高速永磁电机铁耗的分析和计算

高速电机由于高频供电,定子铁心内磁场变化频率的增高,导致铁耗增大,准确的铁耗计算显得尤为重要.本文通过实际测量有取向电工钢片不同频率和不同轧制方向的铁心损耗,对实验数据进行回归分析,确定铁耗计算模型中磁滞和涡流损耗系数.通过有限元分析,根据定子铁心不同区域磁场的变化规律,综合考虑电机中交变与旋转磁场的影响,对一台额定转速为60000r/min的高速永磁电机的铁耗进行了分析计算,并与试验结果进行了比较.结果表明,考虑旋转磁场及谐波磁场分量影响时的铁心损耗更接近实际测量值.     

高速永磁电机的损耗计算与温度场分析

高速电机由于转速高和绕组电流频率高,单位体积定子的铁耗和铜耗、转子的高频涡流损耗和表面空气摩擦损耗,与具有常速的普通电机相比皆有较大的增加。同时,由于功率密度的增加和总体散热面积的减小,有效的散热和冷却方式是高速电机设计中的一个重要问题。本文基于磁场有限元和3D流体场分析,对高速永磁电机的基本电气损耗、高频附加损耗和转子空气摩擦损耗进行了分析,并以一台额定转速为60 000r/min的高速永磁电机为例,进行了高速电机损耗的计算及测试方法研究;基于流固耦合分析对高速永磁电机的温升进行了计算,通过对一台高速永磁电机温升计算值与实验结果的比较,验证了高速永磁电机温升计算方法的有效性。     

实心转子电磁轴承涡流损耗分析

电磁轴承支承的实心转子在高速旋转时，除由于空气摩擦产生损耗外，转子内还将产生相当大的铁损耗，而且主要是涡流损耗。该文首先通过等效的面电流分布和轴承简化模型，给出了轴承、气隙和转子内电磁场的解析解，并在此基础上计算了作用在转子上的电磁力和转子内的涡流损耗。然后用有限元法（FEM）分析了转子内涡流场的分布及其对磁极和气隙中主磁场的影响。分析表明转子中在磁极后缘附近将产生较大的涡流，随着转速的增加，涡流场将向磁极的后缘和表面集中。解析解与有限元对实际轴承结构的计算结果相比误差很小，表明对定子控制电流的面电流分布的等效假设是合理的。另一方面，考虑磁化曲线饱和时的有限元分析表明，在高速情况下线性模型的误差较大，精确的涡流分析必须考虑磁化曲线的饱和非线型。     

LNG泵用低温高速永磁电机转子摩擦损耗研究

以一台额定转速为35000 r/min的低温高速永磁电机为例,研究电机转子在液化天然气(LNG)中的摩擦损耗.为得到低温高速永磁电机转子LNG摩擦损耗随电机转速的变化规律,基于流体力学原理,建立三维流体场物理模型,对不同转速下电机转子LNG摩擦损耗进行计算,并分别考虑介质轴向流速、介质温度、转子表面粗糙度等因素对电机转子LNG摩擦损耗的影响,揭示电机转子LNG摩擦损耗与各个影响因素之间的数值关系.同时,利用解析法计算不同转速下电机转子LNG摩擦损耗.将解析计算结果与数值计算结果进行对比,验证数值法的有效性.此外,对比空气对电机转子摩擦损耗的影响,随着电机转速的变化,电机转子LNG摩擦损耗的变化规律与空气摩擦损耗变化规律相似.     

PWM逆变器供电引起的轴向磁通非晶电机谐波损耗的解析计算

非晶合金材料具有出色的低损耗特性,适于用作高频电机的铁心,但PWM逆变器供电会导致高频电机谐波损耗严重增加。在电机初始设计阶段,快速准确计算出谐波损耗是轴向磁通非晶合金永磁电机设计及优化的关键。针对3D时步有限元计算耗时长的问题,改进现有多环等效模型的计算方法,推导了考虑PWM逆变器供电高次谐波电流影响的气隙磁通密度解析计算方法,并在此基础上推导了定子铁心损耗及考虑涡流反作用影响的转子涡流损耗的解析计算方法。将谐波损耗的解析计算值与样机实验值以及3D有限元计算值进行对比,结果显示谐波损耗的平均计算误差仅为9.69%,解析模型具有较高的计算精度。     

潜油永磁同步电机铁耗分析与计算

以潜油永磁同步电机为载体,基于磁密谐波以及旋转磁化分析电机铁耗,通过有限元计算得到两种模型在不同速度下的铁心损耗,并通过实验对电机模型进行了验证,结果表明电机损耗计算考虑磁密谐波以及旋转磁化的影响更接近于测量值。在计算类似潜油永磁同步电机铁耗时用2号铁耗模型计算。     

考虑磁化及磁致伸缩特性各向异性的 感应电机铁心电磁应力分析

感应电机铁心电磁应力主要来源于硅钢片的磁致伸缩以及定转子间麦克斯韦电磁应力,在正弦及谐波激励下,硅钢片均具有较强的磁各向异性。因此,为了准确计算电机铁心电磁应力,在该文首先对无取向硅钢片在正弦及谐波激励下的磁化和磁致伸缩特性曲线进行测试;然后,建立考虑磁化及磁致伸缩特性各向异性的感应电机电磁-机械耦合振动模型,并计算电机铁心电磁应力分布;最后,通过对比有无考虑磁各向异性的电机模型计算结果,分析电机铁心的应力分布的各向异性,同时,计算了5次谐波和7次谐波注入下电机定子铁心电磁应力曲线及频谱,发现在100 Hz和200 Hz频率时,谐波对应力幅值的影响较大。     

高速永磁电机流体场与温度场的计算分析

为了研究中小型高速永磁电机内部流体场与温度场分布规律,以一台15k W,30000r/min内置式高速永磁电机为例,基于计算流体力学和传热学理论建立了三维流体场与温度场的物理模型,应用有限体积法对流体场与温度场进行耦合计算,得到了电机内空气的流动特性与各部件的温度分布规律。针对高速电机运行时转子表面空气摩擦损耗大的问题,基于所建立的3D流体场模型,分析了转子转速、转子表面粗糙度对空气摩擦损耗的影响。研究结果表明,高速永磁电机端腔空气的流动性差,加之空气摩擦损耗的影响,导致转子温升较高,且转子转速、转子表面粗糙度对空气摩擦损耗有着重要影响。     

横向磁通永磁直线电机损耗的研究

针对三维磁场下的横向磁通永磁直线电机定子铁心损耗和永磁体涡流损耗展开研究,百无给出了电机空载时的三维磁场分布图及各点的磁密波形变化规律,分析在匀速运动下速度大小、负载电流大小以及电流超前与滞后控制方式对电机定子铁心损耗的影响;其次给出了横向磁通永磁直线电机三维涡流场的数学模型,通过有限元数值计算分析空载、负载两种情况下涡流损耗随速度的变化规律;最后搭建了电机铁心损耗实验平台,通过样机空载实验与数值计算结果对比,验证铁心损耗数值计算的合理性.     

开槽实心转子电机磁场及性能分析

在转子表面轴向开槽可以改善实心转子异步电机的起动性能。通过三维有限元法研究实心转子异步电机的电磁性能,可以充分考虑铁心饱和、端部效应和磁场轴向分布等因素,与样机实验数据比较,验证了三维有限元仿真建模的正确性和准确性。基于三维有限元模型的分析,得到转子开槽个数和深度对实心转子电机电磁性能的影响,说明了合理的开槽可以有效提高电机的起动转矩,研究结果能够为该类电机的优化设计提供依据。     

定子无铁心轴向磁场永磁轮毂电机损耗分析及效率优化

减速装置的引入使得轮毂电机分布式驱动系统对电机本体的效率提出了更高的要求。为了实现定子无铁心轴向磁场永磁轮毂电机在其常用工况下的高效率,该文分析了利兹线和扁线对定子槽满率的影响规律,建立了不同线型绕组的交流损耗计算模型,对不同线型绕组电机的交直流铜损进行了计算与对比分析,并基于损耗产生机理提出扁线绕组分股和换位的交流损耗抑制方法。在此基础上,针对轮毂电机驱动系统的常用工况,对不同线型绕组电机的损耗和效率进行全面对比。结果表明,采用该文提出的效率优化方法可以实现扁线绕组的低损耗及电机的高效率,使用改进型扁线绕组的定子无铁心轴向磁场永磁电机适合作为减速驱动轮毂电机应用,尤其是对转矩需求较高的轮毂电机。试验结果验证了理论和仿真分析方法的正确性。     

新型外转子低速直驱永磁游标电机的损耗

对一种新型自增速永磁游标电机的损耗情况进行了分析,重点分析了永磁体和铝壳中的损耗。在电磁损耗计算中采用二维时步有限元法,阐明了采用二维有限元法计算永磁体中涡流损耗的原理和注意事项,并通过三维有限元法检验了二维有限元计算永磁体涡流损耗的误差。分析了铝壳损耗的主要影响因素以及减小方法。空载计算损耗与实测损耗基本一致,验证了损耗计算方法的正确性。最后研究了不同负载情况下损耗的变化情况,以及温度对损耗的影响。     

变压器空载损耗中的磁滞损耗和涡流损耗的区分

介绍了区分变压器空载损耗中的磁滞损耗和涡流损耗的方法,阐述了测试原理.     

PWM型逆变器输出谐波对异步电机损耗的影响分析

借助有限元法对PWM型逆变器供电的异步电机进行了损耗分析。由于逆变器整流方式的不同,产生了不同的电压波形,文中结合有限元法和异步电机的模型,对异步电机由于谐波作用产生的损耗进行了分析。通过把磁场分布分割为若干谐波分量,以找出谐波磁场的作用和主要的损耗因素。由此证明了转子表面的损耗大多由谐波产生。高次谐波使电动机产生脉动转矩,使输出机械特性变差,同时降低了传动系统运行的稳定性,并由于谐波损耗的产生,使电动机附加损耗增加,从而降低传动系统的能量转换效率。所以对异步电机必须考虑高次谐波的影响。     

非晶合金电机空载铁耗研究

为了体现非晶合金低损耗性能的优越性,对1台15 k W、1 000 Hz电机进行空载铁耗仿真计算分析。电机定子铁心为非晶合金材料,定子铁心采用浸漆、固化加工工艺。电机空载铁耗的计算主要包括非晶定子基本铁耗的分离以及空载杂散损耗的计算,得出了非晶合金电机杂散损耗是基本铁耗的6.03倍;并与定子为50DW310时进行对比,得出空载运行时,非晶合金空载铁耗约为硅钢片50DW310的18.82%,电机的效率可以提高3.48个百分点。     

变频器供电下定子磁动势引起的永磁同步电机转子损耗分析

随着分数槽集中绕组和高速高密度永磁同步电机的广泛采用,转子损耗受到越来越多的关注。在众多影响因素中,对其影响最大的当属定子磁动势谐波。在深入分析非正弦供电下电枢绕组磁动势的基础上,基于Steinmetz铁耗分离模型并考虑各次谐波路径不同提出一种转子损耗影响因子,该影响因子越大,电机的转子损耗就越大,反之亦然。采用所提出的转子损耗影响因子对8极9槽和8极48槽两种典型结构的转子损耗进行了分析,并通过有限元对两种结构的转子损耗进行了数值计算,说明了所提出的分析方法的有效性。     

磁阻型无刷双馈电机的损耗及温升分析

无刷双馈电机作为近年来发展起来的一种新型交流调速电机,已经得到广泛研究,由于电机具备无电刷、结构简单、运行可靠、功率因数可控、变频器的容量较小等优点。无刷双馈磁阻作为一种新型的交流电机,在变速恒频风力发电系统和交流传动节能系统具有广泛的应用前景。针对一种径向叠片磁阻转子的新型无刷双馈电机,运用软件建立其仿真模型,对其损耗进行研究,并分析温度分布,证实了此种磁阻型无刷双馈电机具有良好的工作性能。     

配电线路年理论线损率及其降损分析

基于负荷预测分析计算了配电线路年理论线损率及其最佳线损率,提出了配电线路的几种降损措施,并结合定量分析加以说明。以某配电线路为例,计算了其下一年度的理论线损率和最佳线损率,并分析了各降损措施的效果。结果表明:供电公司根据配电线路的实际和规划情况适当地采取组合降损策略,可较大幅度提高配电线路运行经济性。本文研究能够为供电公司识别配电线路全年运行的理论线损率、并采取有效的降损措施提供一定的参考。     

采用支持向量机和遗传算法的电容型设备介质损耗因数修正方法

电容型设备介质损耗因数(tand)的在线监测会受到环境因素(温度、湿度、污秽等)的影响,对其进行合理修正非常必要。根据人工气候室内变压器套管tand的在线测量试验结果,分析了环境因素对电容型设备tand的影响情况,提出了基于最小二乘支持向量机的主要环境因素对tand影响的修正模型,并采用遗传算法优化了支持向量机的参数。该模型可用于将非标准大气条件下电容型设备的tand测量值修正为标准大气条件下的值,排除环境因素影响,增加在线监测结果的可比性,实际的修正结果验证了该方法的有效性。     

边际网损系数法中的网损分摊调整方法

边际网损系数法由于能够反映各节点造成全网网损的微增成本信息,提供经济信号．已成为国外电力市场中最典型、最有应用前景的一种网损分摊方法。完全的边际网损系数法(FMLC)能提供最好的经济信号,但它不能保证所分摊的总网损与系统实际总网损一致,所以需要对该方法所分摊的网损量进行调整。本文应用比例法来调整网损分摊量。IEEE-14、IEEE-30和华东电网2243节点系统的算例表明：比例法合理地分摊了系统总网损,使之与实际总网损一致,并且,使用比例法后,保持了边际网损系数法的经济信号。