分数极路比绕组形式对可变速抽蓄电机电磁激振力的影响

可变速抽蓄电机定子分数极路比绕组可以解决机组转速、容量、出口电压不匹配问题,但不同的绕组排布也会导致各支路的磁动势不对称,从而影响电机的电磁激振力。为了研究分数极路比绕组形式对可变速抽蓄电机电磁激振力的影响,推导了适用于不同分数极路比绕组形式的可变速抽蓄电机定子磁动势和电磁激振力的解析计算公式,以336 MW的可变速抽蓄电机为例,综合考虑磁动势不对称度、磁动势幅值、相位偏差和短距系数,获得不同分数极路比绕组形式对磁动势和电磁激振力的影响规律,进而建立了基于有限元的可变速抽蓄电机电磁激振力模型,计算了不同分数极路比绕组形式下可变速抽蓄电机电磁激振力,并进一步研究了支路环流对电磁激振力的影响。结果表明,合理的分数极路比绕组排布能有效削弱电磁激振力,且采用节距为14-15-16的不等节距分数极路比绕组方案能最小化环流的影响。研究结果可为可变速抽蓄电机的国产化研制提供技术支持。

永磁同步电动机永磁体故障下电磁振动特性研究

针对永磁同步电动机永磁体缺失对电磁振动的影响,分析了永磁同步电动机永磁体、绕组电流基波和绕组电流谐波共同作用下的磁动势分布情况,建立了电机永磁体缺失下的径向电磁力解析分析模型,分析了电机正常状态和永磁体缺失故障下的电磁力特性。搭建了电机永磁体缺失故障时电机本体和变参数矢量控制的联合仿真模型,分别仿真验证了永磁同步电机无故障和故障时三相电流和径向电磁力的特性变化。结果表明:故障状态下电机定子绕组电流基波幅值大于无故障时的基波幅值,两种状态下绕组电流的频率成分相同;正常状态下电机的径向电磁力阶次主要为电机极数2 p的整数倍,故障下电机会附加产生低阶的径向电磁力;正常状态下径向电磁力的主要频率为电源频率f_(1)的偶数倍,电机发生永磁体缺失故障后原有阶次的电磁力频率成分不会发生变化,故障状态下新出现的阶次为r_(1)的低阶电磁力的主要频率成分为(2k±r_(1)/p)f_(1),k=0,1,2,3,…。

考虑触头间电流收缩影响的低压塑壳断路器中电动斥力分析

基于电流-磁场-电动斥力之间的方程,并考虑铁磁物质的影响,应用三维有限元非线性分析,对比分析分别用Holm公式和引入圆柱导电桥模型考虑由于触头间电流收缩产生的Holm力计算方法。结果发现,虽然两种方法计算出的电流和磁场分布完全不同,但是当电流在10kA以下时力的计算结果误差不超过10%。并用拉压传感器对电动斥力进行了实验测量表明计算方法和结果是正确的。

低压塑壳断路器中电动斥力的三维有限元非线性分析与实验研究

电动斥力的计算对低压塑壳断路器(MCCB)的设计有重要意义。基于电流一磁场一电动斥力之间的方程,并考虑铁磁物质的影响,应用三维有限元非线性分析,引入圆柱导电桥模型作为接触点模拟触头问的电流收缩,统一计算触头间的Holm力和动导电杆上的Lorentz力。耦合电路方程,并以动触头上的预压力为约束通过迭代运算,从而确定动触头的打开时间。分析了五种不同结构的MCCB,并对电动斥力和触头打开时间进行了实验研究,结果表明,该方法是有效的,可用于MCCB新产品触头系统的设计。

触头间电动斥力的三维有限元分析

触头间电动斥力的大小对于开关电器的设计是很重要的。基于电流-磁场-电动斥力之间关系的方程,应用三维有限元分析,引入圆柱导电桥模型作为接触点模拟触头间的电流收缩,从而计算出作用在触头上的电动斥力。结果表明,电动斥力与导电斑点情况和触头形状有很大关系,同时,利用这种方法计算电动斥力是有效的。

用三维有限元方法研究影响框架断路器电动斥力的因素

触头系统上电动斥力的计算对框架断路器(ACB)的设计有重要意义。为克服传统定性分析的缺点,提出一种定量分析的方法来研究影响框架断路器电动斥力的因素。该方法基于电流-磁场-电动斥力之间的方程,并考虑了铁磁物质的影响,应用三维有限元分析,首先研究了框架断路器通过恒定电流各动触头片电动斥力的大小及分布特点,然后分析了动触头并联支路数及转轴位置对电动斥力的影响,同时还研究了软联接对电动斥力的影响。计算结果可为ACB新触头系统的设计提供参考。

动磁式永磁无刷直流直线电机的齿槽力最小化

为提高永磁无刷直流直线电机的性能,必须研究减小其齿槽定位力(齿槽力)的技术措施。根据电磁弹射系统需要推进大质量载荷的要求,提出了1种大推力的动磁式永磁无刷直流直线电机模型。用有限元方法计算了磁极端部与定子齿槽相互作用形成的3种齿槽力分量,由傅里叶变换得到了各分量的功率谱。在对各分量进行频谱分析的基础上得出了产生齿槽力的主要原因是电机推力的二次谐波这一结论,提出了优化磁极宽度以减小齿槽力的方法。对优化设计后的电机模型进行了有限元计算和频谱分析,分析显示该电机模型推力的二次谐波已被大大削弱。计算了不同磁极宽度情况下的电机推力,结果表明采用该方法可以有效减小电机的推力波动。

永磁无刷直流直线电机齿槽力补偿控制研究

永磁无刷直流直线电机的齿槽定位力对其低速性能影响很大,而单纯的设计方法不可能完全消除齿槽力的影响,为此,必须在控制系统中对齿槽力进行补偿。针对包含齿槽力模型的理想电机控制系统进行了理论分析,指出通过引入位置反馈环节可以消除齿槽力的不良影响。利用有限元分析方法计算了电机的推力和齿槽力波形,验证了低速条件下推力波动主要由齿槽力引起,并说明可以通过位置反馈来补偿推力波动。最后,提出将一个齿槽力周期分为多个区间,然后分段进行线性补偿的简易控制方法。该方法无需高精度的定位装置和复杂的控制算法即可实现对电机齿槽力的补偿,实验结果表明,所提方法能够有效抑制电机的推力波动。

基于Ansoft的交流电磁铁吸力特性研究

以吸入式交流电磁铁为研究对象,使用有限元分析软件Ansoft对交流电磁铁的电磁吸力特性进行仿真研究,深入分析分磁环对电磁吸力的影响、电磁铁平均吸力的变化趋势及影响因素以及电磁铁工作过程中各部分产生的涡流对电磁力的影响,并针对仿真计算结果与实验结果进行对比分析。

配电变压器绕组轴向短路电磁力分析

建立了计算短路电流的三维暂态场路耦合模型,对短路电流和轴向短路电磁力进行了比较分析。

电磁永磁混合结构排斥力的特性

在永磁体上加上螺线管的这种结构称为电磁永磁混合结构,这种结构可以调节部分磁场强度,从而调节所受力的大小。本文对混合结构与单体永磁体之间产生的排斥力分别进行了等效计算法和数值计算法计算,并进行了比较,结果表明等效计算法虽简单、易理解,但它是基于磁路的计算,因此计算误差太大。而数值计算法中的有限单元法虽繁锁,但它是其于有限元件分析,精确可靠。并利用ANSYS分别对混合式和纯电磁铁进行有限元分析,通过对比证明了混合悬浮系统在排斥力方面的优越性。

桥式双断点塑料外壳式断路器磁场分析

利用三维有限元方法对4种不同结构的桥式双断点塑料外壳式断路器进行了磁场分析,比较了4种结构触头间的电动斥力、吹弧磁场分布以及电弧受到的磁吹力。研究结果可为桥式双断点塑料外壳式断路器的设计和优化提供参考。

超导电力装置电流引线迫流冷却传热分析

超导电力装置中连接低温磁体与室温电源的电流引线是整个系统漏热的主要来源。为减少系统漏热,有必要对电流引线进行热损耗分析。本文应用有限元法对超导储能系统中的35kV/2kA电流引线进行漏热分析和优化设计,并研究了对引线采用氮气迫流冷却时的传热问题。在利用传统方法得到电流引线初始取值范围的基础上,采用有限元法对自冷条件下的电流引线进行电热耦合分析,得到最小漏热目标下电流引线的长横比。接着分析了氮气迫流冷却条件下电流引线与氮气的共轭传热问题,得到铜引线的温度分布及氮气流速、换热系数与出口压强之间的关系。分析结果为确定真空泵的运行参数提供了依据。

次级粘合薄磁的直线平板电磁阻尼器研究

为了在不改变阻尼器尺寸、形状、永磁体型号以及次级金属板材料的情况下提高阻尼力,提出了一种在次级粘合一块薄磁的方案。以一个典型的直线平板电磁阻尼器为例,利用有限元分析软件,对其气隙磁场、阻尼力以及轭板外环境磁场进行了仿真分析。仿真结果表明,次级粘合薄磁后,其x方向(次级运动方向)的阻尼力显著提高,z方向的平均阻尼力不足x方向的1%。铁磁材料轭板减小了初级永磁体外侧磁阻,降低了阻尼器外部漏磁。同时,铁磁轭板在初级磁场中被磁化,增加了阻尼器边缘磁感应强度,同样有利于提高次级在此处的阻尼力。

基于谐波注入的永磁直线同步电机齿槽定位力补偿

针对高精度直接驱动的永磁直线同步电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,PMLSM)伺服系统,研究其磁链谐波产生的齿槽定位力对系统伺服性能的影响,在利用有限元对PMLSM进行建模的基础上,对齿槽定位力的变化规律进行分析,通过傅里叶级数拟合得到齿槽定位力变化曲线,提出了一种新型的采用电流谐波注入法补偿齿槽定位力的控制策略,即通过注入谐波电流产生的推力抵消因磁链谐波引起的齿槽定位力,以达到补偿的目的,最后,搭建以DSP2812为核心的控制平台,通过实验实现了该控制算法,实验结果表明,该控制方案有效抑制了齿槽定位力引起的PMLSM伺服系统的推力和速度波动。

基于Halbach阵列的斥力型磁悬浮模型有限元分析

针对传统斥力型磁悬浮系统永磁部分磁密利用率低、悬浮高度不高、悬浮力小等问题,引入Halbach永磁阵列,对传统模型进行改进,其主要思想是在不改变模型材料与尺寸的前提下,将传统模型底部主磁环设计为Halbach阵列,利用Halbach阵列单边磁场的特点,提高底部主磁环的磁场利用率。分析结果表明,Halbach斥力型磁悬浮模型的磁场分布强度比传统模型大将近2倍;对于相同的悬浮高度,Halbach阵列结构模型的悬浮力明显高于传统模型,悬浮高度越低,二者的差异越大;对于同样重量的悬浮物,Halbach阵列结构可以获得更大的悬浮气隙。研究结果为斥力型磁悬浮模型的结构尺寸优化和悬浮控制提供依据。

基于ANSYS有限元法的接触系统电动力分析

继电器接触系统电动力主要由触头的HOLM力和导体的洛伦兹力组成。在冲击电流试验中,触头是否因电动力作用而斥开是考核电能表用磁保持继电器安全性和稳定性的重要标准。首先通过有限元法结构分析,计算动静触头的接触半径,再通过耦合场分析计算接触系统各部件的电流密度分布和磁场分布,进而求解出电动力。对不同触头压力和不同短路电流下的电动斥力进行了计算与分析,并研究了接触系统各部件对电动力的影响,为接触系统的改进提供基础。

万能式断路器中电动斥力的三维有限元非线性分析

触头系统上电动斥力的计算对万能式断路器(ACB)的设计有重要意义。基于电流磁场电动斥力方程,应用ANSYS进行三维有限元非线性分析,计算了万能式式断路器通过恒定电流时的电流磁场分布,以及各个动触头片上电动斥力的大小。

油阻尼断路器触头间电动斥力分析

描述了利用三维有限元软件对油阻尼断路器触头系统的分析方法。利用电-磁耦合分析,对触头间的霍姆力和导体臂间的洛伦兹力分别进行了仿真分析,得到触头系统的电流密度分布、磁感应强度分布、触头和触头臂的受力情况。通过理论值与仿真结果的对比,验证了利用Ansys求解电动力的可行性,并分析了影响霍姆力的主要因素。通过仿真得到了霍姆力随表面接触系数、接触压力和材料硬度变化的规律,最后分析了霍姆力对接触电阻的影响情况。能为油阻尼断路器的优化设计提供依据。

低压塑壳式断路器触头打开时间的仿真与实验分析

触头打开时间对于低压塑壳式断路器的限流性能有重要意义。基于电流-磁场-电动斥力之间的方程并考虑铁磁物质的影响,应用三维有限元非线性分析,计算出作用在动导电杆上的电动斥力。通过耦合电路方程,并以动触头上的预压力为约束,经迭代运算,确定动触头的打开时间。实验表明计算方法和结果是正确的。