气隙偏心对同步发电机定子绕组温升特性的影响

为了分析同步发电机气隙偏心对定子绕组的铜耗及温升的影响规律。首先理论推导了正常情况和偏心下的磁通密度及相应的铜耗,分析了绕组的温升特性;然后建立了CS-5型故障模拟发电机的三维有限元模型,计算得到了发电机在不同负载和不同故障程度下定子绕组的铜耗和温度变化规律;最后在CS-5型故障模拟发电机上对定子绕组温度进行了实测,所得实验结果和仿真数据与理论分析结论基本一致。研究发现:定子绕组直线段温度高于端部温度;定子绕组的铜耗和温度在气隙偏心工况下均高于正常情况,且随着偏心量和负载的增加呈现升高趋势;在静偏心下靠近小气隙一侧的绕组温度高于其他部位。

同步发电机定子铁心磁-热-固耦合计算分析

为分析发电机运行过程中定子铁心的损耗、温升及其在磁拉力和热应力综合作用下的机械结构响应,文中对同步发电机定子铁心进行磁-热-固多物理场耦合计算。首先,理论推导铁心损耗及其所受的单位面积磁拉力,分析铁心的温升特性,在此基础上解析得到铁心在磁拉力和非均匀热载荷耦合激励下的机械结构响应;然后,构建CS-5型故障模拟发电机作为有限元仿真的三维物理模型,计算得到铁心的单位面积磁拉力、损耗曲线和温度分布情况,并进一步计算获得磁拉力和热载荷同时作用下铁心的变形、应变和应力。结果表明:发电机在稳定运行后,定子齿槽温度最高;槽口处变形量最大,槽底应力较高。最后,通过热电偶和温度巡检仪对CS-5型故障模拟发电机在实际运行过程中的定子铁心端面、槽内和外圆表面的温升进行实时监测,实测的定子铁心温度场分布和有限元仿真结果相吻合,验证了磁-热-固多物理场耦合方法的有效性。文中获得了定子铁心的温度分布规律及其在磁-热耦合激励下的机械结构响应分布规律,为发电机结构逆向优化设计及定子铁心变形预防提供了技术参考。

汽轮发电机转子匝间短路对定子热响应特性的影响

本文分析了汽轮发电机转子匝间短路故障前后定子热响应特性,不仅考虑转子匝间短路引起电压下降对发电机强励动作的影响,还研究了热分布不平衡而引起的定子力学响应。首先推导了正常情况和转子匝间短路故障后加强励磁电流下的气隙磁通密度,得到了铁心损耗和绕组铜耗的解析表达式;然后建立了发电机故障前后的三维有限元仿真模型,对不同短路程度故障下的铁心损耗、绕组铜耗与定子温度进行了求解计算;最后实测了CS-5型故障模拟发电机在正常运行和不同短路程度故障下的定子温度,实验结果与理论分析、有限元仿真结果基本一致。结果表明,转子匝间短路故障后由于励磁电流的增强,发电机铁心损耗和绕组铜耗均会增加,定子温度明显上升,并且随着短路程度的增加而加剧;定子端面边缘位置的变形和应力幅值最大并且为热响应下的危险位置。

车用永磁无刷直流电机弱磁控制仿真研究

永磁无刷直流电动机的转矩与转速会对电机的控制精度造成影响,导致电机弱磁控制效果差。为了提升整体控制性能,提出车用永磁无刷直流电机弱磁控制仿真方法。分析车用永磁无刷直流电机弱磁转矩特性,获取电机电磁转矩关系。根据获取结果建立永磁无刷直流电机弱磁控制系统,利用该系统控制电机弱磁的电磁转矩与运行效率,以此实现整体控制。实验结果表明,通过对所提方法开展电机运行效率测试、电机运行稳定性测试,验证了上述方法的有效性。

非晶电机定子铁芯的制备工艺及最新研究进展

非晶合金凭借优异的综合软磁性能,尤其是在高频下有着极低的损耗而在高速电机领域备受关注。概述了非晶电机的优势和类型,综述了非晶定子铁芯的关键制备工艺,对比了径向叠压和轴向卷绕铁芯、模块拼接和整体成型铁芯以及有槽和无槽铁芯的各自优缺点。从退火处理、浸胶固化以及加工成型方式的角度总结了上述制备工艺对非晶带材和铁芯的性能影响。最后,结合非晶电机的最新研究进展,分析了当前非晶合金应用于电机定子铁芯存在的问题,并对未来非晶电机定子铁芯加工方法的发展进行了展望。

采用异频电流激励法开展发电机定子铁芯损耗试验的可行性研究

发电机在运行中由于热和机械力的作用,引起片间绝缘损坏,造成短路,在短路区域形成局部过热,会危及机组的安全运行,因此对发电机定子铁芯进行损耗试验有重要意义。为解决现有试验方案在进行大型机组试验时绕线困难等问题,本文提出了一种采用异频电流激励法开展发电机定子铁芯损耗试验的方法。采用ANSYS Maxwell建立仿真分析模型,通过对幅值相同、频率不同的励磁电流下的铁芯发热情况进行分析,论证了采用异频电流法开展发电机定子铁芯损耗试验的可行性。

异频电流激励下发电机定子铁芯损耗试验实测分析

对于大容量电机的定子铁芯损耗试验,采用高频激励代替工频激励可有效降低试验难度,提高试验安全性。为探究在异频电流激励下电机定子铁芯表面及短路故障点的温升趋势,本文以一台电动机为例,制造定子铁芯短路故障点,开展了工频50Hz到高频300Hz下电机的定子铁芯损耗试验。研究结果表明,在高频电流激励下,铁芯表面温度及故障点温度的上升趋势具有较好的一致性,增加电源频率可使系统消耗的无功降低,功率因数升高。

高速永磁电机定子铁心损耗的分析与计算

为了提高高速永磁电机定子铁心损耗计算的准确性。首先,通过分析高速永磁电机定子铁心的磁化特性,给出了定子铁心的磁化轨迹图。然后,根据得到的磁化轨迹图对铁耗模型进行了改进,并依据有限元法验证了该解析法的准确性。最后,对比了样机铁心损耗的测试值,给出了优化后的新铁耗计算模型。样机定子铁耗计算模型的优化为高速永磁电机系列化设计提供了有力参考。

水冷发电机定子绕组介质损耗现场测试研究

从介质损耗诊断机理出发,结合水冷发电机定子绕组绝缘结构模型,通过水冷发电机介损现场测试案例,简要分析常规试验接线“反接法”的弊端,提出特殊试验接线“屏蔽法”的改进测试方案,并实际验证此方案的可行性。新方案能保障测试数据的准确性,且无需新增操作工序、检修工期,可为同类型的机组开展绝缘老化诊断工作提供一定参考。

高速永磁无刷电机电磁损耗的研究概况(英文)

高速永磁无刷电机得到越来越多的关注,其电磁损耗及抑制措施就是一个研究热点。首先,由于基波频率高(可达到1 kHz以上),定子绕组的集肤效应和临近效应产生附加铜耗。附加铜耗可以通过采用细导线并绕的方法来抑制。其次,定子铁心中的磁场交变频率高,导致铁耗明显增加。为降低定子铁耗,需要设计较少的电机极数、远低于常规电机的定子铁心磁密,并采用低损耗的铁心材料。再次,由于定子磁动势的谐波频率及气隙磁场的变化频率都数倍于基波频率,在转子中产生涡流损耗,而这种涡流损耗在中、低速永磁无刷电机中往往是忽略不计的。为抑制转子涡流损耗,应减小定子磁动势的谐波分量,也可采取减小定子槽开口、加大气隙长度、对永磁体进行轴向分块、采用转子导电屏蔽层、对转子保护套周向开槽等措施。此外,适当的控制策略(如永磁无刷直流电机超前触发、永磁同步电机弱磁控制)也有助于减小电磁损耗。

一相开路双三相永磁同步电机建模与控制

根据一相开路故障状态下四种不同的中线连接方式以及相应的电流约束条件,采用矢量空间解耦的建模方法,确定了不同的坐标变换阵,建立了一相开路双三相永磁同步电机的数学模型。每一个模型都被分别映射到参与机电能量转换的d-q子空间和与机电能量转换无关的z1-z2-z3子空间中,各模型在d-q子空间的方程具有相同的结构形式和不同的系数矩阵。通过将z1-z2-z3子空间的电流给定值设为零,就可以得到各种连接方式下的定子铜耗最小矢量控制策略。仿真与实验结果表明,电机在各种连接方式下缺相运转正常,从而有效提高了整个系统的容错能力。

高速电机用非晶合金定子铁心的损耗特性研究

采用热处理后浸漆、固化、切割的方法将非晶态合金带材制作成电机定子铁心,研究了尺寸相同的非晶合金定子铁心与硅钢定子铁心的磁性能。结果表明,在频率为1 kHz、磁通密度为1.0 T时非晶定子铁心的损耗为42W/kg,在相同测试条件下,硅钢定子铁心的损耗为102 W/kg,非晶定子铁心在1 kHz、1.0 T时的损耗比相同尺寸的硅钢定子铁心的损耗降低了58.8%。

动静干涉效应对轴流透平级气动性能的影响

本文对Aachen一级半轴流式透平进行了准定常及非定常流动的数值模拟,讨论了引发动静干涉效应的主要因素,分析了非定常效应对叶栅通道中脉动速度、气流角、型面压力分布以及损失结构的影响。结果表明,对于Aachen透平而言,上游叶片排的尾迹区及二次涡是引发下游叶栅通道流场强非定常特性的最主要因素,引起了脉动速度、型面压力、攻角以及损失的较大变化,从而对透平级性能产生较大的影响。

气隙磁场波形及磁瓦充磁方式对无刷直流电动机性能的影响

对比研究了梯形(或方波)气隙磁场与正弦气隙磁场对无刷直流电动机若干性能的影响,指出在不作PWM电流调制时正弦磁场更适合于无刷直流电动机,并且在使用表面粘贴磁瓦时平行充磁优于径向(辐射)充磁。

六相永磁同步发电机容错控制的谐波补偿研究

针对六相永磁同步发电机一相开路后的3次谐波影响,建立了扩展的六相静止坐标变换阵,并根据该矩阵和旋转坐标变换阵建立了电压和转矩数学模型,并且分析了经过扩展变换阵变换后的电压方程中d-q子空间的耦合关系,提出了消除解耦后d-q轴电压耦合的2次旋转坐标变换阵。考虑到3次谐波磁链和电感对六相永磁同步发电机容错模式下的电压和转矩的影响,提出了基于定子铜耗最小约束下的闭环控制策略,针对电压和转矩中的3次谐波扰动,推导了闭环控制中的谐波补偿表达式。仿真和实验验证了提出的补偿控制策略对3次谐波影响消除有效性,明显改善了容错控制策略在单相开路后的性能。

特大型水电站发电机定子铁心磁化试验影响因素分析与验证

溪洛渡水电站大型水力发电机定子是在现场进行组装,根据定子磁化试验数据来检验定子铁心的安装质量。为了真实反映铁心磁化试验结果,本文结合溪洛渡水电站发电机定子铁心磁化试验,从试验设备参数的选取和试验结果的分析角度,总结出影响磁化试验的因素,并对其施工过程提出了一些建议,旨在为大型发电机定子的现场组装提供参考。

从电机设计的角度减少高速永磁电机转子损耗

高速永磁无刷直流电机的转子涡流损耗主要是由定子电流的时间和空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的.转子涡流损耗使电机的效率下降并能引起转子永磁体的退磁.从电机设计的角度,采用解析计算和有限元仿真的方法研究了不同的定子结构、槽开口大小以及气隙长度对高速永磁无刷直流电机转子损耗的影响.利用傅里叶变换,得到了分布于定子槽开口处的等效电流片的空间谐波分量,然后采用计及转子集肤深度和涡流磁场影响的解析模型计算高速电机转子损耗,并对解析计算结果通过有限元仿真加以验证.结果表明,3槽集中绕组结构中含有2次、4次等偶次空间谐波分量,该谐波分量在转子中产生大量的涡流损耗.定子结构对高速电机转子涡流损耗影响很大,合理地设计定子结构能够减小转子涡流损耗.

中心进气开式转静系转盘风阻扭矩实验

采用实验的方法对中心进气开式转静系转盘的风阻扭矩特性进行了研究,利用特殊的测量装置设计,实现利用静止扭矩仪测量转盘受到的风阻扭矩。结合流动参数以及转静间隙比等变量,对比研究了有无封严结构的转静系两种模型,并总结出开式转静系转盘的扭矩系数经验关系式。结果表明,转盘的风阻扭矩主要受到腔内的流动结构影响,腔内流体的流动形式,旋转主导或者通流主导对转盘扭矩系数有着不同的影响。对比自由盘,开式转静系中静盘对扭矩系数的影响与间隙比的大小有关。分析实验数据发现最小临界间隙比以及最大临界间隙比的范围,分别为G=0.02-0.04以及G=0.06-0.08,当间隙比较小且腔内旋转主导,转盘扭矩会比对应参数自由盘模型小5%-15%,而出口封严环罩会使得转盘扭矩系数增大20%。

600MW发电机定子铁心损耗现场试验方法

发电机定子铁心是发电机的核心部件,随着大机组投产的数量增多,定子铁心出现故障的现象也越来越多,需要现场进行试验,查找故障点。文章详细介绍了在运行现场进行600 MW发电机定子铁心损耗试验的设备选择、试验接线、试验方法等,为运行单位进行现场定子铁心损耗试验提供经验。

基于力学损耗和介质损耗参数分析大型发电机主绝缘的老化特征

大型发电机的主绝缘是发电机的重要组成部分之一 ,大型发电机的可用性和剩余寿命在很大程度上取决于主绝缘的状况。目前 ,大型发电机主绝缘普遍采用环氧云母绝缘体系。针对发电机运行中主绝缘的老化情况 ,选用环氧云母体系绝缘材料 ,进行了电热应力联合作用下和热机械应力作用下的老化实验 ;采用新的分析方法———动态力学分析法测试了不同老化时间的绝缘材料的老化特性 ,并且将动态力学参数与介质损耗参数作了比较 ;