同步发电机定子铁心磁-热-固耦合计算分析

为分析发电机运行过程中定子铁心的损耗、温升及其在磁拉力和热应力综合作用下的机械结构响应,文中对同步发电机定子铁心进行磁-热-固多物理场耦合计算。首先,理论推导铁心损耗及其所受的单位面积磁拉力,分析铁心的温升特性,在此基础上解析得到铁心在磁拉力和非均匀热载荷耦合激励下的机械结构响应;然后,构建CS-5型故障模拟发电机作为有限元仿真的三维物理模型,计算得到铁心的单位面积磁拉力、损耗曲线和温度分布情况,并进一步计算获得磁拉力和热载荷同时作用下铁心的变形、应变和应力。结果表明:发电机在稳定运行后,定子齿槽温度最高;槽口处变形量最大,槽底应力较高。最后,通过热电偶和温度巡检仪对CS-5型故障模拟发电机在实际运行过程中的定子铁心端面、槽内和外圆表面的温升进行实时监测,实测的定子铁心温度场分布和有限元仿真结果相吻合,验证了磁-热-固多物理场耦合方法的有效性。文中获得了定子铁心的温度分布规律及其在磁-热耦合激励下的机械结构响应分布规律,为发电机结构逆向优化设计及定子铁心变形预防提供了技术参考。

非晶电机定子铁芯的制备工艺及最新研究进展

非晶合金凭借优异的综合软磁性能,尤其是在高频下有着极低的损耗而在高速电机领域备受关注。概述了非晶电机的优势和类型,综述了非晶定子铁芯的关键制备工艺,对比了径向叠压和轴向卷绕铁芯、模块拼接和整体成型铁芯以及有槽和无槽铁芯的各自优缺点。从退火处理、浸胶固化以及加工成型方式的角度总结了上述制备工艺对非晶带材和铁芯的性能影响。最后,结合非晶电机的最新研究进展,分析了当前非晶合金应用于电机定子铁芯存在的问题,并对未来非晶电机定子铁芯加工方法的发展进行了展望。

采用异频电流激励法开展发电机定子铁芯损耗试验的可行性研究

发电机在运行中由于热和机械力的作用,引起片间绝缘损坏,造成短路,在短路区域形成局部过热,会危及机组的安全运行,因此对发电机定子铁芯进行损耗试验有重要意义。为解决现有试验方案在进行大型机组试验时绕线困难等问题,本文提出了一种采用异频电流激励法开展发电机定子铁芯损耗试验的方法。采用ANSYS Maxwell建立仿真分析模型,通过对幅值相同、频率不同的励磁电流下的铁芯发热情况进行分析,论证了采用异频电流法开展发电机定子铁芯损耗试验的可行性。

异频电流激励下发电机定子铁芯损耗试验实测分析

对于大容量电机的定子铁芯损耗试验,采用高频激励代替工频激励可有效降低试验难度,提高试验安全性。为探究在异频电流激励下电机定子铁芯表面及短路故障点的温升趋势,本文以一台电动机为例,制造定子铁芯短路故障点,开展了工频50Hz到高频300Hz下电机的定子铁芯损耗试验。研究结果表明,在高频电流激励下,铁芯表面温度及故障点温度的上升趋势具有较好的一致性,增加电源频率可使系统消耗的无功降低,功率因数升高。

高速永磁电机定子铁心损耗的分析与计算

为了提高高速永磁电机定子铁心损耗计算的准确性。首先,通过分析高速永磁电机定子铁心的磁化特性,给出了定子铁心的磁化轨迹图。然后,根据得到的磁化轨迹图对铁耗模型进行了改进,并依据有限元法验证了该解析法的准确性。最后,对比了样机铁心损耗的测试值,给出了优化后的新铁耗计算模型。样机定子铁耗计算模型的优化为高速永磁电机系列化设计提供了有力参考。

基于Maxwell软件的车用永磁有刷直流电机效率优化

永磁有刷直流电机被广泛应用于汽车领域,“碳汇计划”要求汽车能源消耗进一步降低,因此电机效率优化问题也日益突出。文中以车载冷却风扇用的永磁有刷直流电动机为研究对象,针对电机效率低下问题,采用Maxwell有限元分析软件,通过仿真参数化分析转子叠片长度、叠片槽形、绕组线径、绕组节距以及绕线匝数对电机性能的影响,结合仿真结果以及实际生产情况,确定可行的电机效率优化方案。依据优化方案制作样件进行实测,测试数据显示电机效率提升约4.8%,电机效率优化效果明显。

采用异频电流激励法开展发电机定子铁心损耗试验分析

定子铁心损耗试验对于保障发电机安全运行有着重要意义。为验证采用高频激励替代工频激励的理论分析,进行了相应试验,对比了50~300 Hz激励下正常铁心和短路铁心的表面及故障点升温情况,并对结果进行分析。研究结果表明,在高频电流激励下铁心表面温度及故障点温度上升趋势具有较好的一致性,增加电源频率使系统消耗的无功降低,功率因数升高,同时,降低激励电流有利于提高功率因数。

发电机定子铁芯故障检测方法综述

结合实例对铁芯损耗试验和电磁铁芯故障检测仪(ELCID)试验进行系统对比,并且从技术、资源、成本等多维度进行分析。研究结果和实践经验表明:若铁芯无严重故障,ELCID试验与铁芯损耗试验的检测效果接近,同时在便捷程度、试验成本等方面具有优势;若确认铁芯存在缺陷,应进行铁芯损耗试验以彻底评估严重程度。建议结合发电机运行状态选择铁芯故障检测方法,研究结果为类似大型发电机定子铁芯故障检测方法和检修策略提供了有益参考。

高速电机用非晶合金定子铁心的损耗特性研究

采用热处理后浸漆、固化、切割的方法将非晶态合金带材制作成电机定子铁心,研究了尺寸相同的非晶合金定子铁心与硅钢定子铁心的磁性能。结果表明,在频率为1 kHz、磁通密度为1.0 T时非晶定子铁心的损耗为42W/kg,在相同测试条件下,硅钢定子铁心的损耗为102 W/kg,非晶定子铁心在1 kHz、1.0 T时的损耗比相同尺寸的硅钢定子铁心的损耗降低了58.8%。

不同供电方式对非晶合金永磁同步电机铁耗的影响

为研究不同供电方式(包括正弦波电源供电、直接转矩控制和矢量控制)时的非晶合金永磁同步电机铁耗的大小与分布规律,首先测试了不同频率下非晶合金环形叠压铁心的损耗曲线。然后,以一台8极、36槽表面式非晶电机为例,将定子铁心划分为轭部、齿根、齿身和齿顶四个区域,运用时步有限元法,研究了不同供电方式对空载不同区域的铁耗分布影响情况。并对空载的转子损耗分布规律进行了研究。结果显示:两种供电方式下,定子铁耗主要集中在齿身和轭部区域,都占定子总铁耗的37%以上,齿根区域其次,而由于齿顶区域铁心体积小,其铁耗在四个区域中的比重最小,只占6%以下;就总定子铁耗而言,直接转矩控制相对于矢量控制增加了24.7%。相应于矢量控制,直接转矩控制转子铁心损耗增加了36.7%,永磁体涡流损耗增加7.8%。最后经过与试验值对比,验证了铁耗计算的有效性。

600MW发电机定子铁心损耗现场试验方法

发电机定子铁心是发电机的核心部件,随着大机组投产的数量增多,定子铁心出现故障的现象也越来越多,需要现场进行试验,查找故障点。文章详细介绍了在运行现场进行600 MW发电机定子铁心损耗试验的设备选择、试验接线、试验方法等,为运行单位进行现场定子铁心损耗试验提供经验。

非晶合金永磁同步电机空载损耗

为了研究电机铁心加工工艺对非晶合金材料磁化和损耗性能的影响,实验实测了非晶合金铁心的磁化性能和损耗性能,通过分析非晶合金铁心损耗测试结果,得出了铁耗计算模型中磁滞损耗系数随频率变化的修正方法。研制了两台相同结构尺寸和参数的永磁同步电机,定子铁心分别采用非晶合金材料和35W270硅钢片,对比分析了两台电机在正弦波和变频器供电情况下的空载损耗。结果显示,正弦波供电时,非晶合金电机的空载损耗仅为硅钢片电机的45%,但由于非晶合金电机在变频器供电时,时间谐波电流含量高于硅钢片电机,由此引起的谐波损耗大于硅钢片电机。

短磁路E型定子铁心电励磁双凸极发电机电磁特性分析

传统电励磁双凸极发电机励磁绕组跨多个定子极绕制,存在励磁磁路较长、铁损耗大、各相磁路不完全对称等问题。为了提高故障隔离能力并实现各相对称,提出一种由E型定子铁心组成的短磁路模块化电励磁双凸极发电机。针对所提出的集中绕组E型定子铁心,在分析转子极弧系数对各绕组电感影响规律的基础上,推导出三相发电机的定/转子极数比,励磁定子极、电枢定子极和定子槽口对应的极弧角度的约束公式,为电机进行电磁设计奠定基础。利用有限元软件对三相9/10极和三相18/20极电机的各相电动势、电感等瞬态特性进行建模分析。根据Bertotti分离铁耗模型计算出新型三相18/20极与传统三相18/12极电机的铁损耗值,并通过仿真验证了新型三相18/20极具有较低的铁损耗。最后,试制一台三相18/20极的样机并进行了实验,实验结果验证了理论分析和电机结构的合理性。

对广东电网开展发电机进相运行若干问题的剖析

当前，在广东电网开展发电机进相运行工作中一些人对进相运行的机理不太清楚，认识上存在误区。针对这种情况，对发电机稳定运行区域进行了探讨，并对进相运行与失磁失步、进相运行与定子铁心端部过热。进相运行与自动励磁调节器等关系作了分析。对厂用电电压的限制问题及进相运行的安全措施也作了讨论。最后得出了发电机进相运行是一种安全正常工况的结论，并且认为投入进相运行的难点不在于技术，而在于人的思想认识。

电机定子铁心损耗测试试验研究

根据电磁感应理论及变压器原理,通过对装压后、下线前的定子铁心损耗进行检测,在电机半成品状态时将铁心损耗大的定子铁心检测出来,减少因铁心损耗超标造成整机性能不合格。

高速电机用非晶、纳米晶定子铁心研究

采用铁基非晶和纳米晶合金带材分别制作定子铁心,并将纳米晶定子铁心与非晶定子铁心和硅钢定子铁心的磁性能与噪声进行了对比分析。结果显示,与硅钢相比,在相同频率和磁通密度下非晶、纳米晶定子铁心的损耗大幅度降低,非晶定子铁心的损耗仅为硅钢定子铁心的10%左右,纳米晶定子铁心的损耗仅为硅钢定子铁心的3%左右。当工作频率在400 Hz以下时,硅钢定子铁心的噪声最低,非晶定子铁心的噪声最高;当工作频率在400 Hz以上时,非晶定子铁心的噪声最高,纳米晶定子铁心的噪声最低。

拼接成型对非晶定子铁心的磁性能影响

采用热处理后浸漆、固化、切割的方法,将非晶态合金带材制作成电机定子铁心,研究了尺寸相同的不同块数拼接成型的非晶合金定子铁心和整块的非晶定子铁心的磁性能。结果表明,非晶定子铁心的损耗值随着拼接块数的增加依次增加,当拼接块数增加到4块时,在800 Hz,1. 0 T下的损耗与整块相比增加了67. 39%。但是与硅钢相比,其损耗降低了61. 16%,用在电机中仍然有明显的低损耗优势。在同样的激磁条件下,非晶定子铁心的Bm值随着拼接块数的增加而减小。因此,当非晶定子铁心在用拼接方式成型时,拼接的块数越少越好。

多因素影响下永磁电机定子铁耗计算

经典的常系数及分段常系数铁耗模型不能准确计算具有宽调速范围的变频永磁同步电机铁心损耗,也无法考虑到温度对铁耗损耗的影响。基于传统两项模型,综合考虑旋转磁场、高次谐波、趋肤效应、磁路饱和、小磁滞环路以及温度的影响,提出多因素影响下的永磁电机铁心损耗模型。针对一台PWM逆变器供电的内置式永磁同步电机定子铁心损耗进行计算,将计算值与实验值进行比较分析,结果表明,与传统模型相比,该模型在宽频调速范围内具有更高的准确性。

大型发电机定子铁心损耗试验分析

针对河北西柏坡发电有限责任公司发电机定子铁心存在的缺陷,分析利用6kV厂用电进行发电机定子铁心损耗试验的可行性,介绍试验参数计算方法和试验步骤,结果表明铁心损耗试验能够有效地对发电机铁心状况作出判断。

天生桥二级水电站6号发电机定子铁损及温升试验

水轮发电机定子铁芯是由硅钢片叠合组装而成。在叠片结束后 ,必须检查片间是否有气隙或松动 ,并检查片间绝缘及穿芯螺栓与硅钢片之间的绝缘等情况。如果存在气隙、松动及绝缘不良等情况 ,在运行过程中会出现振动和局部过热 ,从而引起定子线棒的绝缘破坏 ,这对发电机安全运行将造成严重威胁。所以对新叠片或修理过的铁芯必须进行铁芯损耗试验 (简称铁损试验 ) ,测定铁芯单位重量的损耗 ,测量磁轭和磁齿的温度 ,检查各部温升是否超过规定值。从而综合判断叠片的情况是否符合要求。