基于力学原理的同步发电机功率流向分析与调节

对同步发电机正常运行时定子及转子相互作用力进行了分析,以定子磁场建立坐标系,将转子在不同位置时对定子磁极的力沿周向及法线方向分解,周向分力拖动磁场转动输出有功,阻碍时消耗有功,法向分力提供向心力做圆周运动时输出无功,反之吸收无功,这两个分力方向的变化,决定了发电机的功率流向。     

发电机绕组故障时振动的关联维数分析及诊断

运用分形理论的相空间重构算法,分析了发电机在正常运行、转子励磁绕组短路和定子绕组故障3种状态时定转子振动信号的关联维数。分析结果表明,3种状态具有不同的关联维数,揭示了绕组短路的电气故障不仅引起发电机电气参数的变化,也将引起发电机振动特征的变化,且不同绕组故障对气隙磁场畸变效果不同,引起发电机定转子不同的动力学特性。最后,以定子振动的关联维数作为特征向量输入到BP网络中,将实测M JF-30-6型故障模拟发电机的定子振动的关联维数作为样本,通过学习样本的学习和对测试样本的测试分析的结果表明,该诊断方法能正确识别发电机的3种状态。     

非倍极比双速电动机绕组排列特例的设计与分析(续94年第4期)

<正>5 槽配合选用 众所周知,三相异步电动机定转子槽配合的选用是电机设计的重要问题之一。齿槽配合选用不当将会引起附加同步转矩、附加异步转矩、单向径向力及附加损耗的增加。附加转矩将会影响异步电动机起动时最小转矩,严重时将使异步电动机无法正常起动。另一方面,定转子各次谐度磁场相互作用,将产生一系列旋转力波,特别是一些阶次较低的旋转电磁力波将会引起走子铁心轭环产生强烈的振动及较强的电磁噪声。 在双速或多速三相异步电动机中,采用不同的绕组连接方法,使定子绕组极对数发生变化,转子鼠笼绕组的极对数随定子绕组极对数的变化而变化,因此,在多速电机中,定转子槽配合的合理选择难度更大,定转子槽配合要同时满足不同极对数时都具有较小的同步转矩、异步转矩,较小的单向径向力及较小的低阶次的电磁力波。     

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.     

发电机故障的原因分析及处理

发电机是发电企业最重要的电气设备,在长期的运行中,因为冷却方式的不同、运行条件的差异和运行时间的长短,会发生发电机内部漏氢、漏水、定、转子接地及定子槽楔松动等故障,本文通过对QFSN3-210-2型三相隐极式同步发电机在长期的运行过程中,曾经发生的问题进行分析诊断,对于同类型发电机的问题处理有借鉴意义。     

永磁同步电机常用转子结构的电磁振动分析

由于转子永磁体和定子铁芯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。现对不同转子结构的永磁同步电机的电磁振动问题进行分析比较,包括表面式、内置式转子结构,其中内置式转子结构又分径向式和切向式转子结构。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。将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特性。     

永磁同步电机的振动控制分析

在永磁同步电机悬浮的理论分析的基础上,对永磁同步电动机产生的电磁力进行分析,并且研究了电磁力的产生过程。最后通过有限元仿真软件ANSYS对永磁同步电动机的结构模态进行仿真分析,得到模态振型和相应的模态频率。研究结果表明,永磁同步电机的振动主要由定、转子之间的径向电磁力引起的,对电机的优化设计及振动控制分析提供一定的理论依据。     

永磁同步电机减振优化分析

永磁同步电机应用广泛，其振动噪声的研究备受关注。以一台7.5kW 8极48槽内置式永磁同步电机为研究对象，通过转子修型和定子斜槽方法进行振动噪声优化。对永磁同步电机的径向电磁力波阶次和噪声主要来源进行分析。通过转子修型和定子斜槽方法，抑制永磁同步电机的振动噪声，并通过有限元法对比分析优化前后永磁同步电机的各项电磁性能。对永磁同步电机定子进行锤击法模态测试，并进行样机空载振动噪声测试，对样机不同频段的振动特性进行分析。通过研究确认，转子修型和定子斜槽可以有效降低永磁同步电机的振动噪声。     

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。     

永磁同步电机定子振动特性分析

为了研究永磁同步电机电磁力导致电机振动与噪声问题,采用有限元法对电机气隙磁密进行分析,得到电机在空载运行时的气隙磁场和径向电磁力;接着对永磁同步电机定子系统进行模态分析,获得电机定子系统结构固有频率,分析了径向电磁力对电机模态振动影响;同时采用模态试验,并将有限元仿真数据与模态试验数据进行对比,验证了有限元模态分析的可靠性。结果表明:该永磁电机定子径向电磁力波频率与定子结构模态频率相差较大,不会因电机径向电磁力产生共振.,相关研究工作为永磁电机设计与优化提供参考。     

发电机偏心故障的机电多重特征分析

详细分析了发电机发生气隙偏心故障时定子绕组并联支路的环流特征。首先推导了发电机正常运行时定子绕组并联支路间电压差的表达式,然后通过分析气隙静偏心和动偏心时各参数的变化得到了定子绕组并联支路的环流特性,从而得到了偏心故障的机电多重特征。实测的SDF-9型故障模拟发电机数据与理论分析结果基本吻合,揭示了气隙偏心的机械故障与发电机电气特征之间的关系,指出发电机的电流特征也可作为诊断发电机机械故障的依据。     

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.     

GENERATOR VIBRATION FAULT DIAGNOSIS METHOD BASED ON ROTOR VIBRATION AND STATOR WINDING PARALLEL BRANCHES CIRCULATING CURRENT CHARACTERISTICS

Rotor vibration characteristics are first analyzed,which are that the rotor vibration of fundamental frequency will increase due to rotor winding inter-turn short circuit fault,air-gap dynamic eccentricity fault,or imbalance fault,and the vibration of the second frequency will increase when the air-gap static eccentricity fault occurs.Next,the characteristics of the stator winding parallel branches circulating current are analyzed,which are that the second harmonics circulating current will increase when the rotor winding inter-turn short circuit fault occurs,and the fundamental circulating current will increase when the air-gap eccentricity fault occurs,neither being strongly affected by the imbalance fault.Considering the differences of the rotor vibration and circulating current characteristics caused by different rotor faults,a method of generator vibration fault diagnosis,based on rotor vibration and circulating current characteristics,is developed.Finally,the rotor vibration and circulating current of a type SDF-9 generator is measured in the laboratory to verify the theoretical analysis presented above.     

永磁型电主轴多频率振动的主动控制

为了有效抑制由砂轮质量不平衡及外部干扰引起的永磁型电主轴转子系统砂轮端的多频率成分振动,在无轴承永磁电机径向磁悬浮力产生原理的基础上,提出了一种基于最小方差快捷分块(FBLMS)的自适应滤波的永磁型双绕组电主轴柔性转子系统砂轮端多频率成分振动的主动控制方案。首先研究了双绕组永磁型电主轴结构及工作原理和径向控制力的模型,借助有限元法建立了永磁型电主轴柔性转子系统的动力学模型,分析了控制电流的不同成分对永磁体涡流损耗及电机定子铁损的影响,设计了永磁型电主轴柔性转子系统砂轮端多频率成分振动的主动控制系统,结果表明,提出的永磁型电主轴柔性转子系统砂轮端多频率成分振动控制方案具有明显的控制效果。     

转子绕组短路故障下不平衡电磁力计算方法

通过建立发电机有限元分析模型,得到故障下发电机内部磁力线走势、发电机气隙磁通密度的变化以及短路位置、短路匝数和励磁电流对转子不平衡电磁力的影响。对工程实际中常用的等效磁通法和磁势叠加法进行了分析比较,同时改进了现有的等效磁通计算方法。将两种方法不平衡电磁力的计算结果与有限元方法结果进行比较,指出了结果存在差异的原因。     

行波超声电机定子的非线性振动

分析了超声电机定、转子间接触力的非线性特性引起的旋转型行波超声电机(TWUM)定子的非线性振动,以此为基础,建立了TWUM定子的非线性振动模型,并用KBM法求解了该模型.求解结果表明,定子的振动是非线性的,且会产生非线性的跳跃和迟滞现象,定子的非线性振动还会使TWUM输出的堵转力矩也出现跳跃现象.基于实验测得的TRUM空载转速的跳跃对定子的非线性振动进行了验证.在此基础上,对影响定、转子间接触力的几个因素进行了分析.分析结果表明,定子上的激励电压越高,施加在定、转子间的预压力越小,定、转子间相对滑动的摩擦系数越小;定子齿越短,摩擦材料越软,定子振动的非线性现象就越不明显,TWUM的运行稳定性就越好,TWUM的工作频带也就越宽.     

刚性飞轮转子-基础耦合系统的径向振动分析

以600Wh飞轮储能系统为研究对象,建立转子-基础系统的径向耦合动力学方程,通过数值积分法分别分析了不同飞轮转速对基础振动的影响和不同基础径向支承刚度对飞轮转子振动的影响,并采集了飞轮储能系统某一转速下的试验数据,与仿真结果对比,验证仿真结果的准确性。结果表明:定转子在平动和倾斜运动过程中都会受到转子固有频率,定子固有频率,不平衡量三个主要激励,改变飞轮转速或基础径向支承刚度会影响三个激励对应的频率分量和幅值。     

一种双馈变频控制策略及Matlab仿真实现

本文用矢量控制对双馈异步发电机（DFIG）转子进行幅值、相位、频率可调的交流励磁。实现发电机变速下恒频运行;通过发电机定子输出的有功、无功功率的解耦控制来实现最大风能的追踪,提高风电机组的运行效率;并用Matlab仿真结果验证了控制策略的有效性。     

变速恒频双馈风力发电机矢量控制研究

针对风力发电系统中恒速恒频控制低风能利用率的问题,对双馈异步发电机构成的变速恒频风力发电系统,采用在定子磁链定向矢量控制基础上的参数自整定模糊PI控制方法,实现了发电机转子励磁电流在风机变速时的快速跟随,使发电机网侧输出频率保持恒定。仿真结果表明,系统具有良好的动态性能。