电工钢片旋转损耗特性分析与损耗模型修正

高效、超高效电动机的设计关键是降低各项损耗。然而,无论是使用高质量的电工钢材料还是改进电机结构降低铁耗都离不开对电工钢材料复杂磁特性的准确把握。为深入研究实际工况下电工钢片损耗特性,利用先进的电工钢片旋转磁特性测量装置,研究了无取向电工钢片单位铁损特性及其与磁化方式、磁化轨迹的关系。从提高旋转损耗计算精度和工程实用性角度,提出了修正的椭圆损耗计算模型和修正的正交分解损耗模型,验证了修正模型对近乎实际工况下铁损计算的有效性。研究表明,修正的损耗计算模型降低了实施矢量磁滞模型与有限元耦合计算旋转铁耗的复杂程度,满足了工程精度要求。由于修正模型的系数充分拟合了旋转特性测量数据,所以降低了模型应用过程中对旋转磁特性测量装置的依赖,提高了模型的实用性。

铁心旋转损耗模型改进与局部损耗测试

电机定子轭部及齿根部存在大量的椭圆形旋转磁通,其产生的旋转损耗大于交变损耗,因此旋转损耗的准确计算是电机优化设计的前提和基础。该文基于德国RPT型二维旋转磁特性测量系统,测量并分析了无取向电工钢片旋转损耗特性。在研究传统Bertotti损耗三项式模型和斯坦梅兹方程计算铁耗方法的基础上,提出考虑椭圆形旋转磁化下铁心损耗改进模型,并用自制的B-H矢量传感器对一台感应电机定子铁心模型的局部损耗进行实验测试,验证了改进模型的有效性。

电工软磁材料旋转磁滞损耗测量及建模

电力变压器和电机中存在旋转铁心损耗是其损耗预测不准的主要原因之一。针对该问题,提出电工软磁材料旋转磁滞损耗测量及建模方法。首先,矢量磁滞损耗分解为切向损耗和法向损耗两部分,分别根据圆形旋转损耗和交变损耗建模。其次,对软磁复合材料和无取向电工钢片进行模型参数辨识,并比较两种材料的损耗特性和模型参数。最后,利用三维磁特性测量装置进行多种励磁模式下的损耗测量,并对比实验结果与模型预测值。结果表明,在旋转复杂激励下,所提出的模型比传统的Steinmetz模型有更高的精度。

考虑谐波及集肤效应的电工钢片旋转异常损耗计算与测量

为了准确计算电工钢片的旋转异常损耗,根据谐波分析原理对建立的电工钢叠片有限元模型进行时步有限元仿真;基于旋转铁心损耗计算模型,通过考虑涡流集肤效应对旋转损耗系数的影响结合钢片在中低频率下的损耗测试获得叠片损耗计算的关键系数,间接求得电工钢片中旋转异常损耗的计算式。利用构建的新型三维磁特性测试系统对典型电工钢叠片样品进行椭圆形旋转与交变励磁方式下的宽频铁耗实验测量,并定量地进行了对比与分析。结果表明:2种励磁方式下叠片损耗的变化规律相类似,但其椭圆形旋转各损耗都要比交变时的对应损耗大,必须认真考虑谐波、集肤效应和旋转励磁等对材料特性的影响;所计算出的旋转异常损耗也是相对较小,在1 k Hz时也未占到旋转总铁耗的5%。从而验证了所推导出的计算式和测量手段的正确性与可行性。

光纤旋转连接器

本文简单介绍了光纤旋转连接器的种类、特点、用途。重点叙述了在“单信道多模光纤旋转连接器”研制过程中遇到的技术问题和研究结果。为在双信道、多信道器件预研中提供一些参考经验。

无刷直流电机的一种新型转矩与效率优化控制

对于采用永磁体表面安装方式且气隙磁通为梯形波分布的无刷直流电机,为抑制电机转矩波动和提高电机效率,在可忽略电枢反应对电机气隙磁场影响的条件下,提出了一种新的综合考虑电机定子铜耗和旋转损耗的电机各相稳态等效电路模型,在此基础上用一种新的多目标优化控制方法来实现电机的转矩与效率控制,从而将电机的转矩波动抑制与效率优化统一到了一个框架内解决。仿真和实验结果表明:在同样的负载条件下,这种优化控制方法较两两换相方式的转矩波动小,电流有效值更小,电机效率得到了提高,当电机在非弱磁区运行时具有明显的应用优势。

高速永磁无刷直流电机铁耗的分析和计算

给出了永磁电机中铁心损耗的计算模型。该模型结合二维时步有限元法进行分析计算,考虑了实际电机运行时铁心材料中的交变损耗和旋转损耗,并对一台20000r/min的高速永磁无刷直流电机进行了分析计算,给出其不同位置的损耗密度。对计算结果和测量结果进行了分析比较,验证了此分析模型的有效性,为进一步对电机进行优化设计、减少损耗奠定了基础。

高速永磁无刷直流电动机铁耗的分析计算及实验

给出了永磁电机铁心损耗的计算模型,该模型结合二维时步有限元法进行分析计算,考虑了实际电动机运行时铁心材料中的交变损耗和旋转损耗,并对一20 000 r/min的高速永磁无刷直流电动机进行了分析计算,给出其不同位置的损耗密度。最后对计算结果和测量结果进行了分析比较,验证了此分析模型的有效性,为进一步对电动机进行优化设计、减少损耗奠定了基础。

高速储能永磁无刷直流电动机铁耗研究

高速电动机中,随着铁心内磁场变化及频率增大,铁耗也在增大。给出了永磁电机铁心损耗的计算模型。该模型结合二维时步有限元法进行分析计算,对一台20 000 r/m in的高速储能永磁无刷直流电动机进行了分析计算,给出其不同位置的损耗密度;最后对计算结果和测量结果进行了分析比较,验证了此分析模型的有效性。研究为进一步对电动机进行优化设计和减少损耗奠定了基础。

Evaluation of Hydroabrasion in a Slurry Tank

A slurry erosion tank test rig was designed and built to investigate the erosion rates of different materials and effects of the influencing parameters on material loss and erosion profiles. A CFD （computational fluid dynamics） tool is applied to study the flow impact velocity, solid concentration and particle size effects on the erosion rate of sample plates in the liquid-solid mixture in a cylindrical tank. The MRF （multiple reference frames） method is applied to model the rotating parts inside the tank. The flow behavior and liquid-solid interactions in the slurry tank test rig are simulated and the results are validated with the experimental data. It was approved that changing the height and diameter of each rotating zone （MRF zones） have a negligible effect on simulation results. It was observed that the erosion mass losses are increasing with increase in flow velocity and sand concentration. Both variations can be predicted with a logarithmic dependence of mass loss to rotational velocity and sand concentration. The increase in erosion rate by increase in particle size was also observed for three various particle size distributions.

基于空载试验估计更新改造感应电机效率的一种新技术

感应电动机是工业中应用最广泛的。在工业化国家中被利用的总能源中，感应电动机所利用的占了的三分之二，因此，对导致全球环境问题带来影响，表现在温室气体的排放圆。加拿大和美国有几家公用事业部门采取了干预措施实施需求管理计划嘲，以减少温室气体的影响和向如此庞大数量的电机供应电力的成本。更新改造电机或任何现有电动机效率的精确估算对于工业中的节能、审计及管理是至关重要的。满载和部分载荷效率可以通过使用功率计测定，这种方法是非常昂贵的，只在装备精良的实验室中才具备条件。在该领域中寻找一种成本低廉且便于操作的效率评估程序是非常重要的。本文提出了一种估算更新改造感应电动机满载效率的方法，可以成功地应用在电动机服务中心。只需要一个直流试验（包括定子绕组低温试验），铭牌的详细说明和空载输入功率、电压及电流的RMS（均方根）读数。本研究目的在于开发一个可以很容易应用于任何一个电动机服务中心的感应电动机效率评估算法。为此，研究小组决定去北美的一些服务中心做一次技术考察，然后确定在这样的工作间可用的设备以及设计一个算法，用来匹配这些车间的技术环境。所提出的效率评估算法从直流试验开始，来获得定子绕组的冷态直流电阻。同时应该测量冷态定子绕组的温度。定子绕组直流电阻和相应的温度是这种算法中要被用到的最基本的值。下一步是读取和记录铭牌数据。然后，电机应空载运行，轴上不带负荷，接下来读取和记录输入电压、输入电流和输入功率的均方根值。上文提到的值将被输入到基于电子表格形式的友好使用界面的软件，目的在于处理必要的计算和提供估算的效率值的直观图表。使用Visual Basic编程设计该软件。计算是基于一个重要的假设：无论是在空载或是满载的条件下机械转动损耗都被认为是相同的值。提出该假设是因为仅在一个空载运行电压下使用所提出的技术时没有办法区分摩擦带来的铁心损耗和风阻损耗。杂散负载损耗和满载温度是基于IEEE Std．112^TM-2004和IEC 60034-2-1公式假定的。七个不同额定功率（3．150hp）的感应电动机使用该技术进行效率评估试验。将七个电机的效率的估算值与测量值进行比较，最大偏差为1．679％，最小偏差为0．361％。针对与测量值存在1．679％偏差的问题进行了研究，发现杂散负载损耗和满载温度这两个假定值对该技术的准确度有很大的影响。使用杂散负载损耗和满载温度的测量值而不是假定值，其估算效率的精度发生了很大的差异。通过使用测量值，七个被试电机的最大偏差成为0．49％，最小偏差为0．09％。魁北克水电公司是北美最大的电力公司之一，为该研究提供了极有价值的大量的额定功率范围为1—500M的感应电动机的数据库。另一组数据是来自加拿大BC水电站。数据已经应用在软件中。192台感应电动机的实验和现场测试显示出非常满意的效果。该评估软件正在接受几个加拿大的电力公司的测评。