大型感应电机定子绕组故障建模与仿真

介绍一种分析三相感应电机定子绕组故障的新模型,该模型由原始的相轴线模型经过变换得来,可应用于电机定子三相参数不对称的状态,编写适合三相感应电动机定子对称与不对称运行状态的仿真计算程序,通过实例对感应电动机的定子匝间短路和单相短路时的运行过程进行仿真计算,并对仿真结果进行分析.     

鼠笼型异步电机断相故障温度场的数值分析与计算

断相故障是异步电机损坏的主要原因之一。断相后电机转子导条和定子绕组温度升高,影响电机的寿命。对电机温度场模型做合理的假设,定义温度场边界条件,给出异步电机主要热源的计算公式,建立定子绕组等效热模型,求取电机各部分的散热系数,从而解决全模型的热交换问题。建立鼠笼型异步电机的三维实体模型、断相工况模型,计算额定运行和入线端断相后的稳态温度场分布情况。分析断相后各相绕组的温度变化情况,为从温度场的变化情况诊断电机故障问题提供理论依据。     

混合充磁式磁齿轮复合电机温度场仿真与试验

研究一种混合充磁式磁齿轮复合电机的温度场,通过对磁齿轮复合电机仿真得到电机铜耗、铁耗以及涡流损耗.将其结果设置为温度场仿真的热源,对简化的磁齿轮复合电机模型进行瞬态热分析,得到混合充磁式磁齿轮复合电机各部分温度场分布及温度随时间的变化情况.搭建试验平台进行温度测试,由计算、仿真、试验得到电机各部分随时间变化的温升曲线可知：磁齿轮复合电机内最高温度点在定子绕组部分,温度在安全范围内,不会对电机造成影响.     

异步电机无速度传感器矢量控制系统速度辨识方法

提出了一种新型的异步电机转速辨识方案,根据异步电机的数学模型,利用易于检测的电机定子电压和电流得到电机转速的模型参考自适应辨识算法,通过对无速度传感器矢量控制系统的仿真,结果证明该方案具有较好的辨识精度。     

异步交流电机动态数学模型分析与研究

异步交流电动机在运行中,内部磁场相互作用构成了一个强耦合、高阶次的时变系统,创建异步交流电动机的动态模型比较复杂。有些文章为了简化系统模型,在建立电机模型时忽略了电机铁耗,但当电机在剧烈负载情况下,电机由于内部磁场变化剧烈,电机定转子铁耗会急剧增大,此种模型会产生较大的误差,使仿真结果不具说服力。为了验证这种想法,分别建立了一种带铁耗电机数学模型以及忽略铁耗的电机数学模型。利用了Matlab/Simulink对已建数学模型编写框图,并分别作出了两种模型动态响应曲线。最后,通过对比两种模型的仿真曲线,得出了在剧烈负载时,忽略铁耗的电机模型存在较大误差的结论。     

从电机设计的角度减少高速永磁电机转子损耗

高速永磁无刷直流电机的转子涡流损耗主要是由定子电流的时间和空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的.转子涡流损耗使电机的效率下降并能引起转子永磁体的退磁.从电机设计的角度，采用解析计算和有限元仿真的方法研究了不同的定子结构、槽开口大小以及气隙长度对高速永磁无刷直流电机转子损耗的影响.利用傅里叶变换，得到了分布于定子槽开口处的等效电流片的空间谐波分量，然后采用计及转子集肤深度和涡流磁场影响的解析模型计算高速电机转子损耗，并对解析计算结果通过有限元仿真加以验证.结果表明，3槽集中绕组结构中含有2次、4次等偶次空间谐波分量，该谐波分量在转子中产生大量的涡流损耗.定子结构对高速电机转子涡流损耗影响很大，合理地设计定子结构能够减小转子涡流损耗.     

多工况条件下异步电机斜槽与谐波特性

为了研究多工况下异步电机斜槽与谐波特性,以一台Y2-250M-4、55kW笼型异步电机为例,建立了多截面场-路耦合时步有限元计算模型.计算出斜槽不同负载情况下的铁耗,分析了转子斜槽后定转子铁芯典型位置的齿谐波沿轴向分布规律,并研究了斜槽对定转子齿顶区域齿谐波的削弱作用.实验结果表明,谐波铁耗在总损耗中所占的比例随负载的增大而增加;电机采用斜槽时,定转子各部分铁耗沿轴向波动,损耗值沿轴向并无太大差异;斜槽对铁耗的影响随负载的增加而增大.     

非晶合金高速永磁电机定子铁心空载损耗的分析计算

为了研究非晶合金高速永磁同步电机的定子铁耗,以一台24 000 r/min、10 kW四极的非晶合金高速永磁电机为例,建立了时步有限元的铁耗计算模型,分析了空载运行时铁心不同位置磁密随时间变化波形,并得出铁心不同区域损耗的分布情况。计算结果显示:定子铁心损耗密度最大值位于靠近定子外圆的齿身1/3处,主要受交变磁场影响。轭部靠近定子内圆部分以及齿根处的分布比较复杂,损耗高密度区域呈现U型分布,主要受旋转磁场影响。从定子铁芯损耗整体分布来看,轭部损耗占铁芯损耗的44.13%,齿根占19.01%,齿身占36.79%,齿顶和齿尖分别占1.23%和1.00%。最后与一台同样三圆尺寸的24 000 r/min、8 kW的四极硅钢片定子铁芯的永磁电机定子铁损进行了对比研究。研究成果为进一步研究有利于降低高速电机铁耗的定子结构尺寸优化提供了重要的技术支持。     

开关磁阻电机定子模态仿真分析与实验研究

开关磁阻电机定子固有频率的研究对降低电机噪声和抑制电机的振动有重要的意义,给出了SR电机振动模态分析的数学模型,在此基础上利用ANSYS软件建立了SR电机定子的三维有限元模型,并运用此模型仿真计算出SR电机定子的低阶固有振型和固有频率,最后通过定子模态试验也验证了该仿真模型的有效性。     

基于SVPWM的六相电机缺相运行矢量控制策略分析

根据多相电机缺相运行的特点,提出了一种基于载波型SVPWM的转子磁场定向控制策略,并应用到六相电机缺相运行状态下。推导出电机不对称运行时的解耦变换矩阵,实现了定子电流的转矩分量和励磁分量的解耦,在Matlab环境下,建立六相电机缺相的转子磁场定向控制的仿真模型。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

基于涡流分布系数法的发电机定子温度场计算

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,并将该值代人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,为进一步完善大型水轮发电机的设计和提高其安全运行的可靠性提供了理论依据。     

Nonlinear magnetic network models for flux-switching permanent magnet machines

In this paper, firstly, a basic nonlinear magnetic network model considering iron saturations is proposed for a three-phase 12-stator-slot/10-rotor-pole flux-switching permanent magnet (FSPM) machine. This model is built under cylindrical coordinates and enables the open-circuit air-gap flux-density distributions, phase permanent magnet (PM) flux-linkage, and electromotive- force (EMF) to be predicted with acceptable accuracy. However, large discrepancies are found in the predictions of armature inductances. Then, the basic model is modified by taking into account the localized saturation effect. As a result, the electromagnetic performance can be predicted more accurately, especially for the air-gap flux-density distributions. Furthermore, two improved models are proposed by adding bypass-bridge branches in stator network, to enhance the calculating accuracy of both saturated and unsaturated armature inductances. Finally, the predicted results from the four magnetic network models are validated by both 2D finite element analysis (FEA) and experimental measurements on a machine prototype. Overall, comparisons indicate that the model with bypass-bridge branches between stator teeth and back irons exhibits best performances.     

发电机定子绝缘老化故障的诊断和数值模拟

随着发电机的容量不断增大，发热问题日趋严重，进一步提高温度场计算的精度，是电机制造和运行部门所关心的重要问题之一。在传热学理论基础上，建立了大型水轮发电机定子三维温度场的数值模型，给出了相应的边界条件，推导了六面体八节点等参元的离散格式。以一台SF300－48／1230型水轮发电机为例，在考虑股线绝缘的情况下，采用六面体八节点等参元法和流体相似理论计算了大型发电机定子三维温度场，计算结果与实测结果相吻合。用数值模拟的方法分析了定子绝缘老化脱壳后，脱壳间隙和导热系数和变化对定子温度场的影响，给出了绝缘老化前后定子绕组及铁芯的温度分布规律，从而为电机运行过程中的温度监测和热故障诊断提供了理论依据。     

大型同步发电机排间绝缘对定子三维温度场的影响

建立了定子三维温度场的数学模型和物理模型,在相同的运行工况下,对考虑排间绝缘和不考虑股线排间绝缘以及不同的排间绝缘材料时的定子三维温度场进行了数值计算.在此基础上分析了排间绝缘对定子三维温度场的影响:不考虑排间绝缘比考虑排间绝缘时电机定子各部分的温度偏高;而排间绝缘的导热系数对电机定子温度几乎无影响.     

感应电机定子绕组故障仿真模型研究

把感应电机定子侧绕组的每一个并联分支看成是一个支路,转子侧等效为d轴和q轴两个相互垂直的绕组,建立了基于绕组并联支路的感应电机磁链方程和电压方程.根据故障后支路的电压方程和磁链方程得出了各种绕组短路故障的等效模拟电路;对于绕组断线故障,可令该绕组的阻抗为一个相当大的数来模拟,最后用一个45 kW的电机参数进行仿真.     

永磁同步电机无传感器转速和位置控制方案

根据测量和观测的定子电流、电压和磁链，提出了一种永磁同步电动机无传感器控制方案.对两相定子电压和电流进行测量和离散处理，在静止坐标系中通过计算磁链及其导数来估计转子位置和速度.转子位置角用于控制器中产生定子电流指令控制逆变器的滞环电流控制器.仿真结果证实了这种方法的可行性，该方法适合于从静止到额定转速的闭环控制，同时可消除由于积分导致的磁链漂移问题.     

感应电动机轻载节能的分析与实验

感应电动机消耗了电网总电量的４０％，因此运行中的节能引起了广泛的注意。感应电动机轻载下降低定子电压，可使铁耗与激磁电流减小，功率因数与效率可以提高。本文结合电动机参数与负载机械特性推导了功率因数和效率与定子电压率和负载率的关系。提供了ＪＯ２型３０ｋＷ和３ｋＷ电机的计算与实验结果。结果表明，为了轻载节能，定子电压和负载机械特性必须同时控制。