基于一种新型磁场-电路耦合法的多绕组变压器复合短路阻抗及短路环流计算

多绕组变压器在不同短路工况下存在不同的短路阻抗,称为复合短路阻抗;不同短路工况下的各绕组电流均不相同.针对复合短路阻抗与短路环流存在的计算困难和计算时间长等问题,给出一种基于新型磁场-电路耦合方法的多绕组变压器复合短路阻抗及短路环流计算方法.在建立简化变压器磁场模型,得到绕组的电感矩阵后,将电感矩阵与外围电路结合,可以很快得到多绕组变压器复合短路阻抗与相应的短路环流.以某8绕组变压器为例验证,实测值表明该计算方法计算精度高,耗时较少,具有良好的工程应用价值.

基于新型磁场-电路耦合法的集成滤波电感变压器及滤波系统仿真建模

在电路建模方面,集成滤波电感变压器缺少能完善其表达电量特性的器件,且其建模方式复杂、计算步骤和计算时间冗长。为此,提出了一种利用电感矩阵作为中间桥梁的新型磁场-电路耦合法。首先分析了集成滤波电感变压器的绕组结构;然后以求解数学模型的方式,分析了新型磁场-电路耦合法的实际数学计算过程,并列写多种工况下的变压器端口条件;最后以容量为300 k VA的舰船用集成滤波电感整流变压器及滤波系统为例,开展了仿真研究。通过对实际系统的运行测试发现,所有参数的仿真误差均在7.5%以内,所提出的方法能准确地模拟集成滤波电感变压器的实际运行状态,且耗时短、计算精度高。结果表明基于新型磁场-电路耦合法的集成滤波电感变压器及滤波系统仿真建模方法具有良好的工程应用与推广价值。

油浸式变压器三维电磁-流体-温度场耦合分析方法

提出了一种基于有限元法和有限体积法的变压器三维电磁-流体-温度场耦合分析方法。通过建立变压器三维模型,采用有限元法分析变压器内磁通密度分布,并求得变压器及绕组损耗。将变压器铁芯及绕组损耗作为热源,采用有限体积法求解变压器流体-温度场,分析变压器内部油流及温度分布,同时根据温度场结果对变压器损耗进行修正,通过迭代求解变压器流体-温度场获取变压器内部最终温度分布结果,提高求解精度。采用所提方法对35 k V油浸式变压器进行三维电磁-流体-温度场分析,将结果与经验公式的热点温度计算结果进行对比,验证了所提方法的有效性和正确性。

基于Simscape物理模型的径向-轴向混合磁轴承偏置磁场耦合分析

为探究径向-轴向混合磁轴承偏置磁场耦合效应,分析典型径向-轴向混合磁轴承的基本结构和承载力模型,然后基于Simscape参数化建模优势,建立了其Simscape物理模型;通过对比仿真结果与理论值验证了模型的准确性,最后通过修改径向和轴向偏移量,分析了各气隙位置偏置磁通密度的变化规律。结果表明:随着径向偏移量增加,与之垂直的径向方向偏置磁通密度显著减小,轴向偏置磁通密度略有增大,径向相互耦合作用较强;随着轴向偏移量增加,径向两个方向偏置磁通密度均略有增加;可为径向-轴向混合磁轴承的结构优化及转子振动控制提供参考。

基于电磁-温度耦合方法的永磁驱动器温度场分析

基于电磁-温度场耦合方法,分析了盘式永磁驱动器的温度场.基于电磁场解析计算建立了盘式永磁驱动器的电磁场解析模型,推导了涡流损耗公式.计算了热阻和散热系数,并以涡流损耗为热源,建立了盘式永磁驱动器等效热网络模型.预测随负载变化时盘式永磁驱动器的涡流损耗和铜盘温度的变化.解析结果与有限元结果比较表明:基于电磁-温度场耦合方法所建立的电磁场解析模型和温度场解析模型能快速、准确地预测涡流损耗和铜盘温度.

一种表面-内置式永磁转子同步电机三维全域温度场分析

针对表面-内置式永磁转子同步电机(SIPMSM)具有结构紧凑和功率密度高的特点,准确计算SIPMSM各部件的温度分布非常重要。采用电磁场-温度场耦合分析的方法对SIPMSM的三维全域温度场进行计算。建立SIPMSM的电磁场和温度场有限元模型,分析在同步运行速度下负载和永磁体退磁对SIPMSM三维全域温度场的影响,也分析了在额定负载下运行速度对SIPMSM三维全域温度场的影响。通过仿真与实验结果的对比分析,验证了样机模型的合理性和计算结果的正确性。

基于坐标变换辅助势的轴对称电磁场仿真

将轴对称静磁场的坐标变换辅助势法推广应用到包含绞线圈、非线性磁导率铁芯、外电路及运动耦合的轴对称电磁场有限元分析中,并通过国产低频电磁仿真软件INTESIM-Emag编程实现。数值算例表明,基于坐标变换辅助势法的技术方案可获得较高的计算精度。某轴对称电磁阀的动态性能仿真说明该方案对工程问题仿真的适用性和准确性。

基于新型场-路耦合法的分裂变压器电磁计算

基于一种新型磁场-电路耦合方法,以1.6 MVA-10/0.38 kV移相整流分裂变压器为对象,使用Maxwell-Matlab联合仿真的方法对变压器进行复合短路阻抗、移相角校核、不平衡率校核和多种工况下的运行状态等变压器参数核算。仿真结果表明:新型磁场-电路耦合方法计算移相整流分裂变压器多种参数的计算速度快、数值精确可靠。

饱和铁心型高温超导故障限流器的仿真分析

给出了饱和铁心型高温超导故障限流器(HTSFCL)的结构模型,分析HTSFCL的原理,通过数学模型计算得到短路时的瞬态电流波形。利用磁路法和三维瞬态磁场-电路耦合法分别对瞬态过程进行仿真,并与样机试验结果进行对比。仿真结果验证了两种方法的正确性。针对短路时超导线圈过电压的问题,提出了使用磁屏蔽环的方法来改善。

面向智能电网能量调控应用的超导磁储能技术:理论模型、装置特性、研究现状和应用展望

超导磁储能技术在未来智能电网的快速、高效、智能化能量调控中具有重要的应用前景。为推进此技术的实用化研究,构建了基于电路-磁场-超导体耦合分析原理的能量交互仿真模型,开发了能量交互实验测试平台,在超导磁储能系统中友好地桥接了应用超导领域和电气工程领域。在总结超导磁储能技术研究现状的基础上,提出了面向低温液氢燃料电池汽车应用、低压直流微型电网应用及未来智能电网应用的新的实用系统方案设计及可行性分析,展望了超导磁储能系统在未来智能电网的发、输、配、用电环节中的核心应用模式和重要应用前景。

旋转电机绕组磁链的三维有限元分析

针对非正弦电压供电的旋转电机稳态或动态性能仿真,提出了一种基于三维有限元分析和网格重构的绕组磁链和端部漏电感的计算方法,根据所提出的方法,计算了一种三相12/8极开关磁阻电机的绕组端部磁链,并给出了端部漏电感随转子位置和邻近绕组电流变化的曲线族。该计算方法也可用于旋转电机或其它电磁装置的三维磁链计算。具体算例说明了考虑端部漏磁场效应的条件和必要性。

一种磨粒在线监测传感器的设计及其特性分析

磨损失效占机器零件的失效形式中的 70 %以上 ,磨粒隐含着机械装备运行状态的大量信息 ,而大磨损金属颗粒是加速大型机械设备磨损的重要因素。目前 ,我国在大磨损金属颗粒在线检测研究方面还比较欠缺。本文应用电磁感应监测原理 ,设计分析了一种螺线管式磁感应大磨损金属颗粒在线监测传感器 ,并用 ANSYS电磁 -电路耦合场仿真该传感器的监测机理 ,验证了设计原理的可行性 ;确定了影响传感器性能的关键因素 ,同时确定了传感器的几组几何尺寸和性能参数 ,为该种传感器的研制奠定了良好基础。

热镀锌中频交流磁场封流温度场模拟

利用ANSYS软件对中频交流封流中锌液的温度分布进行了模拟,采用电磁-热耦合数值分析方法计算了锌液在频率为900,1200,1500Hz和电流密度为4×106,6×106,8×106A/m2条件下的温度分布,分析了锌液温度与电源频率、电流密度、通电时间的关系,结果表明,中频磁场封流过程中,锌液温度因涡流发热升高且分布不均匀,降低电流密度和频率会降低锌液最高和最低温度差和锌液的温升,但需要结合封住锌液的条件来实现中频磁场封流.

混合动力汽车用双转子电机的设计与性能分析

针对混合动力汽车中传统双转子永磁同步电机存在散热困难、动态输出性能不理想的问题,提出了一种基于双功率流定子永磁型电机的混合动力系统方案。在分析系统的工作原理和多工况模式的基础上,对双功率流电机的结构尺寸进行了设计计算。通过有限元方法对电机的重要结构参数进行了优化,对电机的磁链、反电势及电感等电磁性能进行了仿真分析。分析表明,电机结构参数和电磁参数设置合理。通过场路耦合法建立了电机驱动控制系统的瞬态联合仿真模型。仿真结果表明:该电机继承了定子永磁型双凸极电机的特点,输出转矩达到设计要求,该混合动力系统方案具有可行性。

一种无接触铁磨粒测量传感器的优化设计

针对非接触变压器结构形式的铁磨粒传感器,由于存在漏磁较大、初次级线圈的耦合系数低导致的传感器灵敏度不高等问题,为此,需要对其结构进行优化。给出了铁磨粒传感器的检测机理,分析了影响传感器灵敏度的各种参数,采用ANSYS软件对该传感器进行了磁场-电路耦合有限元仿真与分析,提出了提高传感器灵敏度的优化结构和方法。仿真和实验结果表明:优化后的传感器在体积上大幅度缩减,灵敏度显著提高。