机组的启动调试及运行提供参考。     

1 000 MW二次再热汽轮机轴封系统问题分析及对策

国电泰州3号机组的顺利投产标志着百万千瓦等级二次再热燃煤发电机组正式进入商业运行。机组运行参数优良,但在调试的过程中出现了轴封温度低、机组跳闸后轴封压力低、轴封温度波动大、轴封压力波动大和因轴封蒸汽倒流导致超高压缸排汽温度高等问题。针对这些问题进行了详细分析,认为是由于二次再热排汽温度高、轴封漏气量大、轴封减温水雾化效果差、轴封温度控制逻辑不符合二次再热特点、超高压缸第一级轴封引出管未设计安装逆止门等原因造成,并提出采用轴封电加热器、改善轴封减温水喷嘴、修改轴封温度控制逻辑、增加引出管逆止门等方法加以解决,为今后相同和相似机组的调试运行提供了参考。     

300MW汽轮机停机过程中轴瓦异常的分析及处理

某电厂3号机组在停机过程出现1号轴承轴振大及2号轴瓦温度突然上升的异常现象,经检查分析,认为轴封供汽温度下降使接近汽封段的转子发生临时热变形与轴封发生碰磨且在打闸停机惰走过临界后加剧是造成1号轴承轴振大的原因;2号轴承标高在运行中受温度影响产生上抬,且其轴承油膜失稳导致轴承与轴颈发生干磨是造成2号轴瓦温度突然上升的主要...     

实心磁铁推力磁轴承热分析

对实心磁铁推力磁轴承热平衡条件进行了分析 ,提出了改进的轴承温度场估算方法。通过对试验结果的综合分析 ,对传统设计计算中较少关注的推力盘 -轴系统的电磁 -温度效应及其对轴承磁铁温升的影响进行了初步分析 ,给出了估算磁铁和推力盘 -轴系统温升的常规方法。研究结果表明 ,对推力盘 -轴系统热损耗及其与绕组 -磁铁间热耦合的忽略以及对气隙传热、散热特性的分析模型选择不当 ,是造成计算值与试验结果出现较大偏差的两个主要原因。     

导轴承系统对水电机组轴系特性影响分析

导轴承特性是影响水轮发电机组轴系振动特性和稳定性的根本因素。导轴承的特性取决于轴承的几何参数及边界条件。为了研究不同轴承几何参数及边界条件对机组轴系特性的影响,本文采用单变量参数分析法,通过分别改变轴承瓦块数,瓦间隙、轴瓦包角、油膜温度参数,运用临界转速和对数衰减率对轴系特性进行分析研究,得到轴承系统对轴系特性的影响规律。结果显示:随着瓦块数和包角的增加及油膜温度的降低,轴承的偏心率逐渐减小,油膜最小厚度逐渐增大,但随着半径间隙的增大,轴承偏心率和油膜厚度均增大。其中随着轴承参数的变化,一阶临界转速和对数衰减率变化很小,二阶临界转速呈现不同的变化趋势。最终为以后的轴承选择或运行提供一定的参考依据。     

A passive EMI filter with access to the ungrounded motor neutral line—Its effect on attenuating bearing current

This paper describes the effect of a passive EMI filter on preventing bearing current from flowing inside an inverter‐driven motor. Motor‐bearing damage is often caused by bearing currents resulting from the breakdown of grease films in the motor bearing. The high‐frequency common‐mode voltage generated by the PWM inverter induces a shaft voltage between the rotor and the frame. When the shaft voltage exceeds the breakdown voltage of the grease films, a destructive instantaneous discharge current with a peak value of about 1 A flows through the motor bearing. The passive EMI filter, which is unique in access to the motor neutral line, can reduce the shaft voltage as a result of eliminating the high‐frequency common‐mode voltage from the motor terminals. Hence, no breakdown occurs in the grease film, so that no bearing current flows. The viability and effectiveness of the passive EMI filter is verified by experimental results obtained from a 400‐V, 3.7‐kW laboratory system. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 166(2): 78– 87, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20489     

大型电动机径向轴承结构和性能分析

介绍了大型电动机径向轴承的常用结构型式,包括圆柱瓦、椭圆瓦、多油叶瓦、可倾瓦等,宽径比、间隙比、单位压力等主要设计参数及其选取范围。采用相同的轴颈、瓦宽和运行参数,对比分析了其流体动力润滑性能,油膜厚度、油膜压力、温度、失稳转速等主要性能参数可充分体现轴承性能的优劣。采用流体、固体、热三场耦合的分析方法,对电机轴承性能进行分析,能直观反映油膜压力和温度分布及瓦的变形。对于低速重载轴承,承载能力是首先要考虑的指标,而对于高速轻载轴承,稳定性则是首要指标。     

350MW超临界机组调试中存在的问题分析及处理

对1号机组在调试过程中出现的轴承烧瓦、轴振较大、低压转子轴承金属温度偏高等问题进行分析,认为轴承自定位性能较差,汽封与转子碰磨,5号、6号轴承设计标高偏高是故障的主要原因,提出更换新瓦,控制冲转参数,降低5号、6号轴承标高等处理措施,说明处理效果,并提出相应建议。