1 000 MW级汽轮发电机转子绕组副槽通风冷却系统的分析计算

依据空气动力学原理,建立了副槽通风系统的转子绕组通风计算模型,给出了副槽和转子绕组径向风道内冷却气体压力、流量和流速的计算方程,并对一台转子绕组采用副槽通风系统的1000MW汽轮发电机副槽和转子绕组的通风进行了分析计算。使用节点单元热阻等效网络方法计算出了该电机转子绕组各单元的温度。该分析计算方法对大容量汽轮发电机的设计是实用有效的。     

汽轮发电机失磁异步运行的耦合场有限元分析

为了准确模拟汽轮发电机失磁故障发生后的运行状态,建立了场、路、运动直接耦合的时步有限元分析模型,把电机的电磁场方程和定转子的等效电路方程进行联立求解,得到失磁故障过程中定子端电压、定子电流、转速、有功功率等变量随时间变化的波形,以及转子中涡流场的分布;通过间接耦合实现了失磁过程中转子的温度场计算.对1 000 MW汽轮发电机励磁绕组失磁进行了时步有限元分析,并通过转子温升计算和有功、无功功率波动结果可知：汽轮发电机失磁后,转差率、有功功率及转子铁心温度均在限定值内,但定子电流值过大,应采取及时的保护措施.     

汽轮发电机不同负荷时电磁场的分析与计算

准确计算电机电磁场的分布可以为进一步确定电机参数、性能曲线、温升等奠定基础,因此电机电磁场的分析和计算是电机设计和制造的主要工具之一。基于此,建立了大型汽轮发电机电磁场的数学模型。考虑到定、转子齿槽的影响、气隙磁场的扭斜等因素,分析了电机整个圆周上的磁场分布。采用有限元数值方法计算了电机空载、额定负载以及任意负荷时的电磁场分布,分析过程中考虑了导磁材料的非线性。采用电磁场的计算结果确定了电机定子铁心的损耗,并将其应用于定子温度场的计算,计算结果与发电机运行时的实测值相比较,误差满足工程需要,证明提出的模型和方法是正确的。     

发电机转子负序涡流场二维分析与计算

利用复数表面阻抗的概念给出了发电机转子负序涡流场二维分析与计算方法,在此基础上,编制了相应的计算程序.以转子极面加阻尼系统的300MW汽轮发电机为例,计算了发电机稳态负序运行时转子上的涡流分布和损耗分布.根据计算结果,讨论了转子极面加阻尼系统对提高发电机负序能力所起的作用.     

基于耦合物理场的汽轮发电机定子温度场的分析与计算

研究了汽轮发电机中电磁场与温度场的耦合关系,以发电机的耦合物理场为基础,建立了其温度场的数学模型。首先,建立了发电机电磁场的数学模型,通过电磁场的计算确定电机中的损耗分布,并以此作为温度场的热源;然后,研究了发电机中三维温度场的数学模型。采用有限元数值方法计算了电机中的电磁场与温度场分布,将基于耦合场的温度场计算结果与发电机运行时的实际值进行了比较,证明本文提出的模型和方法是正确的。     

汽轮发电机转子匝间短路时转子振动特性分析

考虑了实际运行的汽轮发电机普遍存在的偏心状态,对转子匝间短路引起的转子振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析转子匝间短路时的气隙磁场变化特征,计算得到定转子间的气隙磁导和气隙磁场能的解析式,然后得到作用于转子的不平衡磁拉力的表达式,最终得到转子径向振动特征。该不平衡磁拉力不仅会增加转子工频振动,同时也会引起倍频和高频振动。并实际测试了SDF-9型模拟发电机匝间短路时转子振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

汽轮发电机电磁场有限元分析应用

应用有限元计算方法实现汽轮发电机电磁场分析,可以直接观看电机磁力线和磁密分布情况,结合图表处理得到磁密波形、电压波形及空载特性曲线,对电压波形进行谐波分析,提取基波和谐波,从而方便地算出波形畸变率、电话谐波因数．以一台65MW汽轮发电机作为实例,对有限元计算结果及样机试验数据对比分析,验证了有限元计算结果的准确性,为汽轮发电机设计引入有限元计算方法提供了有价值的参考．     

永磁同步发电机绕组电压的齿磁通法计算

采用齿磁通法计算永磁同步发电机的定、转子不同位置的电磁场,分析电机每一定子齿部磁通随转子旋转的变化情况,不仅可以计算得到永磁同步发电机绕组电压的大小,还可以求得其波形.经永磁同步发电机样机计算和试验结果比对,表明该方法准确有效.     

径向点插值无网格法求解电磁场边值问题

为有效解决点插值法在电磁场计算中遇到的系数矩阵奇异性问题及提高解的精度,将带有多项式的径向基函数点插值配点法引入到电磁场边值问题计算中.采用径向基函数耦合多项式基函数构造形函数,其插值函数具有Kronecker Delta函数性质,可以较方便地施加本质边界.将该方法应用到一维和二维电磁场边值问题计算中,最后用算例验证了此方法不仅在配点处有更高的计算精度而且提高了计算效率.在电磁场问题的研究中是一种有广阔应用前景的方法.     

核电汽轮发电机负序运行转子槽楔涡流损耗研究

为了研究发电机不同工况下转子槽楔涡流损耗,以1407MVA大型核用半速汽轮发电机为例,通过建立该发电机二维电磁场数学模型,基于时步有限元法计算发电机由负载不对称引起稳态负序运行时转子槽楔上感生的涡流损耗。建立动态分析的场—路耦合时步有限元模型,分别计算当发电机外部发生单相短路、相间短路、两相接地短路故障后瞬间和故障稳定后的转子槽楔涡流损耗,得到不同外部短路故障下转子不同位置的槽楔暂态和稳态涡流损耗分布。对比研究了发电机额定运行和空载运行时外部短路故障后槽楔涡流损耗的变化规律。分析结果表明外部短路故障后,负序电流会使发电机转子槽楔产生涡流损耗,威胁着发电机的安全运行,其中单相短路故障影响最为严重。     

基于移位算子与无分裂FDTD法左手材料研究

该文将移位算子应用于无分裂FDTD法对左手材料的Drude色散模型进行FDTD分析。该文采用的移位算子充分利用了无分裂FDTD算法中存储的3个时刻的场量,避免了场分裂,与内部场量同时处理,使程序简洁高效。最后,该文利用依以上方法所编MATLAB程序,验证了左手材料一些负折射特性,同时给出了金属球覆盖左手材料的双站雷达散射结果,探讨了左手材料在雷达隐身方面的应用前景。     

圆柱共形微带天线的迭代方法研究

提出一种快速分析柱面共形微带结构的高效率迭代方法。基于传输线理论与快速模式变换理论的方法通过在圆柱形分界面上引入横电磁波的概念代替以往的切向电磁场,加快了计算过程。由混合模式基函数表征圆柱分层介质中的横电磁波,最终推导出模式导纳算子和谱域反射算子的具体形式。并运用波概念迭代过程计算出了带线馈电的圆柱面共形微带天线的表面电场及表面电流,在此基础上,进一步得到了天线的输入阻抗,通过与参考文献结果的对比,证明了该方法的准确性与高效性。     

A frequency domain reliability analysis method for electromagnetic problems based on univariate dimension reduction method

In this paper, a class of electromagnetic field frequency domain reliability problem is first defined. The frequency domain reliability refers to the probability that an electromagnetic performance indicator can meet the intended requirements within a specific frequency band, considering the uncertainty of structural parameters and frequency-variant electromagnetic parameters.And then a frequency domain reliability analysis method based on univariate dimension reduction method is proposed, which provides an effective calculation tool for electromagnetic frequency domain reliability. In electromagnetic problems, performance indicators usually vary with frequency. The method firstly discretizes the frequency-variant performance indicator function into a series of frequency points' functions, and then transforms the frequency domain reliability problem into a series system reliability problem of discrete frequency points' functions. Secondly, the univariate dimension reduction method is introduced to solve the probability distribution functions and correlation coefficients of discrete frequency points' functions in the system. Finally, according to the above calculation results, the series system reliability can be solved to obtain the frequency domain reliability, and the cumulative distribution function of the performance indicator can also be obtained. In this study,Monte Carlo simulation is adopted to demonstrate the validity of the frequency domain reliability analysis method. Three examples are investigated to demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed method.     

A moment-based stochastic edge-based smoothed finite element method for electromagnetic forming process

In this paper, a novel stochastic method named as the moment-based stochastic edge-based finite element method(MSES-FEM)is proposed to deal with the uncertain electromagnetic problems. First, electromagnetic and mechanical field are formulated by smoothed Galerkin Weak Form under edge-based smoothed finite element method(ES-FEM) scheme. The moment analysis is then applied to obtain the first four moments of the responses and to observe the effects of each random variable on electromagnetic field responses. The maximum entropy theory is employed to calculate the probability density functions(PDFs) of the responses. A quasi-static electromagnetic problem and a practical electromagnetic forming problem(EMF) are performed. The proposed method successfully solves stochastic electromagnetic forming analysis under the uncertain parameters. Numerical results obtained by the proposed MSES-FEM are quite satisfactory with the ones by the Monte Carlo simulation(MCS).     

等离子体覆盖导体球的电磁散射分析

建立在均匀各向异性媒质球波函数上的简化波函数理论,是求解等离子体覆盖导体球的电磁散射的基础。该文通过将电磁场角谱积分表达式中的矢量平面波用并矢平面波展开,同时把k空间的θκ、φκ进行合理地离散化,可以将等离子体中的电磁场用简化波函数的有穷级数展开。应用等离子体与自由空间分界面上电磁场切向连续和在导体球面上切向电场等于零的边界条件以及球谐矢量的正交性,可得出等离子体介质中电磁场的展开系数和散射场的散射系数。     

Frequency-domain electromagnetic sounding with combination wave in near-field zone

By analysing the propagation law of electromagnetic wave,the distribution pattern of the field and the theory of frequency electromagnetic sounding,the physical mechanisms that make the frequency electromagnetic sounding in near-field zone difficult are discussed.Based on the theory of near source field,a new method of dual-frequency electromagnetic sounding of combination wave in near-field zone is advanced.Meanwhile,the method of measurement of fields,the definition of apparent resistivity and the numerical algorithm are approached.     

均匀各向同性介质圆柱的高频波函数解

在复源点的基础上,给出了均匀各向同性介质圆柱的高频波函数解。根据高频波函数解,给出了较大电尺寸均匀各向同性圆柱的电磁散射的数值结果。数字结果表明了高频波函数解的正确性,同时也有力地证实了该方法的精确性。     

计算电磁学中电工钢片磁特性模型研究的新进展

电工钢片具有复杂的非线性磁特性，是电工产品中应用最广泛的磁性材料.为了降低能耗、实现产品综合性能的优化设计，需要在电机、电器电磁场数值分析中实现对电工钢片磁特性的精确模拟.讨论了计算电磁学中电工钢片磁特性模型研究中的几个主要问题，包括磁性材料各种磁滞模型的基本思想、不同模型的优点和局限性、电工钢片磁特性测量方法的研究进展以及与磁特性模型相对应的电磁场分析方法的研究现状.     

三维电大问题的辅助激励源区域分解算法

针对三维电大问题,提出了一种基于辅助激励源的区域分解算法．将原求解区域划分成互不重叠的子区域以降低计算复杂度．通过引入Robin类型的辅助激励源,使相邻子区域之间的信息交换仅限于其分界面上,消除了“内谐振”现象．根据矢量有限元方法独立地处理每个子区域,建立了原问题的粗问题．对于具有几何重复性特征的有限周期结构,引入了基本子区域,有效地提高了计算效率．     

声电耦合场的时域有限差分方法

将时域有限差分(FDTD)方法拓展到声电耦合场的仿真领域。在电磁场、声场FDTD方法的基础上，采用一种新的适合分析声电耦合场的差分离散方式，从而使FDTD方法完全适用于声电耦合场。这是FDTD方法用于声电耦合场模拟的初步尝试，仅通过一维压电媒质的例子来说明方法的可行性，仿真了正弦声源激励下，声场、电磁场的传播和耦合，二维和三维的对应仿真将陆续报道。