转子温度空间分布差异诱发永磁电机局部失磁特性研究

永磁材料磁特性受工作温度影响较大,高工作温度下存在的不可逆失磁现象是永磁电机高可靠性设计的主要瓶颈。针对内置式磁路结构的高功率密度永磁电机用钕铁硼永磁材料的不可逆失磁问题,基于电机全域空间损耗、温度分布的差异,该文提出一种永磁体局部失磁分析模型与特性计算方法。通过磁体虚拟分块法建立基于温度、退磁率等变量的永磁材料磁特性分析模型,利用电磁场和温度场双向耦合的三维多物理场计算方法,得到电机转子永磁体损耗、温度和局部失磁的空间分布特性。最后,通过对一台115 kW、8极永磁电机样机转子永磁体温度和转子表面磁场的实验测试,验证了分析模型与计算方法的准确性,为永磁电机局部失磁问题研究及精细化防失磁设计提供依据。

面向渗漏探测的堤防磁场分布特性分析

快速确定堤防渗漏隐患的位置信息,对堤防的治理具有重要意义。然而在渗漏通道弱磁数据处理过程中,堤防正常场计算往往需要花费较长时间,严重制约着渗漏隐患的定位效率。为解决上述问题,本文基于有限单元法开展了磁电阻率法探测堤防渗漏的建模仿真工作,探究了不同尺寸堤防内稳定电流场及其外部磁场的分布特性,并构建了一定数量的模型数据库。研究结果表明,磁感应强度y分量在测域中部的整体波动相较于x分量和z分量更大,其值随堤防上宽的增加呈下降趋势,而随斜坡角度的增大或堤防主体高度的增加呈上升趋势。依据本文总结的分布特性,可以预测数据库中缺失的堤防正常场,堤防模型的预测平均相对误差为9.63%。

多极磁性橡胶编码器的空间磁场分布仿真分析

基于空间磁场理论对多极磁性橡胶编码器的空间磁场分布开展仿真分析与试验研究,获取磁感应强度在气隙高度方向和径向方向的变化规律,证明了仿真分析的准确性。对磁极对数、磁性橡胶层厚度和宽度对多极磁性橡胶编码器的磁感应强度影响规律的仿真结果可为多极磁性橡胶编码器的设计提供指导。

轴向双分裂发电机变压器漏磁场及穿越短路阻抗计算与分析

由于轴向双分裂发电机变压器绕组结构复杂,其短路阻抗较难准确地计算。为此,以1台轴向双分裂发电机变压器为例,建立了漏磁场和等效电路模型,对其进行了3维和2维漏磁场分析。并采用漏磁链法和场路耦合方法进一步计算了不同工况下的穿越短路阻抗以及分裂支路电流分配问题,将计算结果与实验值进行对比分析。结果表明:对于短路阻抗的计算,采用场路耦合的3维有限元法比2维有限元法及漏磁链法更接近实验值,3维有限元法计算误差<2%,而漏磁链法最大误差达到了7.2%;与漏磁链法相比,3维有限元法能够更精确地计算变压器的漏磁场以及分裂支路电流分配问题。对分裂变压器短路阻抗的计算研究为分裂变压器的合理设计提供了参考依据。

用于等效测试大电流互感器抗干扰性能的非均匀缠绕线圈的设计方法

为了更准确地验证非均绕等安匝法的物理原理,探索实施非均绕等安匝法的最佳技术路线,提出了非均绕等安匝法用非均匀缠绕线圈参数的优化设计方法。为此,首先完善了表征干扰磁场的解析模型,并利用铁芯汇集系数修正了干扰磁场的解析计算结果;基于大量的数值仿真试验结果,推导出了适用于大电流互感器的铁芯汇集系数经验公式;进而依据表征线圈泄漏磁场的解析式,提出了两种用于优化非均匀缠绕线圈参数的设计方法,即L2范数最小法和部分级数求和法。通过数值仿真,分析了基于这两种方法得到的线圈泄漏磁场与外电流产生的杂散磁场之间的误差,发现这两种方法可将两种干扰磁场之间的误差由之前的约20%降低到约1%;通过物理试验,验证了该非均匀缠绕线圈参数优化设计有关结论的正确性。

电力变压器中不同磁屏蔽的建模、仿真和基准化实验验证

大型电力变压器中的磁屏蔽和电磁屏蔽可控制绕组产生的漏磁通的分布,避免金属构件中的杂散损耗(包括涡流损耗和磁滞损耗)过度集中导致局部过热,引起绝缘部件受损,进而有效地节能降耗,提高运行的可靠性。本文对电力变压器产品中采用的平板式和立式两种不同叠积方式构建的磁屏蔽进行三维建模仿真计算,重点考察研究并比较了平板式和立式磁屏蔽的磁密分布和损耗;进一步改进了测量磁屏蔽损耗的实验平台,为构件杂散损耗测量提供了更合理的漏磁通补偿条件;验证了建模和仿真计算的有效性。本文结果对优化变压器磁屏蔽设计具有重要的参考价值。

钢管端头漏磁检测技术

在传统的钢管检测中,通过磁粉法来确定钢管端头的缺陷,费时、费力又不可靠。分析了钢管端头和端头缺陷的磁场分布,用ANSYS软件模拟分析了加入引体对端头磁场的影响,确定了附加引体的钢管端头漏磁检测方法,并通过试验验证了其可行性。

换流变压器漏磁场分布特性仿真研究

对高压换流变压器建立了漏磁场计算模型,进行了漏磁场分析,得到了漏磁场分布规律和短路阻抗数值。为产品设计提供了理论依据。

运动载体涡流磁场数值计算与特性分析

为提高运动载体涡流磁干扰建模与补偿的精度,对载体运动引起的涡流磁场的产生机理和分布特性进行分析研究。首先,对涡流磁场的产生机理进行了溯源分析;然后,采用有限元法对涡流磁场进行数值计算研究。考虑到计算空间包含结构的磁导率单一问题,采用了有限元节点法矢量磁位计算方式,并针对舱体壁计算单元,考虑了耦合积分电势自由度,同时考虑到磁场周期变化,采用了瞬态有限元计算方式;最后,通过数值计算分析,揭示了运动载体涡流磁场与外磁场变化频率的关系,并分析了涡流磁场沿径向和轴向的空间分布特性和传播规律,为运动载体涡流磁场干扰的高精度建模与补偿奠定了基础。

储罐漏磁检测励磁源耦合分析与实验研究

漏磁检测凭借灵敏度高、成本低、操作简单等优点在储罐底检测中得到了广泛应用。设计了永磁铁和电磁线圈共同作用的新型混合励磁磁化部件,采用ANSYS软件对仿真模型进行基于缺陷漏磁场分布的励磁源耦合有限元分析,分析了励磁源参数及检测对象参数对缺陷产生的漏磁场分布的影响,确定底板厚度和饱和安匝数的关系。通过搭建的实验装置开展一系列实验研究,分析对比实验数据,验证有限元分析结果的正确性。为基于混合励磁漏磁检测的缺陷量化、仪器设计等提供一定理论基础。

电梯曳引钢带钢丝不同截面积损伤的漏磁检测

电梯曳引钢带长周期运行后,钢带内部钢丝会出现断丝、断股、磨损等类型损伤,这些损伤会严重影响电梯的运行安全,为此,开展了电梯曳引钢带钢丝不同截面积损伤的漏磁检测。通过建立含有不同截面积损伤的电梯曳引钢带有限元模型,得到了不同截面积缺陷的漏磁场空间分布状态和变化规律,然后在实验室条件下对钢带钢丝不同缺陷的漏磁信号进行检测。理论分析和试验结果表明,漏磁检测能有效检测出电梯曳引钢带钢丝的不同截面积损伤,为电梯曳引钢带运行维护提供一定的决策依据。

分裂式牵引变压器一次线圈中的电流分配问题

以变压器一次各并联线圈的电流分配一定满足漏磁场能量最小原理为基础 ,结合有限元方法研究了计算一次各并联线圈电流分配的方法。

任意多边形平面载流线圈磁场的空间分布

根据一段载流直导线在空间某点的磁场矢量公式,将多边形载流线圈视为多段载流导线,然后根据场强叠加原理,给出了计算任意多边形平面载流线圈在空间任意点的磁场分布的方法,并且运用这种方法求出了菱形平面载流线圈空间磁场分布的普遍表达式.

无限长载流柱面磁场的空间分布

由面电流在空间某点的磁场公式出发,利用场强叠加原理,计算出截面为任意多边形的无限长载流柱面在空间任意点的磁场分布,并且运用这种方法求出了截面为菱形的无限长载流柱面空间磁场分布的普遍表达式.

超高压交流输电线酒杯型塔塔窗内部磁场测量与仿真

目前,超高压交流输电线路使用较多的是酒杯型塔,运行线路空间磁场强度沿酒杯型塔不同位置分布水平不同。随着超高压线路带电作业的开展,对登塔带电作业人员的安全防护提出了较高要求。由于铁磁性材料对磁场分布具有一定的畸变作用,为了明确铁塔内磁场分布水平,确认工作人员在塔窗内工作时受磁场强度影响情况,测量了500 kV交流线路酒杯型塔典型位置点的磁场强度,并仿真计算了测量点处沿铁塔表面的磁场分布水平,测量与计算结果具有较好的一致性。计算与实测结果表明:酒杯型塔塔窗内磁场分布水平远小于国际非电离辐射防护委员会推荐的工频磁场职业暴露值,不会对带电作业人员健康产生影响,带电作业人员在进行500 kV交流线路带电作业时无需对磁场采取防护措施。

绕组不均布磁势的等效变换及漏电抗计算

当变压器绕组沿轴向分成若干段(或饼)时,其磁势沿轴向分布是不均匀的,因此将出现横向漏磁场,并使得漏电抗增大。本文研究了变压器一、二次绕组沿轴向分为若干段且沿径向呈“HV-LV-HV”排列的绕组的漏抗计算,给出了一种不均布磁势的等效变换方法,并分析了绕组段数(或线圈饼数)和段(或线饼)间气隙大小对漏电抗的影响。结果表明:当线圈饼数较少时,横向漏磁使得电抗值随气隙的增大而迅速增加,但当线饼数达到一定值以后,这种变化变得十分缓慢。文章最后在计算漏磁场分布的基础上,用有限元法求得电抗值验证了本方法。

梯形积分法求解椭圆形电流激发的磁场

利用梯形积分法,获得了椭圆形电流激发的磁场,在整个三维空间中分布的新解析解.根据解析解分析了椭圆形电流中心及轴线上的磁场;找到了磁场三个分量之间的数量关系;形象地描述了磁场的大小和方向,在空间的分布;定量分析了椭圆电流轴向磁场的匀强区变化,得到了当两个椭圆线圈相距长短轴之积开方值放置时,可获得最大的匀强区范围.

辛普森积分法求解圆电流激发的磁场

利用辛普森积分法,借助数学软件,获得了圆电流磁场在整个三维空间分布的新解析解。根据解析解分析了圆电流的圆心和中心轴线上的磁场;找到了圆电流磁场三个分量之间的数量关系;直观地描述了磁场的大小、方向以及空间分布规律;定量分析了圆电流轴向磁场的匀强区变化。

疏绕椭球形线圈磁场的空间分布

从毕奥-萨伐尔定律出发,先推导出疏绕在旋转椭球面上载流线圈磁场的积分计算式,然后用数值分析的方法研究磁场的空间分布.利用Mathematica9.0强大的计算能力、卓越的数字绘图功能绘制了磁场的三维分布图.结果直观地表明:当椭球形状一定时,中心的磁感应强度与单位长度匝数n成正比,而且匝数越多均匀区域就越大;当单位长度匝数n一定时,长短轴的比值越大、中心区内磁场就越强.

各向异性磁介质中载流导线磁场的计算

从各向异性磁介质中比奥-萨伐尔定律出发,首先推导了各向异性磁介质中一段载流导线的空间磁场。然后,计算了各向异性磁介质矩形载流线圈的空间磁场分布,并对一些特殊情况进行了分析讨论。