二次水断供核主泵屏蔽电机冷却水瞬态热分析

核主泵屏蔽电机在热态极端环境参数额定(简称热态额定)工况下,二次水突然断供(secondary water supply outage,SWSO)300 s时刻,一次下导轴承润滑水温不超过警报温度95℃是产品出厂的重要指标,研究该情况下热流场计算方法及各种参数随时间演变特性对于电机热安全非常重要。首先,以北方工厂冷态环境参数下额定(简称冷态额定)工况该电机SWSO前后稳/瞬态厂内测量入出口试验数据为边界条件,采用有限体积法,进行流场和温度场的流固耦合数值模拟,模拟值与试验值300 s时的误差为5.97%,验证了计算方法准确性。然后,数值反演热态额定工况SWSO一/二次冷却水的温度场随时间变化规律。结果表明:SWSO 300 s内,二次水流速及对流传热系数随时间变化存在特征明显不同的2个阶段,二次水与螺旋槽壁面间对流换热系数h由稳态时7808.06 W/(m^(2)⋅K),13 s内减少到480.07 W/(m^(2)⋅K),随后h变化很小;热态额定参数时,下导轴承润滑水温远低于报警值95℃。为核主泵屏蔽电机轴承润滑水热安全计算提供参考。

基于ANSYS的高温气冷堆主氦风机电机的抗震分析

高温气冷堆核电站主氦风机高温气冷堆核电站关键设备,主氦风机电机在地震工况下,可能会发生共振或定转子碰磨,给主氦风机的安全带来较大的危险。需要对主氦风机在地震有效载荷、产品重量、扭矩和单边磁拉力等多种载荷组合作用下进行抗震性能计算分析。首先建立了主氦风机整体有限元模型,进行了模态分析,然后采用响应谱法,计算了主氦风机整体的等效应力及定转子间隙相对变化,根据规范进行了安全评定。其次,对转子动力学进行分析了,获得了转子临界转速。根据计算结果,可见在上述载荷作用下,电机整体应力状况符合抗震要求。电机临界转速位于一阶和二阶临界转速之间,需要引起注意。

发电机转子倾斜偏心对绕组相电流的影响探讨

通过对转子偏斜故障前、后两种状态下的定子绕组相电流进行了计算,得出了两种不同状态下的空隙磁感应强度公式。在此基础上,通过数值模拟方法,构建了系统在发生故障之前和之后的三个阶段的数学模型,并对其进行了分析和计算。通过对仿真样机的测试,得出的三种计算方法是一致的。研究发现,在正常运行及转子偏斜时,其相位电流只有50 Hz和150 Hz的高次谐波分量;当转子倾角偏心率加大时,不管是单端转子偏斜或双端转子偏斜,均会导致其相电流50 Hz和150 Hz的倍频分量幅度加大;在同一倾角的偏心率条件下,与双端转子的倾角偏心率相比,单端转子的倾角偏心率明显增大了50 Hz和150 Hz的倍频分量。

立式电机推力轴承锥套胀紧结构失稳原因的有限元分析

阐述了通过ANSYS软件对立式电机推力轴承转动部件采用锥套结构设计的紧固单元进行有限元分析的过程,明确了该紧固单元在电机运行中反复出现结构失稳的主要原因是来自于系统温升,进一步分析了温升造成结构失稳的影响机理,提出减小系统温升值与人为干预结构内部力学平衡同时作用的解决方案,并简要介绍了方案的实施过程。

屏蔽电极对介质损耗试验测量误差研究

高压电机绝缘体系中,在绝缘被应用于生产之前都会对该绝缘体系进行一系列的工艺性能试验,以确保绝缘系统在运行过程中的稳定性。然而在进行介质损耗试验过程中发现在屏蔽电极不存在的情况下,依然能测量出介质损耗角正切值。本文针对屏蔽电极的存在与否对高压电机主绝缘系统的介质损耗试验测量误差进行系统研究,为高压电机介质损耗角正切值的试验精确度提供了参考。

6 kV高压电机定子线圈主绝缘结构减薄试验研究

减薄主绝缘厚度、增强绝缘安全可靠性是现代电机绝缘技术的发展方向。本文从绝缘材料、绝缘结构及相关工艺试验等方面进行了研究,筛选出6 kV级高压电机定子绕组绝缘结构。

6.6 kV轧钢用卧式变频调速同步电动机的改造

对6.6 kV轧钢用卧式变频调速同步电动机的改造情况进行了详细的介绍。通过对此电机的改造,熟悉并掌握了此类电机的改造和分析方法,为同类型电机的改造提供了一些有益的参考。

大中型卧式异步变频电动机定子固有频率分析

电机变频使用的特殊性,使得变频调速电机启动过程中容易出现共振现象,应充分考虑电动机构件及整体的刚性,预防电动机出现振动及噪声问题,变频电机的设计能否满足用户的要求显得尤为重要,所以定子固有频率的计算是不可缺少的环节。

大转矩鼠笼异步调宽电动机设计

在过去的变频异步电动机设计基础上,从电磁设计要点到结构设计进行了详细论述,验证了改进后的电动机提升了大转矩鼠笼异步调宽电动机的性能。

隐极同步电动机冷却空气流场特性研究

为了研究在相应通风道结构下某变频调速隐极同步电动机冷却空气流场的特点,建立了包括定子和转子风道的电机1/8结构的三维流场物理模型,基于有限体积法,对三维湍流流动控制方程进行数值求解,得到了两种额定转速时电机内各部分空气流速、空气流量分布的特点。结果表明,在计算条件下,转子转速分别为3120r/min、4800r/min时,定子部分流过定子端部、压指间、定子铁心段径向通风沟及转子部分的冷却空气流量分配百分比基本不变,转子端部未布置补风口的3号槽与布置补风口的6号槽冷却风量较小。所得结论可为通风道结构设计提供参考。

高速感应电机转子涡流损耗的计算方法及影响因素

结合解析法和二维涡流场有限元法,提出一种计算大型高速感应电机转子涡流损耗的半解析法,利用二维涡流场有限元法计算转子表面磁密,并在此基础上基于麦克斯韦方程组详细地推导出了解析公式。以一台兆瓦级高速感应电机为例,将半解析法与二维瞬态有限元法的计算结果进行对比,结果满足工程实践的精度要求。此外,采用半解析法研究转子材料和转子结构对转子涡流损耗的影响,结果表明:转子材料的相对磁导率越高、电导率越低,转子涡流损耗越小,端部有端环结构能降低转子的涡流损耗。

汽轮发电机换位线棒环流损耗对定子温度场的影响

为了研究定子换位线棒环流损耗分布对汽轮发电机定子温度场的影响,依据流体力学以及传热学理论,以一台水-氢-氢冷汽轮发电机为例,建立定子三维流体—传热耦合场物理模型和数学模型,采用等效电路网络法计算当定子线棒采用0°/540°/0°换位方式时定子线棒每根股线的环流损耗,在此基础上采用有限体积法求解三维流体—传热耦合方程,得到定子换位股线的环流损耗按平均分布以及按实际分布两种情况下的定子温度。结果表明:定子温度的分布规律与定子换位线棒环流损耗的分布规律有关,当考虑定子换位股线的实际环流损耗分布时,定子铁心和定子线棒最高温度的位置和大小都发生变化。

某凸极同步电动机三维流场数值模拟

为得到某凸极同步电动机定转子与磁极间隙内通风冷却空气的流动特点,建立主机1/8包括定子、转子的通风系统三维物理模型,并给出求解域相应的边界条件。应用计算流体力学(CFD)流体计算软件Fluent对三维湍流时均流场控制方程进行数值求解计算,得到凸极电机通风系统内空气速度与静压分布特点,并着重对转子磁极间隙、定子径向通风沟内流体流动特点进行分析。结果表明,定子前部风沟内空气流量小,压指间空隙内空气流量大,占总风量的26%,对于降低定子峰值温度有利,电机内定子、转子间隙等各部分流量分配较合理。

撑块变化对凸极同步电动机热流场影响

针对电动机单机容量不断增大,电磁负荷随之提高,电机内部发热量增长的显著问题,研究了凸极电机典型部件撑块布置对电机热流场的影响。在满足强度要求的前提下,以国内较大容量的40 MW空冷凸极同步电动机为研究对象,采用基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)原理的有限体积法,求解三维湍流流动及传热控制方程,得到三撑块布置下,整机1/8三维流场及转子温度场分布特点,对比分析了撑块不同结构、数量和相对位置下的流量分布特点以及转子固体部件温度分布规律。结果表明,端部第一撑块位置后移,更利于定子部分的冷却。结论可为大容量凸极电动机通风系统结构设计提供参考和指导。

核主泵驱动电动机屏蔽套涡流损耗混合算法研究

针对大型核主泵驱动用双屏蔽感应电动机定转子屏蔽套涡流损耗计算复杂的问题,提出了一种混合算法,该算法将二维有限元法与解析法相结合解决了屏蔽套涡流损耗计算过程中计算精度与计算速度的矛盾。以有限元二维磁场数值分析为基础,结合麦克斯韦方程组,推导了定转子屏蔽套涡流损耗二维解析模型。以一台兆瓦级核主泵驱动用双屏蔽感应电动机为例,对电动机定转子屏蔽套涡流损耗进行了详细的分析计算,并将计算结果与瞬态磁场分析有限元法的计算进行了对比分析,验证了混合算法的正确性。

聚晶金刚石压痕行为的离散位错动力学仿真分析

依据位错理论,建立了聚晶金刚石(polycrystalline diamond,PCD)离散位错动力学-有限元耦合的压痕仿真模型。通过离散位错动力学仿真,获得了在微压痕作用下PCD的位错云图,揭示了金刚石微粉颗粒尺寸及颗粒体积分数对聚晶金刚石压痕特性的影响规律,并分析了聚晶金刚石的位错演化机制及其失效行为。研究结果表明:采用离散位错动力学分析方法能够准确描述PCD的位错运动过程,PCD微粉颗粒尺寸增加会增大晶体位错滑移程度,金刚石颗粒体积分数增加则导致位错形核密度增加,最终将引起聚晶金刚石材料断裂强度下降。将离散位错理论引入到为分析聚晶金刚石位错演化的行为中,将为研究PCD在切削刀具等工程应用中材料的失效行为提供理论基础。

三代先进非能动型主泵电机碳钢机座材料国产化研究

评价三代先进非能动型主泵电机碳钢机座材料断裂韧性的指标,即无塑性转变温度要求极高,成为SA 508M Gr.1材料国产化的重点及难点。文章围绕此难点进行了基础研究摸索工艺参数,同时进行了等比例模拟件试制,并针对试制结果进行了分析,总结经验教训,为三代先进非能动型主泵电机碳钢机座材料国产化成功奠定了基础。

紫铜电阻点焊电极温度场模拟及结构改进

使用钨作为电极,可以实现纯铜零件的点焊,但对电极的散热能力提出了更高的要求。使用Ansys软件,按照长时间工作工况对钨-铜复合点焊电极进行温度场模拟,分析稳态下标准形状电极的散热能力及散热瓶颈位置,针对分析结果,对电极的散热结构进行优化,通过稳态温度场来分析改进结构后的温度场分布,以冷却水沸点为标准,计算了钨极端面的热输入平均值。发现采用钨-铜复合结构的电极时,热量在钨极内大量积聚,钨极端面温度较高,增加铜层厚度后,散热情况得到改善,改变工作负荷,冷却水温度降低到沸点以下。

基于MATLAB的发电机调速器随动系统仿真

应用MATLAB软件对水轮发电机调速器随动系统进行仿真建模,通过对系统参数的调试和合理整定,输出结果能快速响应给定值,又不会发生超调现象,能够保证随动系统达到良好的控制效果。

异步电机定子叠频法温升试验及效率研究综述

大功率及立式异步电机难以找到恰当的对拖机组或负载,需要通过定子叠频等效负载法来模拟温升试验,即将两种相近频率主、副电源矢量叠加形成新的拍频电源,将其加载在电机的接线端。合成的气隙旋转磁场在同步转速附近产生脉动振荡,使得异步电机转子在发电和电动两个状态频繁切换,改变转子转动惯量,从而在电机绕组中引入电流,从电机损耗的观点考虑相当于引入了一个等效的机械负载。本文探讨了叠频时异步电机各种损耗的变化规律,以及效率、温升的估算误差,即叠频时温升增加2~6K,效率降低0.5%~1%。叠频理论对电磁、通风计算和滑动轴承润滑计算具有指导作用,本文提出了水润滑推力轴承叠频试验可行性。目前,我国叠频技术应用尚处于发展阶段,借鉴美国IEEE112-B、日本JEC-2137、澳大利亚AS/NZS1359.5、欧盟IEC34-2的最新电机标准,对国标GB/T1032中有关叠频试验部分要求进一步细化。最后,探讨了叠频方法当前存在的问题及未来仍需深入研究的方向。