新型双电容三相感应电机单相运行定子三维温度场研究

由于新型双电容三相感应电机单相运行在非额定工况下时,三相绕组电流将不再对称,为了保证电机的稳定长期运行,需要对新接法进行稳态温度场的计算与分析。对三相感应电机定子建立三维传热模型,通过有限元法对其在额定运行、轻载和重载条件下进行温度场研究;为验证该方法的正确性和有效性,对电机进行温升试验,试验结果与仿真结果相吻合。结果表明,新型接法在轻载与重载条件下发热严重,但温度并未超过电机绝缘材料最大允许温度,但在额定运行时发热与三相对称运行接近。

异步电动机定子绕组槽内匝间短路早期故障的表面温升

利用有限元法,计算了异步电动机运行时的温度场分布,并与现场实测结果进行了分析比较。利用验证的有限元模型计算了异步电动机定子绕组发生槽内匝间短路早期故障时的温度场分布,发现仅靠国标规定的温升限值来判断电机是否安全运行,并不可靠。通过采集电机表面红外热像和内部温度场分析,可以及时有效地发现电机运行中存在的一些事故隐患和故障先兆;通过对温度曲线形状的分析可判断故障的大致位置。

感应电机全域三维瞬态温度场分析

建立感应电机瞬态温度场三维有限元模型,通过采用气隙等效导热系数这一概念解决了定转子之间的热交换问题。考虑在进行热源损耗计算时温升对定转子电阻阻值的影响,以及定转子端部对电机轴向温度分布的影响,计算电机在额定负载情况下的瞬态三维温度场变化,也对电机不同负载运行时的温度场以及影响温度场分布的相关因素进行了计算和分析。计算结果表明,定转子温度在开始阶段迅速升高,随后温升幅度逐渐减小直至达到稳定状态。整个过程中,转子导条温度始终高于定子绕组温度,温度最高点出现在转子导条的轴向中心附近,转子铁心的轴向温差要大于定子铁心,而定子铁心的径向温差要大于转子铁心。气隙温度随厚度的增加呈线性减小,气隙的隔热效果明显,使得定转子区域的温度差异明显;电机整体的温度随负载的增大而升高,但并不呈线性增长的关系;散热翅越高,电机整体温度越低,但温度下降趋势随着散热翅的增高逐渐趋缓;用铸铜来代替铸铝作为转子导条及端环可以有效降低转子区域的温度。

多相感应电机场路耦合时步有限元分析

为解决多相感应电动机在非标准正弦供电时的场路耦合分析问题,提出一种用于多相感应电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法。考虑变频器供电时SPWM波中的高次谐波,给出控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,可对电机的瞬态过程进行仿真。应用上述模型对1台五相感应电动机及其调速系统进行分析,计算结果与样机实验结果吻合较好。将解析法、场路耦合法的计算结果与实验结果比较,表明场路耦合法能充分考虑电机齿槽效应以及铁磁材料的非线性影响,与实验结果更接近。该方法也可用于其他类型的多相电机逆变器供电的场路耦合分析。

全封闭扇冷式电机三维全域稳态温度场计算

为研究全封闭扇冷式(totally enclosed fan-cool,TEFC)感应电机额定负载运行时的温度场,以一台55 k W异步电机为例,运用等效方法对电机实际结构进行简化处理,通过绝缘等效手段建立了实际绕组等效模型,进而建立了电机温度场仿真计算模型,基于导热学基本定律及稳态热传导方程,采用有限元法对其进行稳态温度场计算。计算过程中,通过采用电机内冷却介质等效导热系数的方法解决了转子旋转以及电机内空气流动的问题;得到了电机各结构件的温升分布特性;对定子铁心不同位置的温升情况进行了细致研究,分析了转子内部温升分布情况,并对单根绕组的温升以及绕组周向的温升差异进行了数值分析,对样机进行了实验测试,将计算结果与实验结果进行对比,验证了计算方法的准确性。

感应电机的直接场路耦合有限元计算方法

本文采用非线性有限元法对一感应电机进行了电磁场分析,重点建立了定转子端部电路模型,并实现了电机有限元本体与端部电路的耦合计算,同时计及了铁磁材料的非线性,实现了电机定子绕组电压的加载,考虑到了电机端部电阻与漏感对整个电机电磁场的影响。此方法可用于分析优化新型电机,相比于传统分析方法,能减少对经验设计的依赖。

笼型感应电动机三维全域温度场计算

笼型感应电动机额定负载运行时,电机转子温度较高,且热应力在各个方向的分布不均匀,这将直接影响到电机的使用寿命,并且是转子导条发生断裂故障的主要原因之一。该文以Y802-2型感应电机为研究对象,建立了样机三维温度场计算模型,基于有限元方法,对电机三维全域稳态温度场进行了仿真研究,计算结果的准确性通过与样机实测温度值的对比得到证实。研究发现,电机转子导条与端环的连接处的热流密度值较大,说明此位置极易发生断裂故障,这一结论与电机实际情况相符。

流场分析轴向通风冷却电机的转子温度

异步电机定子采用全浸式蒸发冷却,转子采用轴向通风冷却时,有效地分析电机的转子温度分布是一个难点,其主要困难在于气隙中的散热系数与复杂的气流状态关系很大,因此很难确定。本文提出一种不需要考虑气隙散热系数,用流场和温度场耦合分析转子温升的方法。该方法应用到一台315kW电机的分析中,结果令人满意。

异步电机场路耦合数值模拟方法

本文提出一种分析异步电机场路耦合的通用分析新方法，直接以电机端电压力已知条件，并直接计入转子端环的作用．可考虑各种绕组型式，包括非涡流的定子绕组和产生涡流的笼型转子．本文方法同时以节点矢量磁位Ａ、电标量位梯度φ以及电网络回路电流ＩＬ为求解对象，不仅可考虑任意内部和外部电网络约束，而且同时保持了系数矩阵的稀疏对称性，大大降低了计算场路耦合问题的计算量．实例应用验证了方法的正确性．

永磁直线振荡电机各种励磁磁场的有限元分析

采用轴对称有限元法分析了动铁芯式直线振荡电动机的磁场，编制了可视化轴对称非线性磁场有限元法分析程序，分析了各种磁场的磁力线分布，包括永磁体产生的磁场、两组线圈分别作用后的磁场、以及铁芯移动在各位置上的磁场. 分析结果具有较高的精度，为合适的励磁电流的选择，提供了极大的方便。本文这些分析为进一步进行推力计算、控制线路设计提出了理论依据。

两自由度直驱感应电机电磁场分析和特性计算

能够做直线、旋转或螺旋运动的两自由度驱动器在机械工具和机器人等领域有可观的应用价值。本文提出一种具有新型结构的两自由度直驱感应电机并针对该电机镀铜铁磁空心动子特殊结构及多运动形式加剧转子电磁场分析的复杂性,采用简化三维电磁场分析的等效平板模型,利用Maxwell方程组建立电机三维电磁场约束方程并求解气隙、转子铜层和钢层的电磁场量;利用电磁场计算结果和介质表面阻抗的概念计算电机转子参数,采用等效复数磁导率考虑铁磁材料非线性磁化影响。对比分析电机等效电路模型和有限元模型的特性计算结果,表明所述两自由度电机等效电路的合理性以及采用等效平板模型简化分析的可行性。

笼型感应电动机转子非对称运行时磁场变化规律的研究

以一台笼型感应电动机为例,定义了电动机转子非对称运行时的电磁场计算模型。基于数值分析方法的基本原理,运用电磁场计算分析软件ansoft,对电动机转子处于不同断条故障程度时的电磁场进行了计算,并总结出了磁场中各量随故障演化程度而变化的规律,数值计算结果与实验数据的比较,验证了转子故障有限元模型的合理性。通过对不同故障情况下的气隙磁密3次谐波含量的研究,提取了可判断转子断条故障的有效特征量,为转子断条故障诊断提供了理论依据及故障诊断新方法。

双层转子感应电动机直接场路耦合数值模拟法

提出一种双层转子感应电动机的计算新方法．该方法直接以电机端电压为已知条件，并计入端部效应的影响，建立直接场路耦合方程．利用场解由数值方法计算电机电磁转矩，进而计算其他性能，提高计算速度与精度．给出实例对比，验证了方法的优越性．

圆筒型直线感应电动机瞬态温度场计算与分析

针对圆筒型直线感应电动机的特殊结构,根据热传学理论建立其稳态运行条件下的二维瞬态温度场计算模型,给出求解域内的基本假设及相应的边界条件;考虑瞬态温度场计算时电机绕组端部的影响,分别计算了初级槽部和初级铁心等效单元体的密度以及比热容,在此基础上应用有限元软件Infolytica对其瞬态温度场进行计算,计算结果与实测数据相对比,验证了所建模型的合理性,为圆筒型直线感应电机的温度场计算提供了参考。

计算参数对低速同步电机转矩计算结果的影响

针对准确计算转矩十分困难的问题,系统研究由人为选择的计算参数对低速轴向磁场永磁同步电动机(低速永磁电动机,Ls-A-Pmsm)三维磁场及转矩计算结果的影响。首先从理论上分析影响转矩的因素,然后通过实例计算,分析空间离散采用不同单元类型、不同剖分密度、轴向等效气隙尺寸以及麦克斯韦应力法不同计算路径等计算参数对计算结果的影响。通过大量对比计算并由实测数据验证计算结果,获得了既保证计算精确度又节省计算时间的三维磁场及转矩的计算参数选择方法,可为低速大扭矩电磁减速式同步电动机的设计提供技术支持。

考虑死区时间的直线感应电机参数静止自整定方法

针对直线感应电机初级和次级漏感不相等的特点,对直线感应电机静止状态下的参数辨识方法进行研究.首先,分别针对死区时间为0、1、2、3和4μs的情况进行场路联合有限元法仿真.利用PWM逆变器依次向直线感应电机中通入单相直流电压、单相交流高频电压和单相交流低频电压来获得等效电路中的各个参数.然后,将不同死区时间下的辨识结果与实际值进行比较,并进行误差对比,讨论不同的死区时间对辨识精度的影响.最后,分别分析死区效应对初级电阻及漏感、互感、次级电阻及漏感的辨识结果产生的影响.结果表明:在考虑到直线感应电机的初、次级漏感不相等的情况下提出的基于PWM逆变器的静止状态下参数辨识方法,辨识结果比较精确,验证了方法的正确性,死区效应的存在对直线电机各个参数的辨识结果均产生影响.

潜油永磁直线电机单边磁拉力分析与计算

针对圆筒形永磁直线电机的偏心带来极大单边磁拉力、导致动定子之间的摩擦力高达数千牛顿的问题,建立了圆筒形永磁直线电机模型,分析了圆筒形永磁直线电机的结构特点与电机单边磁拉力产生的原因.采用磁路法分析电机偏心时的气隙磁场,利用麦克斯韦张量定理推导出空载下圆筒形永磁直线电机的结构参数和偏心参数与单边磁拉力的关系,并根据推导结果计算出电机单边磁拉力.结果表明,该解析方法具有一定的正确性和准确性.

异步电动机起动时的轴向温度场计算

介绍一种新的(?)三维方法。用这种方法可计算异步电动机起动时的轴向温度场分布。该法能简化三维瞬态温度场的计算并节省计算时间。它还可用来计算起动时导条和端环的温升,具有足够的精度。一般来说,用这种方法计算的温升与试验值是吻合的。

磁阻反应式有限转角电机特性分析

介绍了磁阻反应式有限转角电机的主要结构及工作原理。由于其独特的不对称结构,必须进行三维电磁场仿真分析。通过仿真,分别得到磁链、电感、转矩与电流和转子位置角的三维曲面图,建立相关数据库,并分析了电机的静态特性。根据非线性磁参数法,建立了电机的数学模型。将电机的磁化曲线数据ψ(i,θ)转变为i(θ,ψ)的形式,代入数学模型中。再采用四阶Runge-Kutta法和有限元法求解电压平衡方程和机械运动方程,得到线圈电流、转矩、转子位置角等参数的动态特性曲线。并进行了静态转矩和动态特性实验。将实验结果与仿真结果进行比较,结果证明了求解方法的正确性。

圆筒型直线感应电动机温度场的有限元计算

用伽辽金有限元法计算了往复运动的圆筒型直线感应电动机的动态温度场。在计算中 ,考虑了材料的电阻率及导热系数在动态过程中的变化。计算结果与试验结果吻合较好。