起重机用永磁电机等效热阻法瞬态温度场计算

对起重机用细长型外转子永磁同步电机瞬态温度场计算分析,由于细长型特殊结构,铜损耗约占总损耗的90%;同时定子绕组处于电机中心,散热能力差,温升计算成为永磁电机设计的关键环节。以采用S3工作制40%通电持续率对起重机用永磁电机进行温升考核,建立了起重机用永磁电机的瞬态等效热网络模型。重点分析了影响瞬态热网络准确计算温升的影响因素,提出了铜损耗热源时变加载方式。基于ANSYS有限元仿真和样机温升试验对比分析,验证了所建立的起重机用永磁电机瞬态等效热网络模型的正确性。     

PWM开关频率对转子损耗和温升影响探究

永磁电机转子损耗及温升分析对电机性能与安全非常重要。永磁电机转子损耗主要是由谐波引起的,且脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)供电下输入电流谐波对损耗影响很大。因此,探究PWM供电对转子损耗和温升影响探究可以为PWM开关频率的选取提供重要参考。为实现上述目的,首先建立了场-路耦合的电机有限元仿真模型,获取了不同开关频率下转子损耗的变化情况。然后,建立了磁-热耦合仿真模型,获取了多个工作点不同开关频率下的转子温升,最终结合电机性能需求和逆变器成本选择合适的开关频率,可以为电机及其控制器设计提供重要参考。     

大功率盘式交流永磁同步电机温度场流场耦合分析

根据510 k W盘式电机的电磁设计参数及热物性参数建立了三维温度场流场流固耦合模型,分析了额定工况下电机发热部件的温度分布,接着对样机进行了温升试验。针对温升试验电机温度偏高进行了改进性研究探索,从主动降低损耗和被动降低损耗两方面,研究了影响盘式电机温升的因素。主动降耗方面,建立了等效的二维直线电机模型,从铁耗理论模型和电磁仿真模型角度分析了不同牌号硅钢片在空载和负载工况下,铁耗瞬态变化趋势。对于供电频率较高的电机,尤其在弱磁区,铁耗往往成为影响电机温升的主要因素,对于卷绕定子铁心,建议采用沿着卷绕方向易于磁化、高磁感应强度、低损耗的晶体取向超薄硅钢片来降低高频铁耗。被动降耗方面,基于建立的三维耦合模型,分析了水道不同入口流速对电机定、转子最高温度影响、额定负载和过载工况下的定子绕组最高温度随入口冷却液流速变化趋势,最后将端盖端面水道流体单独建模,通过以上温升影响因素的分析,为之后盘式电机热管理的改进设计提供理论依据。     

基于温度实验的永磁同步电机损耗分离方法

为了研究内置式永磁同步电机在不同工况及不同温度情况下永磁电机各部分的损耗,首先,基于运行参数及温度对永磁电机各损耗进行仿真,并建立基于运行参数及温度的损耗模型。在永磁电机定转子各部分预埋测温元件,采用变工况温度实验进行永磁电机温度及损耗实验。然后,结合电机导热特性及测温元件布置建立永磁电机等效热网络模型,通过永磁电机在不同工况下的温度及总损耗实验结果,采用扩展卡尔曼滤波算法对永磁电机进行各损耗的分离。最后,将分离出来的损耗与实测总损耗和计算损耗模型结果分析进行对比,验证损耗分离方法及基于工况和温度损耗模型的正确性。     

48 V被动油冷感应电机冷却性能研究

以48 V扁线绕组感应电机为研究对象,采用COMSOL软件温度场仿真计算方法,研究感应电机的转子旋转搅动冷却油的被动冷却方式对感应电机温度场分布的影响和热均衡效果。将三维电磁场分析的难度降维为电机轴向中部平面进行二维电磁场分析,以简化计算并得到其磁通密度分布图,由此计算出电机各部分的损耗值。建立该电机简化的三维全域仿真模型,并对其进行了大电流工况下瞬态热分析,仿真结果表明：被动油冷电机中气隙、转子、绕组的温升得到了明显减少。在两台相同性能参数的电机上进行空气冷却和被动油冷方式冷却温升试验,试验结果表明：与风冷系统相比,被动油冷系统能显著改善电机的转子、扁线绕组的温升,电机输出功率得到明显提升,是一种较为经济且可靠的散热系统。     

航空电动反推力装置用永磁同步电机热分析

以航空发动机电动反推力装置为应用背景,针对高功率密度与有限散热条件,对所设计的双通道表贴式以及单通道内嵌式永磁同步电机进行了详细的热分析。给出了两款电机的电磁设计方案,分析了电机各类损耗计算方法,得到了稳定工作和起动状态下的电机总损耗。考虑温升余量,以起动状态作为最恶劣工况,将损耗计算结果换算成电机各部分损耗的体密度,利用ANSYS Fluent的有限元分析得到各部分的温度分布。建立了两款电机的热网络模型,通过路算方式得到了各部分的温度,并与有限元分析结果进行了对比。     

电励磁双凸极无刷直流发电机热网络建模与热特性研究EI北大核心CSCD

电励磁双凸极无刷直流发电机具有调压方便、可靠性高的优点,在航空电源领域得到应用,但励磁绕组的引入会带来额外的励磁损耗,进而影响电机的温升。建立准确快速的电励磁双凸极电机温度场模型,并进行热特性研究对其安全稳定运行非常关键。该文对比分析集中励磁与分布励磁双凸极电机的结构特点与损耗分布特性。针对集中励磁双凸极电机的非均匀槽特点,考虑异型槽之间的热耦合作用,建立热网络分析模型。建立有限元分析模型验证了热网络模型的正确性,并对比分析不同转速与负载下集中励磁与分布励磁双凸极电机的热特性。搭建水冷集中励磁双凸极电机实验平台,并完成电磁与温升实验。实验结果与仿真结果一致,表明水冷条件下集中励磁双凸极电机相比于分布励磁双凸极电机具有更高的效率与更低的温升。     

基于等效热网络法的轴向磁通永磁电机热分析

为避免在轴向磁通永磁电机的初始设计及优化设计中,使用有限元或有限体积等三维方法计算电机温升时耗费大量建模及计算时间,本文建立了双定子单转子轴向磁通永磁电机的等效热网络模型,分析了模型的各等效热阻,建立各节点热平衡方程组并求解。通过样机温升试验,验证了本文提出的轴向磁通永磁电机等效热网络模型的正确性。最后,利用热网络模型计算分析了不同水速和装备间隙对电机温升影响,为同类电机的设计和温升计算提供了参考依据。     

基于热路法的自然冷却永磁同步电机定子温度计算

为获取电机运行时的温升情况,本文使用热路法对一台自然冷却永磁同步电机定子的温度进行计算。在Maxwell中进行二维电磁场仿真,得到电机定子的损耗。将电机定子分为多个部件,使用简化圆筒T型热路模型并结合立方体热路模型搭建各部件的单元模型,在计算各部件的相关热阻后,得到电机定子的热路模型。根据热平衡原理建立温度场线性方程组,求解电机定子的温度。在Fluent中建立电机定子的三维简化模型,给予材料属性、边界条件及其他相关设置后,进行电机稳态温度场仿真。最后对电机进行温升实验,使电机在额定工况下运行至热平衡状态后,进行实验测量。将热路法计算的结果与实验和仿真结果进行对比分析,验证了热路法的正确性。     

基于等效热网络法和CFD法高速永磁同步电机热计算研究

针对高速永磁同步电机的温度场计算准确性问题,采用等效热网络法和流固耦合的数值方法,对一台水冷非晶合金定子电机进行了热计算。建立了电机的流固耦合模型,考虑电机内空气温度分布不均匀对密度、比热容、动力粘度以及导热系数的影响。基于最小二乘法原理,得到了空气物理属性随温度变化的表达式,对电机内空气施加变温物理属性,并与恒温下电机内空气恒定物理属性的温度场计算结果和转子外表面的空气摩擦损耗计算结果进行对比分析。结果表明：对机内空气施加变温物理属性后,转子高温区域面积增加,温升计算值更接近实际,并且转子外表面空气摩擦损耗降低了4.0%。最后,搭建了样机温升实验平台进行温升实验,验证了等效热网络和流固耦合法计算结果的准确性。     

热双金属元件在小型热断路器中的应用分析

应用于小型热断路器的两种热双金属元件一直螺旋型和U型,通过其热变形产生的推力使热断路器的四连杆机构失去稳态,从而分断电路。介绍了结构形式、材料的选取。论述了热双金属热推力的计算,脱扣力的校核等。     

火电厂热工控制系统的现状及展望

介绍分散控制系统的特点、发展趋势及其在火电厂的应用现状与发展,认为DCS仍是目前火电厂热控系统的主流;针对现场总线控制系统的特点,分析影响FCS的优越性在火电厂能否充分发挥的各种因素及其在火电厂的应用前景。     

基于热时间常数的IGBT模块热疲劳老化监测方法

提出利用热时间常数作为新的特征量,实现了对IGBT模块和导热硅脂的热疲劳老化进程的同步监测。通过研究热时间常数与Cauer型热网络参数的关系,建立了热时间常数与IGBT模块物理结构间的联系,总结出热时间常数在IGBT模块热疲劳老化过程中的变化规律。最后,通过3-D有限元仿真模型和实验验证了该方法对监测IGBT模块和导热硅脂热疲劳老化的有效性。该方法的显著优势在于可以仅通过1条结温降温曲线提取热时间常数,且不需要任何损耗信息或加热模块至热平衡状态。     

浅谈如何提高火电厂热控系统的可靠性

通过分析火电厂热控系统故障的危害和原因,从硬件、软件、外部环境、逻辑优化、设备维护以及技能培训等方面,提出了提高火电厂热控系统可靠性的切实可行的措施。     

考虑热辐射效应的泡沫金属有效导热系数数值分析

有效导热系数是泡沫金属工程应用中传热相关设计的一个重要参数。该文基于简化元胞结构模型,通过直接求解样品内部导热微分方程和辐射传递方程,研究FeCrAlY开孔泡沫金属的有效导热系数。比较了基于剖球模型与传统等截面支架搭接模型的计算结果,分析剖球模型下孔隙单元尺寸、孔隙率、样品平均温度等因素对有效导热系数的影响。研究结果表明,孔隙单元结构对有效导热系数的影响很大,不能仅通过孔隙率和孔隙数密度来研究有效导热系数的变化规律。高温下辐射传热占主导,孔隙率越高,孔隙越大,有效导热系数对温度越敏感。增大孔隙率、减小孔隙尺寸、降低工作温度等会减小泡沫金属的有效导热系数。基于简化几何模型的直接数值模拟可以作获得泡沫金属有效导热系数的一种行之有效的方法。     

电源控制器热设计方法

热设计是电子设备可靠性设计最主要内容之一.结合当今通信卫星发展趋势分析了空间卫星用电源控制器的工作热环境及热产生机理,阐述了电源控制器的热控制方法,指出通过元器件的选择、电路设计和结构设计等热设计方法可以减少温度对其可靠性的影响.结合了近来逐渐应用广泛的表面贴装技术,论述了电源控制器在表面贴装器件使用上的热设计方法.     

火力发电厂停（备）用热力设备的防锈蚀

近十年来,新建了很多水力发电厂、核电站、三峡水力发电厂正在建设,将有更多的火力发电机组成为调峰机组。这些调峰机组停（备）用期间的锈蚀问题将更为严重,其防锈蚀的要求更为迫切。本文简要介绍了火力发电厂水汽介质的特点以及火力发电厂停（备）用热力设备的锈蚀和防锈蚀。     

塔式太阳能热发电吸热器热效率影响因素分析

对塔式太阳能热发电吸热器表面的热流特性进行分析,并通过热流平衡关系式得出吸热器热效率的公式,研究了吸热器的发射率、吸收率、风速、环境温度等因素对吸热器热效率的影响;同时对不同聚光比、不同吸热器温度条件下系统的热电综合效率进行了研究分析。结果表明:环境温度对吸热器热效率的影响很小,而风速对吸热器热效率的影响不容忽略,当风速高于12 m/s时,对流散热损失超过了辐射散热损失;选择性涂层可以提高吸热器的热效率,对于高聚光比的塔式太阳能热发电技术,可提高吸热器热效率约5.0百分点;系统的热电综合效率在给定聚光比条件下存在最大值。研究结果可为吸热器的设计及整体系统的优化提供参考。     

水轮发电机中的热疲劳：制动环断裂

水轮发电机制动环的开裂是由于制动时表面温度过高,效应力过大,从而导致热疲劳破坏,其上的清灰槽产生了高应力集中,加速了疲劳断裂。从抗热疲劳的角度提出了改进设计和选材的方法。     

火力发电厂热力系统的数学方程

应用热力学第一定律和矩阵分析方法,对电厂热力系统进行完整的数学推导,得出一套逻辑完备的矩阵方程,是对等效热降方法的数学演绎,也为小指标考核系统提供了理论依据。