基于多场耦合的电机复杂工况暂态温度场研究

针对负载变化的复杂工况下电机暂态温度场的计算问题,以小型封闭式结构的异步电机为对象,采用多场耦合的方法建立二维多场耦合模型,通过电磁场、温度场模型等效参数的合理设置和电磁场-温度场耦合参数的合理设置,计算复杂工况下电机二维全域暂态温度场。结合各种复杂工况下负载变化的热积累特点,以及电机全域及定子、绕组、转子和外壳等典型部位的温升变化,分析各种复杂工况下电机温升变化规律。通过搭建实验平台测试全域暂态温度场,分析对比实验数据与仿真数据,证明通过合理设置模型等效参数和耦合参数,多场耦合方法能准确的计算复杂发热状况下的电机暂态温度场、温升分布及变化规律。

基于多场耦合的电机暂态温度场研究

针对复杂工况下电机不稳定发热引起的温度场暂态计算问题,根据不稳定发热的规律建立电磁场与温度场的二维耦合模型。文中依据小型式异步电机的结构特点,进行电磁场-热场二维模型的结构参数、边界条件参数、材料的电、热物理参数的计算、等效及配置;依据复杂工况下发热变化的规律,进行耦合频率、热源耦合方式的设计及相关参数计算配置,实现不稳定负载下电机的暂态温度场计算并考察电机各部分的实际最高温度分布状况。基于实验平台的方案设计和搭建,进行温升实验。通过对比分析电机暂态温度场的仿真和实验数据,验证了二维模型参数等效的合理性和多场耦合法能够准确地计算复杂工况下电机全暂态温度场。

参数修正的场路结合法仿真异步机起动性能

针对小型异步机起动时饱和引起的模型参数变化问题,采用有限元软件建立二维电磁场模型,通过绕组端部的电阻参数场化、漏感参数路化的修正建立场路结合模型。经过解析计算方法与场路结合模型仿真方法的计算结果对比,考察两种方法计算起动时饱和状况下的参数差别,进一步修正仿真模型参数,最后得出修正后的场路结合模型,并对起动电流、起动转矩、起动时间等特性进行仿真计算。通过实验测试研究与仿真计算对比分析,结果表明,参数修正的二维有限元场路结合模型能准确地仿真计算电机各起动性能。

多场耦合的电机暂态温度场计算

针对稳定负载下电机暂态温度场的计算问题,以小型封闭式结构的异步机为对象,建立电机热源计算的有限元电磁场模型,并依据散热结构特点建立相应的温度场模型,通过多场耦合的途径实现电磁场与温度场的联合,并附于电磁场、温度场相关的模型参数及联合计算参数,经电磁场适时地耦合温度场的联合计算,实现稳定负载下的温度场各暂态计算。通过搭建实验系统及测试,对电机额定负载下全域温度场实验结果和仿真对比得出,电机稳定负载下,多场耦合的联合计算能较好地计算电机全域暂态过程温度场。

电机起动暂态的仿真及测试分析

针对电机起动暂态仿真计算时的模型参数时变问题,以小型异步电机为对象,建立二维有限元电磁场模型。通过绕组端部电阻参数场化、端部漏感参数路化修正建立场路结合的模型。经过模型的短路仿真与解析计算对比,进行二次修正模型参数,得到场路结合的起动暂态模型,对电机性能进行仿真计算。对不同负载转动惯量下的起动时间、起动转矩、起动电流曲线、起动转速及角位移曲线等特性进行测试。经测试与仿真计算对比分析,结果表明参数修正的场路结合模型能准确地仿真计算电机起动暂态各性能。

基于磁热耦合法的电机模型参数计算

基于有限元法与集总热网络法建立电机温升模型,仿真计算电机瞬态温升。针对电机温升模型参数繁多且计算复杂的问题,从损耗分布和热量传递的角度,系统研究了电机的电磁参数和热参数。根据电机的结构参数建立物理模型,通过电磁仿真结合解析计算修正漏感参数,计算配置端部及外壳换热系数,等效处理定转子气隙对流系数,采用磁热耦合法计算温升。通过试验与仿真对比电机主要部位温升,验证了电机参数计算的准确性。

永磁同步电机失磁故障电磁仿真分析

针对永磁同步电机永磁体失磁问题,文中采用有限元分析方法,建立3 kW小型永磁同步电机的Ansoft Maxwell有限元分析模型。采用等比例减少永磁材料矫顽力和剩余磁感应强度的方法来模拟永磁体退磁故障,建立了不同失磁程度下的电机有限元模型。结果表明,当永磁同步电机发生50%失磁故障时,空载以及负载时的气隙磁密都不同程度减小,空载气隙磁场衰减53.0%,负载衰减19.8%。此外,感应电势成线性减小,电流非线性增大,感应电势的基波和谐波分量都不同程度的减小。电机输出转矩随着失磁程度增大而减小,且失磁程度达到50%时,永磁电机已经开始不能达到额定转矩输出状态。文中结果可作为失磁故障诊断提供参考依据。

多场耦合的电机温度场热关键参数等效

针对复杂工况下不稳定发热时多场耦合法计算电机全域温度场中关键参数问题,以封闭式结构自冷式异步电机为研究对象,建立二维电磁场-温度场耦合场求解模型计算电机全域暂态温度场。针对模型中热关键参数的等效问题,通过等效外壳表面散热系数处理外壳端部的散热,通过等效定转子对流系数处理定转子端部的散热。针对二维模型端盖的等效问题,通过修正热源的方法等效处理电机端盖的散热。搭建实验平台对电机进行温度场实验,通过对定子绕组、转子、外壳和筋板等部位仿真和实验结果的对比分析,验证热关键参数等效、修正热源等效处理端盖散热方法的正确性,以及多场耦合求解方法的合理性。