隔磁段对潜油电机漏抗影响的实验验证

针对隔磁段漏抗对潜油电机性能参数的影响,在电机特殊结构的基础上,建立了隔磁段的三维有限元数学模型,通过求解其磁场储能得到隔磁段处漏磁对应的漏抗.设计制造了模拟实验样机,实例对比直接验证了计算方法的准确性和可行性,表明了隔磁段漏抗对电机各性能参数均有较大的影响,在今后潜油电机的设计中必须予以考虑.     

潜油电机转子三维温度场分析与计算

5针对结构特殊的潜油电机工作时温度无法测量的问题,通过对其一个转子单元的部分铁心及半个扶正轴承建立三维有限元模型;利用流体力学及传热学原理,结合潜油电机特殊的油路冷却循环系统,计算了气隙中绝缘油与转子铁心表面和空心转轴中润滑油的对流换热系数;根据计算电磁场求解出的热源,结合相关系数,对其转子三维稳态温度场进行了求解,得到潜油电机转子和相关部件的温度分布.同时将本文与其他方法计算结果进行对比分析,证明计算模型和方法的准确性.     

潜油电机机械损耗的分析与计算

针对潜油电机的结构特点，通过对大量的实验数据进行研究分析，运用流体力学的基本理论推导出了潜油电机的机械损耗计算公式；通过对实际电机的计算，验证了该公式的正确性。     

潜油电机设计特点及主要尺寸确定

文章从理论上分析了潜油电机主要尺寸与参数、性能的关系，提出了确定潜油电机主要尺寸的新方法，设计实践表明，具有简便和准确的特点。     

潜油电机温升计算程序

1 概述潜油电机是采油设备的心脏,它连同潜油泵一起工作在地下数千米,环境十分复杂;有些油田的井下温度可达120C～150C甚至更高。至今,对井下工作的潜油电机温升尚无系统、准确的计算方法和有效的检测手段。本文依据已知的油井数据资料,以热路法为基础,结合潜油电机特点提出了一套完整的潜油电机温升计算程序。有了温升计算结果,这对潜油电机的合理设计及在井下的安全可靠运行都是至关重要的。潜油电机属三相异步电动机,其结构上的最大特点是长细比很大,因受油井套管尺寸限制,潜油电机机壳直径仅为0.15米左右,而电机长度一般可达6～10米。转子采用多段式鼠笼型结构,电机内腔充满绝缘油。潜油电机为立式安装,整个转子     

潜油电机设计方法研究及验证

潜油电机是一种立式工作的特殊三相异步电动机,其结构细长,定转子采用分段结构,每两段定转子之间分别装有隔磁段和扶正轴承.显然普通三相异步电机的设计方法难以适用于潜油电机.修正了潜油电机端部漏抗和隔磁段漏抗的计算方法,并采用流体力学的基本理论,推导出了转子与润滑油之间的油摩损耗的计算公式,计算了扶正轴承中的涡流损耗,改进了潜油电机的设计方法.设计制造了两台样机,一台装有隔磁段,另一台没有隔磁段,旨在考核分段处结构对电机电磁参数和性能指标的影响.实验结果验证了所改进设计方法的正确性,同时得到隔磁段对电磁参数和性能存在较大影响,设计时应充分考虑.     

网络拓扑法在潜油电机温度场计算中的应用

应用网络拓扑法对潜油电机的温度场进行了分析和计算,并结合潜油电机提出了具体的处理方法。应用结果表明,这种方法简便易行,计算精度较高,适用于中小型电机的温升计算。     

潜油电机端部漏抗的分析与计算

为准确计算潜油电机定、转子端部漏抗,基于三维有限元法,在充分考虑定转子隔磁段影响的前提下,提出了潜油电机定转子端部漏抗标么值的计算方法,并与传统异步电动机设计方法相比较。该计算方法物理模型简单,得到的潜油电机工作性能更符合实验数据,有效提高了设计准确度。     

高速永磁电机转子涡流损耗解析计算

高速永磁同步电机采用变频器供电含有大量谐波、频率高等特点导致转子涡流损耗升高,从而使电机温度上升,给散热带来困难,影响电机效率、永磁体性能等指标。针对表贴式高速永磁电机,推导转子涡流损耗的解析计算,该方法在极坐标系下建立物理模型,考虑气隙长度、护套、永磁体等子域,并为了提高模型的计算精度,考虑了涡流反应影响和定子的开槽效应。以一台15kW表贴式高速永磁电机为例,采用正弦波供电和PWM供电两种供电方式,分析气隙长度、槽开口宽度以及护套材料对转子涡流损耗的影响。将解析法的计算结果和有限元法结果进行比较,验证解析方法的准确性。     

表贴式永磁同步电机转子涡流损耗解析计算

针对谐波电流引起的转子涡流损耗在某些表贴式永磁同步电机中可能会引起很高的温升的问题,研究了一种永磁同步电机转子涡流损耗的解析计算方法,该方法考虑了转子电枢反应和电机有限长的影响.在二维直角坐标系下,建立电磁场方程,通过对电磁场方程的解析求解得到转子涡流损耗的解析表达式.通过一个端部系数来等效电机有限长的影响.针对转子涡流损耗测量困难的问题,采用了一种能准确分离出转子涡流损耗的间接测量方法.实验结果表明所提出的解析计算方法可行.     

空冷汽轮发电机端部电磁场与涡流损耗研究

针对大型空冷汽轮发电机端部磁场分布和各结构件的涡流损耗难以准确计算的问题,对大型空冷发电机端部结构进行三维实体建模,建立了电机端部三维非线性瞬态涡流场的数学模型,阐述了对激励源的选择和结构件建模的方法,较全面地考虑了材料特性、结构件形状等因素对电机性能的影响。以一台200MW空冷汽轮发电机为例,用有限元法对其在额定工况下的端部电磁场分布和结构件中的涡流损耗进行计算。将所得的结果与实测值进行比较,分析表明误差在工程应用的允许范围内,表明此种方法可以用于大型空冷汽轮发电机的端部电磁场与涡流损耗的计算当中。     

潜油电机整体三维温度场耦合计算与分析

为了研究井下工作的潜油电机各个部件温度分布情况,考虑潜油电机特殊的结构建立了包括电机定转子、扶正轴承、隔磁段、轴向范围内的气隙间润滑油、机壳以及机壳外流动原油在内的整体三维模型,依据数值传热学及流体力学相关理论,根据电磁计算求解得出YQY-143系列40kW电机的热源,采用有限体积方法利用耦合传热边界条件求解该电机的三维稳态温度场,得到电机整体的温度分布云图,并分别提取电机各部分最高温度。将计算结果与利用有限元方法所得计算结果进行对比分析,对比结果表明两种方法计算所得电机各部分温度相一致,证明计算方法及结果准确性。电机各部分最高温度值符合该系列电机绝缘等级的要求。     

有限解析单元法求解运动导体涡流场

使用线性有限元法求解运动导体涡流场,当单元Ｐｅｃｌｅｃ数大于１时数值解产生伪振荡。为克服这一困难,提出一处新的“有限解析单元法”,其基本思想是：在单元内构造满足节点条件 局部解析解或局部近似解析解作为形状函数,使用加权九法建立有限元方程。利用此方法研究了一维和二维运动导体时谐涡流问题,得到了很好的效果,初步验证了该方法的有效性。     

大电流母排三维涡流场-温度场耦合分析

利用有限元方法建立大电流开关柜母排的三维涡流场——温度场耦合分析模型,计算三维涡流场,得到磁感应强度和焦耳损耗的大小及分布规律;将焦耳热作为热源,通过顺序耦合方式计算出母排的温度场分布情况.实验结果验证了计算模型的准确性.在此基础上深入探讨不同工作电流对母排产生的温度场的变化规律,对设计大电流开关柜有参考价值.     

基于时域有限元方法的配电房大电流母排涡流场分析

母排工作状况对整个配电系统的运行起着决定性的作用.针对配电房普遍使用的平板型空气绝缘母排结构,根据母排实际尺寸、位置等参数构建其工频磁场分布的计算模型.采用基于时域有限元的方法研究了矩形大电流母排满足的二维(2D)、三维(3D)涡流场问题.分析其磁感应强度变化,并与圆管型母排进行了比较,通过仿真验证,矩形母排磁感应强度与实测数据的最大误差小于5.79%,而圆管型母排磁感应强度与实测数据的误差较大.重点研究了不同工作电流对电磁力、磁场能量及功率损耗的影响.结果显示随电流增大,磁场能量、电磁力及功率损耗均呈增加趋势.当电流为2 400 A时,其三维涡流场的功率损耗高达114.462 W/m.     

材料氢脆涡流评价的有限元仿真研究*

针对扩散氢在材料内部渗透和聚集引起的氢脆问题,提出了一种基于涡流信号的表征方法。以电化学充氢试样为研究对象,首先基于Fick定律计算了电化学充氢过程中试样的氢分布,然后基于电磁感应原理运用COMSOL Multiphysics建立了不同氢分布状态下材料氢脆的涡流检测有限元模型,通过数值计算分析时谐电磁场激励下试样的感生涡流场分布及检测线圈的电磁场量图,并通过原位拉伸实验定量表征氢脆程度,最后分析了氢脆指数-涡流响应信号之间的关联机制,进行实验验证。研究结果表明,金属材料的氢脆程度与所含氢含量密切相关,时谐电磁场作用下的涡流信号与氢脆程度呈现线性相关,验证了材料氢脆涡流评价的有限元模型的有效性。     

Surface charge analysis in eddy current problems

To estimate the characteristics of electric machines that have conductors of complicated shape, it is effective to analyze the surface charge related to eddy current phenomena. However, the eddy current field is generally treated as a quasi‐static field in which the displacement current is neglected and the electric field is not defined in the nonconductive region in the calculation process. Therefore, when we use only the A –? finite element method (FEM) as a field analysis method, it is difficult to calculate the surface charge directly at the interface between conductive and nonconductive regions. In this paper, with this background, we propose a novel method of analysis of the surface charge based on both the A –? FEM with edge elements and the integral equation. This approach enables us to precisely calculate the surface charge. Some numerical results that demonstrate the validity of the proposed method are also presented, such as the surface charge analysis of linear induction motors for evaluating the relationships among the surface charge, eddy current, and conductor shape. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 145(1): 59–66, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10173     

有色金属涡流分选过程中涡流力模型研究

以涡流分选过程中能够简化为规则立体的有色金属物料块为对象,结合电磁学、力学相关理论,给出了三种类型的物料块在分选过程中的涡流力模型的详细推导过程,建立了其涡流力的数学模型,得到涡流分选过程中的理论影响因素,并以球形物料块为例对分选过程中涡流力进行了模拟计算。通过理论研究与数值模拟分析,得到了立体有色金属涡流分选的直接可控因素,为涡流分选机的结构设计和相关参数的调节提供指导。