汽轮发电机励磁绕组短路及伴随故障不平衡电磁力分析

结合汽轮发电机在实际运行中较为常见的励磁绕组匝间短路故障以及伴随的振动问题,在准确搭建汽轮发电机物理模型基础上完成了有限元仿真。分析了励磁绕组匝间短路位置、短路程度对转子所受不平衡电磁力的影响。研究了转子动偏心故障下偏心程度及偏心角度对转子不平衡电磁力的影响。同时考虑两种故障,计算了转子所受不平衡电磁力,得到了双重故障下的汽轮发电机转子受力特征以及变化规律,为研究发电机转子在多源应力作用下的振动规律及故障诊断提供了可行路径。

转子绕组短路故障时发电机转子不平衡电磁力分析

转子绕组短路是发电机常见的电气故障之一,将导致转子振动,危及电机和系统的安全。为了深入分析转子绕组短路故障引起转子振动的成因,提出了一种转子绕组短路故障时转子不平衡电磁力的磁动势叠加计算方法,同时改进了现有的等效磁通计算方法。然后以某火力发电厂QFR—400—2—20型发电机转子绕组短路故障为工程背景,分别利用等效磁通计算方法和磁动势叠加计算方法分析计算了不平衡电磁力,指出由于等效磁通计算方法没有考虑短路位置对不平衡电磁力的影响,当靠近转子横轴的槽绕组短路时,计算得到的不平衡电磁力大于利用磁动势叠加计算方法计算得到的不平衡电磁力。

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。

轮毂电机不平衡电磁力对车辆垂向振动影响的分析

为研究轮毂电机偏心对车辆垂向振动的影响,首先建立1/4车辆垂向振动模型;然后建立偏心引起的不平衡电磁力模型,仿真分析轮毂电机的不平衡垂向电磁力,研究电机偏心引起的垂向振动;最后通过仿真和实验得到轮毂电机驱动的电动汽车在不同偏心时,在不平衡电磁力和路面输入双重激励下的垂向振动情况,分析不平衡电磁力对车辆垂向振动的影响。仿真和实验结果表明,轮毂电机偏心引起的振动会随着偏心距和轮毂电机转速增大而增大,最大车速80 km/h下,0.12 mm偏心轮毂电机比0.1 mm偏心轮毂电机振动加速度峰值增加了36.1%,均方根值增加了15.4%。

轮毂电机不平衡电磁力对车轮定位参数的影响

轮毂电机驱动电动汽车将电机、减速机构和制动器等高度集成于车轮内。不同路面激励下的轮胎跳动、载荷不均和轴承磨损等造成电机气隙沿圆周分布不均,其所产生的不平衡电磁力将会通过减速机构或直接传递给车轮,对车轮定位参数产生一定的影响。针对上述问题,本文中以一款无减速机构轮毂电机驱动电动汽车为对象,在建立其传动系动力学模型、双横臂悬架动力学模型和轮毂电机不平衡电磁力数学模型的基础上,深入分析了不平衡电磁力对车轮各定位参数的影响规律。结果表明:气隙不均匀引起的作用到车轮上的不平衡电磁力对车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角和车轮前束均有不同程度的影响,各定位参数变化量的幅度和均方根值均随电机气隙不均匀程度的增大而增大,其中,车轮外倾角、主销内倾角和车轮前束受Y方向不平衡电磁力的影响较大,而主销后倾角则对X方向不平衡电磁力较为敏感。

某水轮发电机组不平衡电磁力的计算

不平衡电磁力是影响大型水轮发电机组安全、稳定运行的重要因素之一 .对五强溪 4 #机组的不平衡电磁力及电磁刚度进行了计算 。

制冷压缩机电机转子不平衡电磁力计算与改善

在旋转式压缩机的装配过程中,电机一般采用悬臂梁式安装方式,会造成转子偏心,电机磁路不对称,产生不平衡磁拉力,进而导致电机转子与定子相互碰撞。以某型号压缩机为例,根据麦克斯韦应力张量法与交流电磁铁理论,建立了电机径向不平衡电磁力计算模型,采用有限元Ansoft Maxwell软件进行仿真。并将径向不平衡电磁力的计算结果输入到有限元软件,根据模拟结果,提出将定子向下移动5 mm的改善方案。经过后期试验验证,改善后的电机不仅不平衡磁拉力有所减小,而且压缩机主要工作性能不会降低。

轮毂电机气隙偏心下不平衡电磁力与转子系统振动特性分析

相对于传统电机,轮毂电机在电动车行驶过程中,由于路面激励等外界因素的作用,定转子之间会更容易产生偏心,造成轮毂电机气隙不均匀而产生不平衡磁拉力,影响轮毂电机的运行。以一种表贴式永磁同步轮毂电机为研究对象,建立等效的转子动力学模型。通过解析计算和Maxwell Ansoft软件分析了气隙偏心下轮毂电机电磁力的变化情况,并将不平衡电磁力带入等效转子系统运动方程,运用隐式Newmark积分法对转子系统在不平衡电磁力、质量偏心和初始误差偏心影响下的动力响应进行计算。结果表明:气隙偏心会产生特定频率的不平衡磁拉力,增大质量偏心会减轻不平衡磁拉力对转子系统的影响,并且初始位置误差偏心会使转子轴心朝偏心方向偏移,并会与重力相互作用。研究结果可为分析电动车用轮毂电机定转子的振动和后续的控制奠定基础。

等效法在水轮发电机电磁力不平衡问题中的应用

水轮发电机电磁不平衡问题常造成机组转子电流增大、绕组温度升高、机组振动增大、轴承损伤,检修周期缩短等问题,影响发电机组的安全运行;而处理此类问题时常需要对机组进行大修,甚至需要计划外停运机组,并且维修工程量大、工期长、成本较高。本文通过原理解析及实例介绍,阐述了应用等效法思路在发电机转子进行配重以此平衡发电机电磁力的可行性,在工程实践中可起到降低机组计划外停机概率,延长机组大修周期,降低电站管理成本的效果。

轮毂电机电动汽车空气悬架阻尼GA-LQR控制研究

针对轮毂电机驱动电动汽车因电机内部不平衡电磁力引起的负面振动加剧等问题,提出一种基于遗传算法的线性二次型调节器(GA-LQR)的空气悬架阻尼控制方法。建立包含轮毂电机和空气悬架系统的轮毂电机驱动电动汽车8自由度半车动力学模型,并进行实车试验验证模型;仿真分析路面激励和不平衡电磁力两者对电动汽车垂向振动的影响;根据最优控制理论提出LQR控制策略,并通过遗传算法对LQR控制中的加权矩阵Q和R进行全局搜索优化,构建了GA-LQR阻尼控制器。仿真结果表明:相较于被动悬架和LQR控制的空气悬架,基于GA-LQR控制的空气悬架对电动汽车各评价指标的改善效果明显,可有效抑制轮毂电机因偏心引起的不良振动,极大地提高车辆的乘坐舒适性。

转子匝间短路时汽轮发电机不平衡特性的分析

针对汽轮发电机转子匝间短路故障难以早期识别的问题,理论分析了该故障引起的定子并联支路不平衡电压和转子不平衡电磁力。通过有限元分析软件Ansoft建立了一台发电机的二维瞬态模型,并应用此模型进行仿真计算,得到正常和几种不同转子匝间短路故障情况下的不平衡电压曲线,并利用麦克斯韦应力张量法得到以上各种情况下的不平衡电磁力曲线。对各条曲线进行比较和频谱分析,得到不平衡特性与槽内短路位置、槽内短路匝数和故障槽位置之间的关系,为该故障的识别甚至定位提供了有力的依据。

水电机组在转子偏心影响下的非线性电磁振动分析

介绍了水轮机组发电机转子在转动过程中的三种偏心:静偏心、振动偏心和转动偏心,建立了转子在不平衡电磁力作用下的非线性振动微分方程。采用数值方法分析了转动偏心和静偏心对轴系电磁振动特性的影响,结果表明,这两种偏心与电磁力呈非线性关系,随着偏心的增大使不平衡磁拉力作用不断加强,机组的横向振动固有频率有所降低,转子和转轮的振幅不断增大,倍频共振时的振幅也显著加大,转子系统展现出非常复杂的非线性动力学特征。

同步调相机极限工况下典型磁场不对称故障安全风险

同步调相机典型磁场不对称故障下,由强励所形成的不平衡力和跳机风险升高。首先,分析转子动偏心和转子绕组匝间短路等典型故障对调相机磁场的影响机理;然后,借助气隙磁导法推导得到转子承受的不平衡磁拉力表达式,分析强励对不平衡电磁力的影响规律;最后,在一台大型同步电机上进行有限元电磁暂态仿真,模拟动偏心和转子绕组匝间短路故障,分别在调相正常励磁和强励工况下提取了转子所受不平衡电磁力,评估机组在强励状态下发生跳机的可能性。结果表明,强励状态下,调相机组由动偏心故障产生的不平衡磁拉力不会引起机组的剧烈振动,而转子匝间短路故障产生了较大的不平衡磁拉力,可能导致机组跳机。

极端不利工况下汽轮发电机励磁绕组短路故障危害性评估

针对存在励磁绕组匝间短路故障的汽轮发电机组,分析了励磁绕组匝间短路故障对汽轮发电机主磁场中相关谐波含量的影响,指出了强励极端工况下造成的发电机气隙磁场畸变程度更为严重。随后以一台300 MW汽轮发电机为例,通过有限元电磁暂态仿真,分别在发电机空载工况和额定负载工况下模拟了不同程度的励磁绕组匝间短路故障,分析了空载误强励、额定负载误强励以及电网不同程度三相短路引起的强励等三种典型工况的定子绕组环流和不平衡磁拉力,确定了对发电机危害最大的强励状态。该研究可以为带病运行的汽轮发电机提供安全风险评估和维修决策支持,也反映出安装高灵敏度的励磁绕组匝间短路在线监测装置的必要性。

轮毂直驱空气悬架系统垂向动力学特性分析

针对轮毂直驱电动汽车簧下质量较大和电动机不平衡电磁力的问题,进行了轮毂直驱空气悬架(hub direct drive air suspension,HDD-AS)系统垂向动力学特性分析.构建了轮毂电动机与带附加气室空气悬架耦合模型,当轮毂直驱空气悬架系统在路面随机激励与电动机不平衡电磁力耦合作用下,附加气室容积和阻尼系数改变时,分析了电动机偏心距、电动机不平衡电磁力、簧上质量加速度、悬架动行程、轮胎动载荷和簧下质量加速度均方根值的变化规律,研究了附加气室容积和阻尼系数变化对电动机偏心距、簧上质量加速度、悬架动行程、轮胎动载荷和簧下质量加速度的频域影响.结果表明:附加气室容积和阻尼系数的变化对轮毂直驱空气悬架系统悬架性能和轮毂电动机振动具有较大的影响.