双定子低转动惯量杯形转子电机的研究

介绍了双定子低转动惯量杯形转子电机结构简单、机械可靠性高、具有较高的能量密度和良好的起动性能、转子转动惯量小、响应速度快及控制性能好的特点。介绍了采用电机等值磁路方法及电磁场有限元计算方法对双定子低转动惯量杯形转子电机的性能进行的研究分析和试验验证,以及杯形转子材料磁导率影响机械特性规律的分析。     

复合笼条转子感应电动机温度场计算及相关性分析

建立电机定子绕组等效热模型,通过对电机定转子之间气隙热传递关系的确定,给出了定转子之间的热交换问题的解决方法。以此为基础,建立复合笼条转子感应电动机(induction motor with compound cage rotor,IMCCR)电磁场和全域温度场二维有限元模型,通过电磁场与温度场的单向弱耦合,计算电机额定负载和不同负载时电机定转子全域稳态温度场,分析定子绕组温度及转子槽的温度,通过与实验结果的对比,验证了该电机温度场计算模型的合理性以及计算结果的正确性。研究转子槽中使用不同电阻率和磁导率材料时的电机温度场,分析不同材料特性对电机温度场分布的影响,对指导电机的优化设计具有重要意义。     

永磁同步电机常用齿槽配合的电磁振动

由于转子永磁体和定子铁心之间存在极强的电磁吸力,当转子旋转时会引起电机定子的机械振动。对不同齿槽配合的永磁同步电机电磁振动问题进行了分析比较和实验研究,包括9/6、18/6、12/8、24/8、12/10、15/10六种不同的齿槽配合。文中首先分析了永磁电机内部的电磁力分布,通过二维电磁场的分析计算,可以得到在不同转子位置时电机内部的电磁力分布。通过把电磁力耦合到电机的瞬态结构有限元模型中,可以计算得到永磁同步电机的振动频谱,并得到了实验验证。该方法已被用来研究和比较不同齿槽配合的永磁同步电机的电磁振动特性。     

基于区域分解的EFG-FE耦合法及其在电机运动问题的应用

有限元法计算电机电磁场时,对于定转子相对运动问题,伴随着转子的不断运动必然要进行大量的磁场计算。气隙有限元网格的存在造成了转子运动的困难;而无单元法由于不存在有限元网格,因而不必担心由转子运动带来的网格的畸变,将其同有限元法耦合,可消除有限元网格畸变带来的影响。本文提出一种基于区域分解的无单元和有限元耦合方法,并用来处理定子与转子相对运动问题。计算证明,该方法的计算精度满足要求。将该方法应用在电机电磁场中,分析得到的结果克服了由于有限元法单元畸变产生的误差。     

计算同步发电机负载电动势波形的转子最小旋转角

为了快速计算同步发电机负载运行时的稳态性能,希望在转子相对定子旋转的角度尽可能小的情况下就能够准确得到电枢绕组电动势波形。根据电机理论,针对分数槽绕组同步发电机负载运行时的气隙磁通密度进行分析,得到了准确计算电枢绕组电动势波形的转子最小旋转角。应用有限元法计算最小旋转角范围内定、转子不同位置下的电磁场,通过对电磁场计算结果进行后处理,得到了定子每个齿磁通在一个或者多个周期的变化波形,从而快速计算电枢绕组电动势波形。对两台不同电枢绕组形式的永磁同步发电机负载电动势波形进行了计算,通过对计算结果进行比较,验证了方法的正确性。在一台电机上进行了实验,计算结果和实验结果较吻合。该方法具有计算准确以及计算量小的优点。     

笼型异步电机转子断条故障的有限元分析

采用有限元方法对笼型异步电机转子断条的故障特征进行研究。首先建立笼型异步电机物理模型,分别计算电机在健康状态和断条故障状态下的电磁场、转子各导条电流和定子电流,最后将计算结果与实验数据进行比较和分析。     

端电压调速时电机内电磁场与温度场计算

以一台笼型感应电机为例,采用有限单元法对电机端电压调速时电机的二维电磁场进行了数值计算;从而得到不同电压时定子绕组的基本铜耗、转子导条损耗。基于一系列假设条件和边界条件,建立笼型感应电动机定转子耦合温度场数学模型以及二维有限元计算模型,给出了其相应混合边值问题的泛函和条件变分。在电磁计算分析的基础上,计算了端电压调速时电机在额定负载运行情况下定、转子二维稳态温度场,分析了端电压调速时电机定子绕组和转子温度场的影响,为端电压调速时电机的温度分布的评估提供了理论依据和计算方法,具有工程实际意义。     

笼型异步电机转子断条故障的有限元分析

采用有限元方法对笼型异步电机转子断条的故障特征进行研究。首先建立笼型异步电机物理模型，分别计算电机在健康状态和断条故障状态下的电磁场、转子各导条电流和定子电流，最后将计算结果与实验数据进行比较和分析。     

紧凑型高压异步电机三维流体场分析及温度场仿真计算

为研究10 kV紧凑型异步电机额定工况运行时,内、外双风扇作用下电机内的流体流动状况以及电机各部件的温度分布情况,采用流体场与温度场耦合的方法建立电机三维散热模型,并对内外风扇以及转子自力性扇叶周围空气建立旋转气域模型。将电磁场有限元仿真计算得到的绕组铜耗、定子铁心损耗、转子铝耗等作为热源,在计算流体力学理论分析的基础上,对电机温度场作出合理的基本假设并给出相应的边界条件,通过流热耦合仿真计算得到电机在双风扇随轴转动情况下电机内外流体场中流体流动及电机各部件温度的空间分布特征。仿真结果表明,电机温度最大值位于转子绕组中部,定子绕组温度最大值为113 ℃,满足F级绝缘要求;内风扇工作时可以有效降低定、转子温度。     

谐波励磁同步发电机旋转气隙磁场计算与分析

为了准确把握三次谐波励磁同步发电机随转子同步旋转的气隙磁场特性,尤其是旋转的三次谐波磁场的特性,基于有限元方法计算的电磁场结果,推导了随转子同步旋转的气隙磁场的计算方法。应用该方法对一台三次谐波励磁同步发电机有阻尼和无阻尼、直槽和斜槽等情况进行了仿真计算,得到了气隙磁场波形及其3k次谐波分量,分析了阻尼绕组对气隙磁场波形的影响,并从设计的角度提出了有效的解决方案。根据定子齿磁通以及三次谐波绕组匝数,计算得到了三次谐波绕组电压波形,且与实验测试波形基本吻合,验证了计算和分析的正确性,为该类电机的设计提供了理论依据。     

定子绕组形式对同步发电机励磁绕组匝间短路稳态电流特征的影响

为研究定子绕组形式对同步发电机励磁绕组匝间短路稳态电流特征的影响,对一台12 kW、6极同步发电机的定子绕组连接进行了不同形式的变换,利用经过实验验证的多回路分析法分别对不同定子绕组形式的电机所发生的同一种转子匝间短路故障进行了计算,通过傅里叶分解得到了稳态故障电流的谐波特征,并进行了比较分析。计算与分析表明,发生励磁绕组匝间短路故障后,电机定、转子电流会出现不同于机端外部短路、定子内部短路等其它故障的稳态电流谐波特征,且不同定子绕组形式的电机表现的特征也各不相同。对励磁绕组匝间短路故障监测与保护的研究,需建立在科学的故障计算基础上,对不同型号的电机都需具体分析计算,根据实际情况选择用来检测或保护的特征量。     

同步发电机励磁绕组匝间短路时的电磁转矩

同步发电机的励磁绕组匝间短路故障会引起机械振动,而研究故障时的电磁转矩是分析机械振动特性的基础。文中首先基于多回路数学模型计算了短路故障后的电磁转矩,计算中全面考虑了定、转子绕组产生的各种次数、转速、转向的空间磁场之间的相互作用;对一台12kW、3对极隐极同步发电机样机进行了仿真计算及实验的比对验证;从分析故障后定、转...     

基于ElecNet的汽轮发电机定子绕组端部结构建模及电场计算

了解汽轮发电机端部绕组的电场分布对汽轮发电机的设计和运行有重要意义.但由于定子绕组端部结构复杂,二维分析难以达到实际工程要求.通过计算机建立三维模型,可以精确地进行计算和仿真.利用Infolytiea公司的ElecNet软件的建摸功能,依据汽轮发电机定子绕组的几何特点和原理,给出建模方法,精确建立汽轮发电机定子绕组端部的三维模型,最后通过软件的电场计算功能,算出三维模型的电场分布.     

大型同步发电机断股故障情况下电磁场和温度场的计算与分析

以一台150MW空冷汽轮发电机为例,建立电机二维电磁场计算分析模型,利用有限元法,对电机断股情况下的负载电磁场和参数进行了计算,对断股情况下气隙、定子槽部和齿根部的磁通密度分布规律进行了研究,对比分析了断股前后电机交直轴同步电抗变化;通过合理的假设,建立了电机一个齿槽范围内的三维温度场计算模型;以电磁分析为基础,得到不...     

基于定子线圈探测的转子匝间短路故障识别方法

该文通过对汽轮发电机转子线圈匝间短路时的电磁特性进行分析和计算，提出转子绕组匝间短路时，转子绕组主磁场变化比漏磁场明显，用定子线圈作为探测故障线圈，确立了转子绕组匝间短路故障程度和有效磁场损失之间的对应关系：提出转子匝间短路导致发电机定子绕组并联支路之间出现了电势差和环流，其大小和分布与短路严重程度有一定对应关系；利用动模试验机组进行了有关的验证，试验结果和理论推导相吻合。     

Analytical Modeling of Dual Winding Surface-mounted Permanent Magnet Synchronous Machine for Hybrid Electric Vehicle Accessory Drive Systems

Fast and accurate electromagnetic torque calculation of unconventional Permanent Magnet Synchronous Machines (PMSMs) is very important in order to reduce design effort. Dual winding PMSMs (DWPMSMs) can be categorized as unconventional and commonly available fast design software that usually lacks predicting machine performance. In this study, an analytical modeling approach has been proposed to calculate electromagnetic torque of DWPMSMs, which has motor and generator windings in a single stator core. Conformal mapping is used for the calculation of flux levels at various locations in the machine. Radial and tangential components of flux densities due to magnet and winding are determined analytically. Instantaneous value of electromagnetic torque due to generator or motor windings is calculated by integrating the Maxwell stress tensor in the middle of the air gap. Accuracy of the proposed analytical solution is confirmed with finite element analysis results. For further validation, an experimental setup with a 24-slot 22-pole DWPMSM is used. Experimental results have close agreement with analytical results obtained by conformal transform-based modeling.     

双电压复合励磁稀土永磁同步发电机设计研究

文章研究了一种新型双电压输出的复合励磁稀土永磁同步发电机。该发电机的定子采用双绕组结构，转子采用永磁体和辅助电励磁相结合的复合励磁结构，兼顾了永磁同步发电机和电励磁同步发电机的优点。文章对这种电机结构原理、电磁计算进行了详细分析，通过对双绕组电枢反应的d-q轴电磁解耦，推导出其电磁计算的数学模型，得出各绕组输出电压的数学公式。样机的试验结果与设计结果进行了比较，证明了其推导的正确性。     

变频器参数对永磁同步发电机定子损耗的影响

为了研究调制比和载波比等PWM变频器参数对直驱型风力永磁同步发电机定子谐波损耗的影响,在考虑变频器谐波负载作用的情况下,采用二维场路耦合时步有限元法,建立永磁同步发电机电磁场计算的数学模型,进而给出定子谐波铁耗和铜耗的数值计算方法,计算结果与解析法的对比验证了算法的正确性.结果表明,当载波比相同时,随着调制比的减小,定子铁耗增加,定子铜耗减小;而当调制比相同时,随着载波比的减小,定子铁耗和铜耗均有所增加.研究结果对风力永磁同步发电机的设计与控制具有参考价值.     

大型同步发电机定子同相槽和异相槽的温度场计算

根据电磁场理论推导了定子上、下层绕组属于同相槽和异相槽时 ,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 ,并将该值代入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     

发电机定子线圈绝缘诊断与寿命预测

发电机定子线圈绝缘在运行过程中要遭受电、热、机械等应力的联合作用而老化,随着中国高龄发电机组日益增多,及时掌握定子线圈绝缘的运行状态显得尤为重要。笔者总结了当今国内外发电机定子线圈绝缘诊断与剩余寿命预测的方法,并以一台18.5 MW/10.5 kV水轮发电机为例,介绍了一种实用的根据电气参量对定子线圈进行绝缘诊断与剩余寿命预测的方法。