大型汽轮发电机定子绕组端部电磁力解析计算

为了研究汽轮发电机运行时定子绕组端部承受的电磁力,根据电磁场的基本理论,推导了汽轮发电机定子端部区域电磁场以及绕组所受电磁力的计算公式,利用镜像法建立了定子绕组端部电磁场的数学模型.通过解析计算,分别得到了定子绕组端部在稳态运行和短路运行条件下所受电磁力的分布情况,并对计算结果进行了详细分析.分析结果显示,该解析计算具有一定的实际应用价值.     

线性压缩机电磁场仿真与磁轭结构参数优化

电磁系统是影响线性压缩机效率的关键,以一种动磁式线性压缩机的E型电磁结构为研究对象,首先推导了等效磁路方程和电磁力表达式,然后采用有限元软件建立了电磁系统仿真模型,分析了磁通密度和磁力线分布状态,求得了不同电流、位移下的电磁力变化规律,并通过实验对电磁力表达式和有限元模型进行了验证,证明了有限元模型的准确性,在此基础上,对磁轭的结构参数进行了优化,研究结果对提高线性压缩机效率具有实际价值。     

大型汽轮发电机端部电磁场数值分析

为解决大型汽轮发电机在不同运行条件下端部绕组的动力响应问题,基于全变量法,首先建立了汽轮发电机动态性能计算机仿真的等效电路模型和计算方法,以及端部涡流场、电磁力数值分析的三维有限元模型和计算方法;然后应用前述的模型和计算方法,采用有限元分析软件ANSYS,对某台大型汽轮发电机不同运行工况下的端部动态涡流场、电动力进行了数值分析和计算.研究结果表明,该方法在大型汽轮发电机绕组工程设计方面具有一定的指导意义.     

转子绕组短路故障中短路因素对转子振动的影响

分析了发电机转子绕组短路故障时作用于转子的不平衡电磁力表达式,得到了转子径向振动特征.指出转子绕组匝间短路故障将引起发电机转子基频振动,且振动程度与短路位置、短路匝数、励磁电流有关.短路位置对振动的影响为:短路点越靠近转子大齿,对转子振动影响越大;短路匝数对振动的影响为:对于相同的短路位置,短路匝数越多,转子振动越大;励磁电流对振动的影响为:对于一定的短路位置和短路匝数,励磁电流越大,转子振动越大.最后实测了SDF-9型故障模拟发电机转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合.     

制冷压缩机电机转子不平衡电磁力计算与改善

在旋转式压缩机的装配过程中,电机一般采用悬臂梁式安装方式,会造成转子偏心,电机磁路不对称,产生不平衡磁拉力,进而导致电机转子与定子相互碰撞。以某型号压缩机为例,根据麦克斯韦应力张量法与交流电磁铁理论,建立了电机径向不平衡电磁力计算模型,采用有限元Ansoft Maxwell软件进行仿真。并将径向不平衡电磁力的计算结果输入到有限元软件,根据模拟结果,提出将定子向下移动5 mm的改善方案。经过后期试验验证,改善后的电机不仅不平衡磁拉力有所减小,而且压缩机主要工作性能不会降低。     

发电机定子铁芯接缝产生轴电压的有限元分析

基于有限元软件ANSOFT-MAXWEL,研究具有定子铁芯接缝的永磁同步发电机有限元建模方法和步骤,以及定子铁芯接缝不对称对永磁发电机磁通密度产生的影响。通过有限元电磁场暂态仿真分析,表明不均匀的定子铁芯接缝会使发电机磁场分布发生变化并产生轴电压,该结论有助于进一步研究大型汽轮发电机由于磁通不对称产生的轴电压。     

大型发电机定子弹簧板等效弹性模量计算方法

大型汽轮发电机定子机座中弹簧板与机座、定子铁芯的连接结构比较复杂,若按实际结构进行有限元建模和计算,工作量非常大,不太现实。为了提高工作效率,需要对弹簧板结构进行必要的等效。文中针对弹簧板复杂结构的计算问题,提出了一种大型汽轮发电机定子弹簧板等效弹性模量计算的新方法,建立了弹簧板等效模型,确定了弹簧板的等效弹性模量,从而最终达到快速计算的目的。依据日本东芝公司提供的定子铁芯垂向位移试验数据,通过有限元计算验证了弹簧板等效的合理性。     

发电机定子绕组端部径向和切向电磁力分析

针对大型汽轮发电机端部结构固定比较薄弱极易发生事故的特点,提出了采用镜像原理、比奥萨格尔定律和叠加原理计算定子绕组端部电磁力密度解析式的方法.以国产600 MW大型汽轮发电机端部结构为分析对象,对沿圆周分布的各个线棒鼻端同一段处和几个关键点的径向和切向电磁力密度的分析结果表明,不同时刻切向力最大值出现的位置是有规律的,且径向和切向电磁力是一个数量级的,总体上看径向电磁力大于切向电磁力,但就最大值而言,径向电磁力是小于切向电磁力的.计算仿真结果为发电机端部结构的固定和事故的预防提供了参考.     

径向二自由度混合磁轴承参数设计与分析

介绍了永磁偏磁径向磁轴承的结构及其悬浮力产生机理；用等效磁路法对混合磁轴承的磁路进行计算，得出了最大承载力的条件和数学表达式，给出了参数设计和计算过程；用有限元软件进行了仿真验算。研究结果表明：增大永磁体内部磁动势可提高轴承的承载力、稳定性及减小功放损耗；当偏磁磁通大于饱和磁通的一半时，实际承载力最大。     

线性压缩机电磁系统结构参数优化

线性压缩机的电磁路的形式和分布状态是影响压缩机效率的关键因素,以现有的一种动磁式线性压缩机的C型电磁结构为研究对象,首先根据基尔霍夫定律及虚功位移法推出了该型压缩机的等效磁路方程和电磁力表达式,获取了不同电流下、平均气隙半径下电磁力的变化规律,然后采用有限元仿真获取了磁通密度和磁力线分布状态,求得了电磁力随动子位移的变化规律,针对磁轭的磁感应强度超过硅钢片饱和磁场强度的问题,对磁轭的具体结构和参数进行了优化,结果表明:电磁系统在优化前的比推力大小为0.098 5 N/A·匝,优化后的比推力大小为0.099 1 N/A·匝。最后,搭建了电磁系统比推力测试实验台,对优化前、后的电磁系统的分析结果的准确性进行验证,研究结果对提高线性压缩机的工作效率具有重要价值。     

Development and Analysis of the Magnetic Circuit on Double-Radial Permanent Magnet and Salient-Pole Electromagnetic Hybrid Excitation Generator for Vehicles

With the improvement of vehicles electrical equipment, the existing silicon rectification generator and permanent magnet generator cannot meet the requirement of the electric power consumption of the modern vehicles electrical equipment. It is di cult to adjust the air gap magnetic field of the permanent magnet generator. Consequently, the output voltage is not stable. The silicon rectifying generator has the problems of low e ciency and high failure rate.In order to solve these problems, a new type of hybrid excitation generator is developed in this paper. The developed hybrid excitation generator has a double-radial permanent magnet, a salient-pole electromagnetic combined rotor,and a fractional slot winding stator, where each rotor pole corresponds to 4.5 stator teeth. The equivalent magnetic circuit diagram of permanent magnet rotor and magnetic rotor is established. Magnetic field finite element analysis(FEA) software is used to conduct the modeling and simulation analysis on double-radial permanent magnet magnetic field, salient-pole electro-magnetic magnetic field and hybrid magnetic field. The magnetic flux density mold value diagram and vector diagram are obtained. The diagrams are used to verify the feasibility of this design. The designed electromagnetic coupling regulator controller can ensure the stable voltage export by changing the magnitude and direction of the excitation current to adjust the size of the air gap magnetic field. Therefore, the problem of output voltage instability in the wide speed range and wide load range of the hybrid excitation generator is solved.     

水轮发电机转子轴向位移与轴向电磁力

水轮发电机稳态运行时，定、转子磁场中心的轴向错位使定、转子间产生轴向磁拉力，影响推力轴承的稳定运行。文中用保角变换分析三峡水轮发电机转子的伸出端磁场，得到伸出端磁场的解析表达式，并由此导出转子端部的轴向电磁力的解析表达式，并应用多尺度法，得到转子系统轴向非线性振动的一次近似解。最后，使用某发电机组的电磁参数，计算该转子系统轴向位移和轴向电磁力的关系。     

电磁轴承磁场计算的磁路法优化

介绍电磁轴承磁场计算和转子受力特性分析的磁路法和有限元法。基于上述两种方法,详细地计算了考虑铁磁材料磁阻及其非线性因数的电磁轴承磁场,讨论了两种方法计算结果的差异。参考有限元法的计算结果,对计算电磁轴承磁场的磁路法进行了优化。优化后的电磁轴承磁路法简单、准确,具有工程应用价值。     

船用异步电动机电磁振动有限元分析

针对船用YH系列异步电动机电磁振动问题,在分析了电动机电磁振动的源头是径向电磁力波的基础上,介绍了有限元计算径向电磁力波的基本原理,利用有限元仿真分析软件对比分析了不同槽配合、不同转子槽形、不同气隙长度的径向电磁力波各次谐波幅值,从而找出了各个电磁参数与船用异步电动机电磁振动的关系,首次提出了低振动低噪声交流异步电动机电机电磁设计准则。     

基于三维有限元的AC接触器的动特性工程数值仿真

以GSC3型AC接触器为例,运用“场”、“路”结合的方法求解电磁参数:大气隙时应用三维有限元非线性静态分析,求出不同气隙和励磁电流下的电磁吸力值,而在小气隙时考虑分磁环的作用,引用磁路的方法简化此时的电磁吸力的计算,得到了各状态下的磁系统的磁场分布图形,构造不用气隙、电流下电磁吸力的二维数据表,并最终完成整个过程的插值...     

混合磁轴承磁场与磁力解析计算

为克服传统线性近似法的不足,采用积分法计算一种新型混合磁轴承的气隙磁阻,在此基础上得到气隙磁场分布及转子所受磁力的解析解,并将计算结果与线性近似法计算结果进行比较。将上述两种方法对气隙磁场分布的计算结果与有限元计算结果进行对比,结果表明积分法计算结果与有限元计算结果非常吻合,而线性近似法误差较大。线性近似法计算气隙磁阻和磁力的误差大小与转子位移大小和方向有关,尽管磁阻误差较小,但磁力误差在12%以上。积分法可以有效提高气隙磁阻、磁场分布和磁力的计算精度,为磁轴承分析与设计提供有力依据。     

电磁推力轴承的磁场分析及磁路概念设计

用有限元法对同向和反向偏流输入情况下,各种结构布置形式的电磁推力轴承系统,按整体模型进行磁场和承载力的计算分析,较清楚地揭示了它们的变化规律和影响因素。尝试将电磁推力轴承系统的磁路模拟为等效的电路网络,通过串、并联电路分析,对有限元分析结果进行了解释和归纳。据以提出若干指导电磁推力轴承系统磁路设计优化的原则建议。     

基于磁悬浮轴承高速电主轴的法向磨削力检测方法

利用磁悬浮轴承高速电主轴作为检测器件解决高速磨削法向磨削力实时在线测量困难的问题。通过对磁悬浮轴承高速电主轴转子的动力学分析,得到法向磨削力与电主轴转子位移的两阶导数和转子受到的电磁力的关系。转子的位移数据可由磁悬浮轴承电主轴中的位移传感器的输出得到。为了精确求取电磁力,气隙磁通密度采用图解法求出,消除线性化引入的系统误差;气隙宽度由遍历搜索法标定,消除系统加工装配误差对电磁力测量带来的影响;引入修正系数对由漏磁、磁滞和边缘效应带来的测量误差进行补偿,修正系数由三层神经网络动态实时求出。通过静态和动态试验对电磁力和动态磨削力的检测结果进行验证,试验结果证明基于磁悬浮轴承高速电主轴的法向磨削力检测方法的有效性和准确性。     

基于线圈瞬态电流参数优化的真空断路器永磁操动机构动作特性研究

针对永磁操动机构出力不足、动作特性与真空断路器开断性能难以配合的问题,对单线圈双稳态真空断路器永磁操动机构进行了研究,在剖分永磁操动机构结构的基础上,分析了磁路磁链的分布关系,建立了三维电磁场数学模型。采用有限元法仿真分析方法,求解了永磁操动机构线圈瞬态电流与动铁芯合闸动作特性之间的关系,并探讨永磁操动机构储能电容容量、电源电压、线圈匝数和负载等效质量等主要参数对真空断路器合闸动作特性的影响。研究结果表明,仿真计算数据与试验测试数据吻合,优化后的电容、线圈及负载参数可对永磁操动机构的位移检测、系统故障诊断、结构改进等提供理论依据。     

转子-滑动轴承系统不对中-碰摩耦合故障分析

针对滑动轴承支撑下的转子系统发生不对中故障进而引起不对中-碰摩耦合故障的诊断问题,基于非线性有限元法,应用短轴承油膜力、等效不对中力矩及Hertz接触理论建立双盘不对中-碰摩耦合故障转子系统动力学模型,并通过增广的拉格朗日方法来处理接触约束条件,以保证转盘和机匣相互接触时满足边界渗透深度在规定的容差范围内。同时,结合试验研究分析了在不同转速条件时,滑动轴承支撑下的耦合故障转子系统的相关动力学特性。研究表明碰摩故障在耦合故障中处于主导地位,不对中故障主要会激发高倍频谱处于从属地位;并且随着转速的提高,系统频率成分以高倍频为主,逐步由拟周期运动进入混沌运动状态,同时由于不对中力矩与碰摩力的作用,油膜失稳现象局部被抑制,一、二阶油膜振荡现象均滞后显现。研究结果可为滑动轴承支撑下耦合故障转子系统故障诊断提供依据。