笼型双斜槽转子感应电机的横向电流损耗分析

笼型斜槽转子中的横向电流损耗是附加损耗中不可忽略的成分。为简化绝缘处理等额外工序削弱横向电流损耗,提出一种改变传统斜槽转子结构的效率优化策略。以典型双斜槽转子为研究对象,基于多截面分段斜槽理论,建立横向电流单位区域的电路模型。根据边界条件引入临界接触电阻率,在2个电阻率范围中分别计算横向电流损耗。通过电流相量图确定中环合成电压,分析讨论中环参数对边界条件和横向电流损耗的影响,计算有限元模型中的横向均电密参数验证最佳中环设计。利用去除端环法确定样机转子总横向电阻率,为高效电机优化设计提供了理论依据。     

鼠笼转子横向接触电阻的测试

鼠笼式异步电机转子导条和铁心间的接触电阻,通常称为横向接触电阻或横向电阻。它的大小直接影响到转子横向电流损耗的数值和电机转矩特性的好坏。而横向电流损耗在批量很大的小型斜槽式铸铝转子异步电机总附加损耗中,常占有相当大的比重。电机转矩特性的好坏又对起动性能有重要影响。因此准确测定鼠笼转子的横向接触电阻,可以更好地控制其数值,并为计算和减小电机的附加损耗,改善电机的转矩特性创造良好的条件。本文主要介绍当前常用的两种测定鼠笼转子横向接触电阻的方法,以及对国产JO 2系列异步电机进行横向接触电阻测试的实践。     

过电压条件下谐波磁场对异步电机附加损耗的影响

为了研究过电压条件下谐波磁场对异步电机附加损耗的影响,以一台Y132S-4、5.5kW电机为例,利用时步有限元法研究了过电压下定转子铁心谐波磁密和转子导条谐波电密在额定负载时的变化规律及产生原因,进一步分析其对附加损耗的影响。结果显示,在附加铁耗方面,过电压引起磁路饱和,导致定子铁心轭部、齿身3次谐波磁场和磁导谐波磁场增加,同时受定转子绕组电流降低的影响,由其产生的齿谐波磁场在定转子铁心齿顶区域引起的附加铁耗降低,两者共同作用导致附加铁耗由380V时的44W降低到420V时的35W;在附加铜耗方面,过电压引起角接绕组3次谐波电流及相应定子附加铜耗增加,受转子绕组电流降低的影响,由其引起的齿谐波磁场在转子导条中感生的高频电流及相应附加铜耗降低。通过满载时不同电压下各项损耗进行实测对比,验证了文中分析正确性。     

铸铝转子异步电机的附加损耗

本文对铸铝转子异步电机附加损耗产生原因,进行了较全面的论述,对横向谐波电流的产生进行重点分析,并就附加损耗对异步电机性能影响进行必要的分析,最后提出降低附加损耗的有效措施。     

计及齿槽作用及杯型转子结构影响的油摩损耗解析计算

针对传统浸油冷却轮毂电机油摩损耗解析式未考虑齿槽作用，以及轮毂电机与减速器集成设计时转子轭部内凹形成杯型结构的影响而导致油摩损耗计算误差较大的问题，提出了改进解析模型。首先，根据轮毂电机定子齿槽结构及尺寸，将气隙分为齿部和槽口两个部分，分别建立两者单独作用和综合作用下的气隙油摩损耗的解析模型；其次，根据轮毂电机转子结构特点，将其划分为结构规则的不同区域，分别建立各个区域的端面油摩损耗解析模型，两者综合作用形成总油摩损耗；最后，通过基于CFD的流场仿真值、搅油测试实验值与解析计算值对比，新型解析计算方法较传统方法在杯型转子端面油摩损耗方面计算精度平均提高了6.55%,在考虑齿槽作用下气隙油摩损耗最大计算精度提高了12.6%,在不同温度条件下总油摩损耗计算精度平均提高了5.72%,验证了解析模型准确性。     

鼠笼异步电动机的横向电流和设置中环的感应电机

从鼠笼转子导条之间的横向电流出发,计算转子导条电流并分析其对转子参数的影响。指出转子中间的短路环可使横向电流有规律、集中的流动,从而大大减少由横向电流引起的损耗,又可使电机轴向导条电流分市不均,从而改善电机的起动性能。     

鼠笼转子对脉振损耗的影响

定、转子齿部的脉振损耗,是低压异步电动机附加损耗基本分量之一。根据我们和其他人研究测试的数据,脉振损耗约占全部附加损耗的40～72％(文献1、2)。在计算确定定、转子脉振损耗时,通常采用的公式,不考虑鼠笼转子反应对损耗的影响。有时,按照的看法,转子反应对脉振损耗有影响,而在不斜槽的鼠笼型电机里,转子实际上无脉振损耗。我们现在工作之目的,是在考虑鼠笼绕组反应时,寻求计算转子脉振損耗的一般方程式。     

关于小型三相鼠笼型异步电动机附加损耗与转矩曲线的计算

小型三相鼠笼型异步电动机的定子绕组在气隙空间产生相带谐波磁场和磁势齿谐波磁场,转子绕组也产生一系列磁势谐波磁场,此外,由于气隙两旁存在齿槽,使气隙不均匀,结果形成磁导谐波磁场,它们在电机的定转子表面及绕组中产生高频附加损耗,还在电机中产生谐波转矩。本文介绍上述磁场的各种表达式,叙述了表面涡流损耗、表面磁滞损耗、脉振损耗、转子谐波电流损耗以及谐波转矩的计算公式。     

100千瓦以上笼型异步电动机的空载附加损耗

工厂实际计算异步电动机时,一般只考虑表面附加损耗和齿脉动附加损耗,但是,一系列数据表明,转子短路绕组中的损耗占附加损耗很大的部分。下面介绍用两台功率100千瓦以上的电动机(P_2=630千瓦,6000伏,750转/分和P_2=242千瓦,3000伏,1500转/分)所进行的实验研究结果。两台电动机都具有直槽     

笼型异步电动机空载、满载、杂散损耗及反转法试验

多相笼型异步电动机的负载杂散损耗至今很少是在额定电压和满载下进行测量,因其极难达到所需的测试精度,而大都是用反转试验代替。本文主要论述反转试验是否产生代表性结果的问题,并根据磁密空间谐波和转子电流谐波的一系列新研究,确定杂散损耗可预测到何种程度。为此将定子槽半闭口与开口,转子有变数斜槽与直槽的4极11千瓦多相异步电动机,在空载、满载条件下并用反转试验测量其杂散损耗,同时对直槽电机作了计算。定转子空间谐波与转子电流谐波的理论和实验研究见文献。被研究直槽转子电机杂散耗包括下列各项: 谐波电流引起的鼠笼I~2R杂散耗,转子电流谐波的计算已考虑到定转子槽的影响、与定子槽有关的不同频率电流系统的互耦,特别是当转子谐波场有定子齿基波磁密迭加时由于磁饱和引起的气隙磁漏的减     

Computation of no-load iron losses including spatial harmonics and tooth pulsation components for cage motor

The contribution of spatial harmonics and tooth pulsation in iron losses of three phase squirrel cage induction motor has been calculated using lumped circuit approach. An equivalent circuit of the three phase induction motor considering stator magnetomotive harmonics has been used for the calculation of the same. An empirical formula has been developed and validated for determination of tooth pulsation losses. The usage of lumped parameters circuit considering magnetomotive force harmonics for predicting the iron losses components has not appeared in the literature. Here iron losses due to fundamental, spatial harmonics components and tooth pulsation for various motors with different designs and polarities have been deter-mined and compared with experimental results. It is found that the iron losses due to the stator magnetomotive harmonics is in same range as that due to fundamental component, the tooth pulsation losses are in the range of 25 to 35% for 2 pole, and 20 to 30% of total iron losses for 4 pole induction motors. The percentage errors between computed and average experimental results for total iron losses are within acceptable limits (±5%) without taking too much of computation time compared to the numerical methods.     

磁力耦合联轴器三维传递转矩及特性参数分析

针对传统二维方法因忽略端面效应导致磁力耦合联轴器传递转矩计算不精确问题,借助单对永磁体传递转矩的库伦表达,建立具有多对弧形永磁体结构的磁力联轴器三维转矩解析模型,通过与三维有限元模型磁场分析对比验证了该模型可行性。对磁力耦合联轴器转矩特性参数包括:磁极对数、转子厚度、磁体轴向长度、节距比等对传递转矩的影响进行了分析,研究结果表明:合理选择磁极对数并适当减小气隙厚度有利于增加传递转矩;传递转矩随内、外转子厚度的增加而变大,但变化率逐渐减小;当转子轴向长度大于径向长度时,漏磁现象显著减小;选择合适的节距比有利于提高永磁材料的利用率。提出的磁力耦合联轴器三维转矩模型可为联轴器的结构设计与优化提供理论指导。     

基于时变啮合刚度的多剥落齿轮振动响应分析

为了探究多剥落齿轮系统中振动响应的演变规律,融合时变啮合刚度构建了多剥落齿轮动力学模型。首先,融合修正的能量法和单/双齿对啮合角位移计算方法,建立多剥落齿轮啮合刚度模型;其次,考虑时变啮合刚度、齿侧间隙和初始压力角等因素,构建6自由度多剥落齿轮动力学模型,并从仿真、理论和实验维度开展模型有效性分析;最后,基于所构建的模型,研究齿根、节线和齿顶位置同时发生剥落时,剥落尺寸变化对啮合刚度影响,获得多剥落齿轮振动响应的演变过程。研究结果表明,所构建模型与理论及实验误差小于0.5%,并得到了齿根、节线和齿顶位置剥落的啮合刚度及振动响应的演变规律,随着剥落宽度的扩展,节线附近振动幅值增大显著;随着剥落深度的增加,齿顶位置受到的振动冲击更为强烈;而随着剥落长度的增加,剥落的波及范围扩大。所得结论为齿轮系统的健康监测和早期故障诊断提供了理论指导。     

增强型混合式步进电动机齿层磁场的向量位分析模型

本文提出用向量位分析增强型混合式步进电动机齿层磁场的边值问题,并介绍用有限元法求解时边界条件的处理方法,分析的步进电动机齿层区域包括:气隙、定转子齿层部分铁心和定子槽中水磁体。文中对不同情况下的齿层磁场分别进行了计算并作出其磁场分布图,可以形象地说明增强型混合式步进电动机齿层区域磁场的变化:还与标量位分析模型作了比较.证明两种方法的等效性。     

Analysis Of Heating And Losses In Generator Field Discharge Resistors And Generator Rotors Following Severe Disturbances On The Electrical Supply System

ABSTRACT

The paper examines heating and losses in generator field discharge resistors and generator rotors following sustained stator-terminal and HV busbar L-L short circuits at full-load and no-load. Losses in generator rotors following L-L-L short-circuits on a weak line which is connected to the HV generator transformer busbar with clearance at fault current zeros where the generator either remains in synchronism or falls from synchronism, and following worst case malsynchronisation are also reviewed. Comparisons are made with negative sequence losses in solid generator rotors following these disturbances given by I₂ ²t computed from detailed analysis for both loaded and unloaded machines.

The analysis uses a phase-variable model of a synchronous-generator with detailed and reduced damper representations to compute stator and rotor current following a severe electrical disturbance at either the machine terminals or at the HV unit transformer busbar. Simulations at full-load and no-load for a variety of assumptions and approximations, with connection of the field discharge resistor on tripping the main generator breaker are performed. The investigations are undertaken using data for a 660MW, 3000 rpm and a 500MW, 3600 rpm Machine.     

整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁设计

整距绕组分块转子开关磁阻电机具有高速运行时低风（油）阻和低铁心损耗等优点,特别适合用于航天航空驱动系统。根据整距绕组分块转子开关磁阻电机的基本工作原理,结合输出功率与平均转矩的关系,将绕组电流等效为方波,推导出了整距绕组分块转子开关磁阻电机的主体尺寸计算公式;基于电机定转子未对齐位置和对齐位置的电磁特性,以及整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁特点,确定了定、转子极弧系数选取的规则;同时分析了绕组匝数等主要尺寸的选取的规则;最后,基于上述方法优化设计了一台实验样机,并通过有限元仿真及实验验证了整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁设计方法的正确性。     

齿谐波绕组感应电动势波形快速计算

为了把握齿谐波励磁系统的性能,需要快速地计算齿谐波绕组感应电动势波形.通过分析定子齿谐波磁导以及转子齿谐波绕组节距的特点,对转子齿谐波绕组的感应电动势波形计算提出进一步简化,并分析简化原理.简化后只需计算1/2个定子齿距内定转子不同位置下的电磁场,根据电磁场计算结果,得到转子齿谐波绕组磁链在一个周期内的波形,从而快速计...     

Permanent-magnet brushless machines with unequal tooth widths and similar slot and pole numbers

This paper presents a comparative study of three-phase permanent-magnet brushless machines in which the slot and pole numbers are similar, with reference to conventional brushless dc machines in which the ratio of the slot number to pole number is usually 3 : 2. Three different motor designs are considered. Two have equal tooth widths, with one having a coil wound on every tooth and the other only having a coil wound on alternate teeth, while the third machine also has coils wound on alternate teeth but these are wider than the unwound teeth while the width of their tooth tips is almost equal to the rotor pole pitch in order to maximize the flux linkage and torque. Analytical and finite-element methods are employed to predict the flux-linkage and back-electromotive-force waveforms, and the self- and mutual-inductances, and these are shown to be in good agreement with measured results. It is also shown that the third machine is eminently appropriate for brushless dc operation.     

兆瓦级风机直流和交流电动变桨距技术

变速恒频风力发电机是当前风力机的主流机型,变桨距系统作为变速恒频风电机组控制系统的核心部件之一,可有效地保证风力发电机组安全、稳定、高效地运行.简要地介绍了风机变桨距系统的2种执行机构和风机变桨的工作原理,重点分析了电动变桨距系统的基本构成,以及直流伺服电机与交流伺服电机在电动变桨距系统中应用.通过比较直流伺服系统与交...     

励磁电流脉动对电枢绕组空载电压波形的影响

为了不影响齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机的运行性能,需要正确处理好齿谐波磁场的利用与电枢绕组电压波形畸变两者之间的关系,此为利用齿谐波实现混合励磁的关键问题。应用电机理论定性分析了齿谐波励磁系统输出的励磁电流产生脉动的原因,以及该脉动电流产生的附加磁场在电枢绕组中感应谐波电动势的特点。采用在齿谐波励磁系统直流侧并联电容的方法,可以减小励磁电流的脉动,从而削弱其在电枢绕组中引起的谐波电动势。对一台齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机进行了计算和实验,计算结果和实验结果的比较验证了理论分析的正确性。