磁悬浮隔振器动态电磁力实验与建模

磁悬浮隔振器的核心部件是电磁作动器,得到其输出电磁力与线圈电流及气隙之间的模型对实现磁悬浮隔振器的主动隔振有着重要的意义。实际系统中,磁悬浮隔振器运动频率对电磁力模型参数有较大影响,为了得到比较精确的符合实际的电磁力模型,对原有模型进行了修正,给出了新的考虑频率因素的修正模型;并且设计了基于MTS809的动态电磁力实验建模方案,直接根据电磁力实时测量数据辨识得到动态电磁力修正模型,而不需要对磁路进行任何假设。实验结果表明,该方法建立的电磁力修正模型更符合实际情况。

汽轮发电机三相突然短路故障转子动态电磁力计算

三相突然短路是汽轮发电机的严重故障之一,对转子造成很大的电磁冲击力,甚至引起机械疲劳的转子表面龟裂。因此,掌握三相突然短路时汽轮发电机转子铁心电磁力的分布特点并找出电磁力集中的位置是优化设计转子铁心结构的重要前提。首先建立了汽轮发电机三相突然短路的场-路耦合仿真模型,然后以一台600 MW汽轮发电机为例,计算了三相突然短路过程,最后获得了转子齿顶和转子齿壁上电磁力的分布与动态变化规律,并与额定工况进行对比,找到了电磁力集中的位置。该研究为汽轮发电机转子铁心结构的优化设计提供了理论参考。

大型核电汽轮发电机非全相运行转子动态电磁力分析

为了分析计算发电机额定并网运行时变压器高压侧一相断开的非全相工况下汽轮发电机转子动态电磁力的分布规律,以容量为1407MV·A核电汽轮发电机为例,建立动态分析的单机无穷大系统的场!路!网耦合时步有限元模型。进而分析转子二维截面上的磁场分布情况,并结合麦克斯韦应力法,计算发电机非全相工况下汽轮发电机转子齿顶、齿壁上各关键点动态电磁力。将计算结果与额定并网工况下的结果进行对比分析,得出一些有价值的结论。最后,提取气隙磁场变化特征,得到转子径向与切向电磁力波变化规律,结果表明非全相运行时,转子受到的反向电磁力波动较大。该研究为汽轮发电机转子铁心结构的优化设计提供了理论参考。

同步发电机定子绕组匝间短路时转子动态电磁力计算

为准确地分析定子绕组匝间短路后同步发电机转子铁心电磁力的分布特点和变化规律,建立了同步发电机内部短路场路耦合模型,并结合麦克斯韦应力法,对一台1 400 MW半速汽轮发电机转子齿顶和齿壁动态电磁力进行了计算。经分析得到:在短路环电流的影响下,转子齿顶和齿壁局部电磁力突增,且最大电磁力集中在磁极两侧边缘处和槽口位置。随着短路匝数的增加,齿顶和齿壁局部电磁力的最大值小幅增加。该文为全面了解匝间短路对同步发电机的威胁和转子结构的优化设计提供了相应的理论依据。

中性点侧小匝数相间短路下水轮发电机铁心动态电磁力

针对定子绕组中性点侧小匝数相间短路易形成发电机的主保护死区的问题,为防止故障进一步扩大造成机组严重损坏,采用机电融合的故障诊断方法以实现对主保护死区下短路故障准确及时地检测势在必行。建立了可准确模拟短路位置的同步发电机内部故障场路耦合模型,计算了某电站300MW水轮发电机中性点侧小匝数相间短路时的故障电流和气隙磁场,并结合麦克斯韦应力法计算了齿部动态电磁力的分布情况,找到了定子齿部电磁力的集中位置,揭示了动态电磁力随时间的变化情况和空间的分布规律。该文为水轮发电机铁心结构的优化设计和多源故障信息融合的故障诊断方法提供理论依据。

水润滑轴承加载装置电磁力动态变化机理研究

针对电磁加载装置电磁力在动态载荷模拟试验中的不稳定现象,为了给水力机械中的水润滑轴承性能研究提供准确载荷,电磁力动态变化机理需深入研究。首先,通过理论推导得到了电磁加载装置电磁力动态变化数学模型;其次,建立了电磁加载装置物理模型并进行有限元分析,获得了电磁力、磁阻力矩与磁通密度等参数的变化规律;最后,进行了电磁加载装置电磁力动态试验测试。理论、仿真与试验测试对比分析结果表明:电磁力动态变化与轴转速变化、轴偏心密切相关;轴转速升高,电磁铁表面涡流与集肤效应逐渐增强,加载盘表面磁阻增大,电磁力逐渐减小;轴偏心会引起轴与电磁铁间隙变化,从而导致电磁力变化;在0.5~1.5 A电磁铁电流激励下,轴无偏心与存在偏心时,电磁力仿真与试验结果的最大误差分别为6.8%,6.1%。

高速电主轴动态非接触电磁加载研究

针对高速电主轴接触式加载存在结构复杂、磨损及振动大等问题,提出一种非接触式电磁加载方法。该方法中动态电磁力可模拟主轴实际切削力载荷,实现高速电主轴动态非接触加载。利用电磁理论建立了非接触电磁加载模型,分析了电磁力的影响因素。解决了实现电磁加载的关键技术,并完成加载实验台整体设计。在转速为9 000r/min、励磁电流为40mA的加载条件下,针对170MD18Y16型磨削电主轴进行了动态加载实验,并对比了励磁电流和转速变化时动态电磁力的理论和实测值。结果表明,动态加载理论值与实测值变化一致,二者误差较小,验证了动态非接触电磁加载方法的有效性,且改变励磁电流和转速可实现不同条件的加载。

涡旋压缩机轴向动态密封双提前量跟踪方法研究

为改善涡旋压缩机的轴向力动态平衡状况,进而改善涡旋压缩机的动态密封状况,针对其中的电磁力机构,对涡旋压缩机轴向动态密封双提前量跟踪方法进行了研究。首先,在提前跟踪PID动态电磁力控制方法基础上,对单提前参数PID最优提前量平衡效果的不足及其原因进行了分析;其次,对原误差方差指标的缺陷,以及用累积误差评价来平衡误差的特点进行了分析,提出了累积误差结合误差方差的协同评价指标;然后,分析了系统所需的最优平衡效果,并根据跟踪的评价方法,给出了基于双提前量跟踪的自适应轴向动态密封算法;最后,搭建了电磁机构和控制系统实验平台,对该控制方法进行了实验验证。研究结果表明:最优提前步数量随着跟踪频率的变化而变化;不同跟踪频率所需的最优提前跟踪量由双提前量步数搜索算法来确定;采用双提前参数的动态电磁力控制方法可使涡旋压缩机获得更好的轴向动态密封效果。