多频情况下存在绝缘故障的叠片铁心的涡流及涡流损耗的分析

提出了一种分析叠片铁心发生绝缘故障时故障区域内的涡流及涡流损耗的方法。该方法以利用矢量电位和标量磁位,T,ψ-ψ方程的有限元方法为基础,使用最新发展的均质化方法模拟发生绝缘故障时的叠片铁心。为计算不同频率下的场量,推导出了各向异性铁心中不同方向的有效趋肤深度,且利用自适应网格完成趋肤深度的剖分。为证明方法的有效性,本文分别计算了不同频率下发生绝缘故障的大型异步电动机铁心中的涡流及涡流损耗。并将获得结果与采用直接方法获得的结果进行对比分析。结果表明,低频情况下利用各向异性电导率的连续体模型获得的结果可以很好地满足实际的精度需要。

考虑定子铁心片间短路时的涡流及涡流损耗的有限元分析

对于定子铁心中发生片间短路时的涡流及涡流损耗计算的问题,提出了一种基于低频下的均质化方法,且该均质化方法利用有限元方法进行分析。直接模拟方法需要对每个叠片进行非常细致的剖分,因此会导致巨大的计算上的未知。为了避免对每个叠片进行模拟,本文使用等效电导率的连续体模型代替大量的叠片。应用上面提出的方法对一台发生片间短路的大型异步电机的定子通过使用T,Ψ-Ψ方程的三维有限元软件进行计算验证,并将引入各向异性电导率的连续体模型下获得的结果与实际叠片下获得的精确解进行对比分析,可知在各向异性电导率的连续体模型下获得的故障点分析可以有效地满足实际的精度要求。

考虑铁心片间短路故障的均匀化建模方法

铁心叠片绝缘故障导致片间短路问题,一直是影响大型高压电机安全稳定运行故障之一。现行复杂叠片短路故障模拟计算方法,未能充分考虑频率和磁通对垂直于冲片轧制方向集肤深度影响,同时存在因叠片网格剖分计算量大而不利于工程应用。提出一种针对片间故障的快速模拟方法,采用宏观结构等效电导率与磁导率的均匀连续体代替实际叠片,构建片间故障的快速模拟模型。使用T,ψ-ψ方程的三维涡流场对片间绝缘区域进行计算,并将实际叠片模型与均匀化模型的仿真结果对比。最后以大型高压电机YR630-12/1430的铁心为例,进行片间故障电流的检测实验。结果表明,有限元仿真结果与实验结果相近,该模型可以快速且有效仿真实际片间故障,满足工程需求。