基于热-磁-固耦合的圆台薄壳应力与变形分析

针对导电圆台薄壳热磁弹性问题,建立在电磁场、温度场和机械场作用下的基本方程。经过变量代换,得出具有8个基本未知量的非线性偏微分方程组。对于导电圆台薄壳,分析其温度场,导出温度场积分特征值。利用New Mark稳定有限等差式和准线性化方法,给出了可以应用离散正交化法求解的标准型方程组,得到该问题的数值解。通过实例计算,得到了圆台薄壳应力、温度及变形随外加电磁参量的变化规律。结果表明,改变电、磁、力场的参数能够实现对圆台应力、应变、温度的控制。研究结果可为此类问题的进一步研究提供理论参考。

基于磁-固-路双向耦合的电机电磁振动分析方法

电机的电磁振动是由电机的电磁场与结构场之间的相互作用产生的,研究电机的电磁振动就必须考虑这种磁-固双向耦合的影响。结合电机驱动与控制系统,提出了一种磁-固-路双向耦合的电机电磁振动分析方法。首先建立了电机转子及定子在磁-固双向耦合条件下的动力学模型,基于场路耦合方程建立了电机驱动与控制系统和电磁场之间的联系。然后提出了电机电磁振动的磁-固-路双向耦合循环迭代方法,分析了多场路双向耦合分析中需要解决的关键问题。接着提出了一种多场耦合分析的节点标记方法,实现了电机电磁场与结构场间数据的快速、准确传递和交换。最后以一台1 MW-4极72槽永磁同步电机为例,进行了电机振动的分析及试验测试,对电机电磁振动磁-固-路双向耦合循环迭代分析方法的可行性和准确性进行了验证。结果表明,提出的节点标记及磁-固-路双向耦合循环迭代分析方法能够实现不同场网格节点间信息的准确传递,能考虑转子偏心、结构、轴承、驱动及控制系统等对电机电磁振动特性的影响,为精确预测电机的电磁振动和噪声提供了一种可行的方法。

支撑失效对变压器绕组短路动力学特性的影响

本文中作者以110kV电力变压器为例,结合理论分析和有限元方法对考虑局部支撑失效影响的变压器绕组短路动力学特性进行了数值仿真研究,建立了短路条件下的变压器绕组电磁-结构耦合动力学分析模型,并利用三维有限元方法计算了短路电流作用下漏磁场与电磁力分布。对不同垫块、撑条支撑失效情况进行了模拟,比较分析了局部支撑失效对绕组幅向和轴向振动位移特性。结果表明:支撑失效后的绕组局部线饼位移都出现了剧烈显著变化,相比正常绕组的最大振动位移增加168%,将为研究真实工况下的电力变压器绕组变形以及短路动力学关联特征提供重要参考。

分数槽集中绕组永磁同步电机电磁振动分析

以一台48槽44极分数槽集中绕组永磁同步电机为例,理论分析了其电磁力波的频率、幅值、阶数和来源,并利用有限元建立了电机的磁固耦合仿真模型,得到了电机的电磁振动频谱特性。通过振动实测结果验证了理论分析和有限元结果的正确性,为分析分数槽集中绕组永磁同步电机电磁振动机理和抑制电磁振动提供了参考依据。

中型高压电机轴径向混合通风结构的强化散热特性模拟

为了提升电机的通风冷却性能、降低其运行温升,以一台400 kW中型高压电机为例,采用轴径向混合通风结构,通过磁-流-固耦合模拟研究整体电机稳态条件下温升影响规律,提出温升均匀性系数对两种通风结构的冷却效果进行量化评价。研究结果表明:相对于轴向通风结构,混合通风结构温升分布更加均匀,在电机内层和外层绕组温升均匀性系数分别提高了85.78%和6.23%;进一步探讨了径向风道高度及数量对电机温升的影响,径向风道高度为6 mm、径向风道数量为13个时冷却效果最好。