大型永磁直驱发电机磁固耦合特性研究 被引量：1

1

作者 张志弘 韩勤锴 +3 位作者 徐学平 颜益峰 彭超 褚福磊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期3217-3226,共10页

该文开展大型永磁直驱发电机磁固耦合特性研究。采用共形映射方法,计算考虑齿槽效应的气隙磁场标量磁势;基于离散电流元和磁等效电路模型,定量模拟发电机定转子局部的磁饱和效应,通过数值迭代得到气隙磁场强度分布;引入一系列均布的磁... 该文开展大型永磁直驱发电机磁固耦合特性研究。采用共形映射方法,计算考虑齿槽效应的气隙磁场标量磁势;基于离散电流元和磁等效电路模型,定量模拟发电机定转子局部的磁饱和效应,通过数值迭代得到气隙磁场强度分布;引入一系列均布的磁等效弹簧,模拟定转子之间的耦合作用,建立永磁直驱发电机磁固耦合有限元分析模型。以实际在役兆瓦级永磁直驱发电机为对象,通过电磁有限元计算结果验证所提出的气隙磁场强度分析方法;基于金风兆瓦级永磁发电机测试平台,开展转/定子耦合系统模态测试,与理论模型得到的固有频率和模态振型进行对比。在此基础上,分析气隙长度和转子转速对耦合系统固有频率的影响。研究结果对于准确评估发电机振动能量、规避危险共振点指导机组设计等均具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 永磁直驱发电机 磁固耦合 模态分析 共形映射 磁等效弹簧

原文传递

水轮发电机定子磁固耦合电磁激发的分岔与混沌 被引量：8

2

作者 杨志安 李文兰 邱家俊 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期986-990,共5页

为研究水轮发电机定子系统磁固耦合电磁激发非线性振动,以双壳系统模型作为水轮发电机定子系统的 数学模型,应用非线性多尺度法分析水轮发电机定子双壳系统在电磁力作用下的主共振问题,并进行数值计算．结 果表明,随着激励幅值的增大和... 为研究水轮发电机定子系统磁固耦合电磁激发非线性振动,以双壳系统模型作为水轮发电机定子系统的 数学模型,应用非线性多尺度法分析水轮发电机定子双壳系统在电磁力作用下的主共振问题,并进行数值计算．结 果表明,随着激励幅值的增大和阻尼的减小,系统主共振稳态响应的振幅增大．按照奇异性方法得到系统主共振分 岔响应方程在开折参数和物理参数平面的转迁集和分岔图．利用Melnikov方法得到系统可能出现混沌运动的临界 值． 展开更多

关键词 水轮发电机 定子系统 磁固耦合 多尺度法 奇异性理论 混沌 转迁集 主共振

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水轮发电机定子系统磁固耦合双重共振 被引量：8

3

作者 李文兰 邱家俊 杨志安 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2000年第10期1069-1076,共8页

以双壳系统模型为水轮发电机定子系统的物理模型 ,建立了三相对称稳态运行状态下定子系统的磁固耦合振动方程·　分析了定子系统磁固耦合的双重共振 ,指出其响应具有跳跃现象 。

关键词 水轮发动机组 定子系统 多尺度法 磁固耦合 双重共振

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电磁力激发下汽轮发电机定子端部绕组的磁固耦合振动 被引量：3

4

作者 邱家俊 胡宇达 卿光辉 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期267-273,共7页

依据麦克斯威尔方程 ,采用解析法得到了汽轮发电机端区绕组的磁场分布情况 ,并推得了定子端部绕组所受相应电磁力的计算式。在此基础上 ,对于端部两压板间的绕组线棒 ,给出了电磁力激发下的非线性磁固耦合振动方程组。通过模态展开并运... 依据麦克斯威尔方程 ,采用解析法得到了汽轮发电机端区绕组的磁场分布情况 ,并推得了定子端部绕组所受相应电磁力的计算式。在此基础上 ,对于端部两压板间的绕组线棒 ,给出了电磁力激发下的非线性磁固耦合振动方程组。通过模态展开并运用多尺度法 ,分别对非共振和组合共振情况下运动微分方程的解进行了分析。最后 ,运用数值计算方法给出了振动幅值的变化规律 ,并对线棒间的绑扎带及压板松动对振动的影响进行了分析。 展开更多

关键词 电磁力 汽轮发电机 定子 绕组 磁固耦合振动 磁场分布 非线性振动

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电机的机电耦联与磁固耦合非线性振动研究 被引量：41

5

作者 邱家俊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期109-115,共7页

以文献综述的形式系统地阐述了电机转子系统的机电耦联振动及发电机定子系统的磁固耦合振动的近代研究成果。全文分成3个方面(即电磁激发的非线性振动;机电耦联的非线性动力学;发电机定子系统的磁固耦合非线性振动),5个问题分别进行介绍... 以文献综述的形式系统地阐述了电机转子系统的机电耦联振动及发电机定子系统的磁固耦合振动的近代研究成果。全文分成3个方面(即电磁激发的非线性振动;机电耦联的非线性动力学;发电机定子系统的磁固耦合非线性振动),5个问题分别进行介绍(即电磁力激发的参数 共振;电磁激发的多重共振;交流电机机电耦联振动的非线性理论;机电耦联失稳振荡及其动态分岔分析;定子系统磁固耦合的多重共振)。全文列举了63篇论文,大部分论文的理论结果均得到了实验的验证。最后,对此领域研究工作的工程意义及今后的研究展望进行了阐述。 展开更多

关键词 电机 机电耦联 磁固耦合 非线性振动

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线载和弹性支承作用面内运动薄板磁固耦合双重共振 被引量：1

6

作者 胡宇达 刘超 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2021年第7期713-722,共10页

针对磁场环境中具有线载荷和弹性支承作用的面内运动薄板,给出了系统的势能、动能及电磁力表达式,应用Hamilton变分原理,推得面内运动条形板的磁固耦合非线性振动方程.考虑边界为夹支-铰支的约束条件,利用变量分离法和Galerkin积分法,... 针对磁场环境中具有线载荷和弹性支承作用的面内运动薄板,给出了系统的势能、动能及电磁力表达式,应用Hamilton变分原理,推得面内运动条形板的磁固耦合非线性振动方程.考虑边界为夹支-铰支的约束条件,利用变量分离法和Galerkin积分法,得到了含简谐线载力和电磁阻尼力项的两自由度非线性振动微分方程组.应用多尺度法对主-内联合共振问题进行解析求解,得到了双重联合共振下系统的一阶状态方程和共振响应特征方程.通过算例,得到了面内运动薄板的一阶和二阶共振幅值变化规律曲线图,分析了不同作用量和载荷位置对系统振动特性的影响.结果表明:系统发生主-内双重共振时,解的多值性和跳跃现象明显,弹性支承和线载荷位置对共振现象影响显著;一阶和二阶的共振多值解区域同时出现同时消失,体现了明显的内共振特征. 展开更多

关键词 薄板 磁固耦合共振 面内运动 线载荷 弹性支承 多尺度法

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基于磁固耦合法对比经典与新型双励磁开关磁阻电机电磁振动特性分析

7

作者 宋桂英 邢正坤 《电机与控制应用》 北大核心 2016年第2期22-25,35,共5页

通过电磁和机械有限元方法对比研究一种新型多励磁电机的电磁振动特性。这种新型电机在定子侧放置一套直流励磁绕组,基于该模型计算并对比与传统开关磁阻电机(SRM)的电磁特性。利用MATLAB软件对气隙磁密和径向电磁力进行了谐波分析;其... 通过电磁和机械有限元方法对比研究一种新型多励磁电机的电磁振动特性。这种新型电机在定子侧放置一套直流励磁绕组,基于该模型计算并对比与传统开关磁阻电机(SRM)的电磁特性。利用MATLAB软件对气隙磁密和径向电磁力进行了谐波分析;其次对定子进行模态分析,得出其固有频率和模态振型;最后通过电磁-结构耦合法计算定子的电磁振动响应,对其振动特性进行分析。研究表明这种新型双励磁电机对减小电磁振动有明显作用。 展开更多

关键词 开关磁阻电机 径向电磁力 双励磁 傅里叶分析 磁固耦合

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开关磁阻电机磁固耦合建模与分析 被引量：1

8

作者 马晓妮 张海军 +1 位作者 高瑞贞 张京军 《河北工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第1期94-97,共4页

针对开关磁阻电机振动和噪声问题,本文应用麦克斯韦应力法,考虑铁磁材料的磁饱和和边缘磁通效应,对气隙磁密和电磁力进行分析计算,建立了定子系统的磁固耦合非线性模型。并用有限元软件ANSYS对其进行分析验证。结果表明:该模型与二维有... 针对开关磁阻电机振动和噪声问题,本文应用麦克斯韦应力法,考虑铁磁材料的磁饱和和边缘磁通效应,对气隙磁密和电磁力进行分析计算,建立了定子系统的磁固耦合非线性模型。并用有限元软件ANSYS对其进行分析验证。结果表明:该模型与二维有限元结果基本趋于吻合,在误差允许的范围内,且符合电机实际动行特点,验证了模型的有效性。 展开更多

关键词 开关磁阻电机 有限元 磁固耦合 非线性 数学模型

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基于磁固耦合的分数槽永磁同步电动机振动分析 被引量：2

9

作者 左佳 郭瑶仙 全鑫 《微特电机》 北大核心 2016年第8期40-44,47,共6页

以小型分数槽永磁电机为研究对象,通过分析其电磁振动理论,从多方面对电机结构进行了优化。把计算出的电磁力离散成点并加载到电机定子上,在ANSYS中做了瞬态动力学分析,最终得到电机定子对动载荷的时域响应。但瞬态动力学分析只能近似... 以小型分数槽永磁电机为研究对象,通过分析其电磁振动理论,从多方面对电机结构进行了优化。把计算出的电磁力离散成点并加载到电机定子上,在ANSYS中做了瞬态动力学分析,最终得到电机定子对动载荷的时域响应。但瞬态动力学分析只能近似获得电机某点的时域响应,并不能得到整个电机精确的动力学特性曲线。而采用磁固耦合联合仿真可将计算出的电磁力自动耦合到定子齿做频谱分析,从而得到电机整体的频谱特性。结果表明采用磁固耦合的方法更能精确的反映电机振动的频谱特性,从而指导电机结构设计以及优化。 展开更多

关键词 分数槽永磁同步电动机 频谱分析 磁固耦合 电机振动

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开关磁阻电机定子系统磁固耦合解析建模分析 被引量：1

10

作者 赵为立 张海军 +1 位作者 高瑞贞 张京军 《河北工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第4期63-68,共6页

建立了开关磁阻电机定子系统磁固耦合振动微分方程;在考虑开关磁阻电机位移场与电磁场相互作用、相互影响的条件下,利用麦克斯韦张量法和磁路法,推导出开关磁阻电机定子系统所受径向电磁力;结合梁函数组合法解得定子系统径向振动位移表... 建立了开关磁阻电机定子系统磁固耦合振动微分方程;在考虑开关磁阻电机位移场与电磁场相互作用、相互影响的条件下,利用麦克斯韦张量法和磁路法,推导出开关磁阻电机定子系统所受径向电磁力;结合梁函数组合法解得定子系统径向振动位移表达式。以一台8/6样机为例,将所求结果与二维有限元分析结果进行了对比,验证了所建模型的有效性,所建模型符合实际开关磁阻电机结构及运行特点。 展开更多

关键词 开关磁阻电机 径向力 定子系统 磁固耦合 振动与噪声

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磁固耦合效应下集成式永磁电动轮定子振动响应与结构优化研究 被引量：2

11

作者 李瑞 王强 +2 位作者 林棻 梁奎 赵子亮 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2022年第9期15-24,共10页

针对磁固耦合效应下集成式永磁电动轮定子振动问题,依据改进的子域模型理论和有限元分析方法,建立考虑定子齿尖效应的磁场预测模型。首先,根据Maxwell应力张量方程,明确不平衡电磁力时空分布及幅频特性;其次,基于薄壳理论,将定子总成等... 针对磁固耦合效应下集成式永磁电动轮定子振动问题,依据改进的子域模型理论和有限元分析方法,建立考虑定子齿尖效应的磁场预测模型。首先,根据Maxwell应力张量方程,明确不平衡电磁力时空分布及幅频特性;其次,基于薄壳理论,将定子总成等效为弹性圆柱薄壳,建立考虑激振力变化的磁固耦合动力学模型,给出电动轮关键构件模态频率及振型;在此基础上,以降低定子耦合振动为优化目标,采用提出的自适应权重粒子群优化算法对定子结构参数进行设计。对比分析表明,结构优化后,定子磁固耦合振动得到了有效改善,提高了永磁电动轮运行的稳健性。 展开更多

关键词 集成式永磁电动轮 磁固耦合 自适应权重的粒子群算法 结构优化

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轴向球面磁悬浮飞轮电机磁热固耦合分析

12

作者 朱志莹 孟凡浩 +2 位作者 徐政 安聪 焦金帅 《电气工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期220-227,共8页

针对轴向球面磁悬浮飞轮电机(Axially spherical bearingless flywheel machine,AS-BFM)在电磁、温度和应力耦合作用下的温升和形变问题,提出磁热固耦合的温度场分布和部件形变求解分析方法。该方法基于轴向球面磁悬浮飞轮电机的电磁损... 针对轴向球面磁悬浮飞轮电机(Axially spherical bearingless flywheel machine,AS-BFM)在电磁、温度和应力耦合作用下的温升和形变问题,提出磁热固耦合的温度场分布和部件形变求解分析方法。该方法基于轴向球面磁悬浮飞轮电机的电磁损耗分析,确立各部件的热参数和应力参数,并建立电机三维有限元分析模型;在此基础上,求解得到电机在不同转速下的损耗和温度场分布特性,并将温度场结果作为载荷导入应力场分析求解电机各部件形变规律;最后,通过耦合仿真分析揭示了电机不同转速对温升和形变的影响规律,三维有限元分析结果验证了磁热固耦合分析方法的有效性,为电机的散热设计、结构优化以及材料选择提供了依据。 展开更多

关键词 飞轮电机 磁热固耦合 电磁损耗 温升 形变

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永磁同步电机磁固热多物理场耦合振动噪声分析

13

作者 孟羚玉 陈长征 +1 位作者 史宗辉 孙鲜明 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第4期43-49,117,共8页

针对永磁同步电机的电磁振动噪声多物理场耦合问题,在磁固耦合的基础上,考虑温度场对电机结构和电磁特性的影响,通过有限元法提出一种磁固热多物理场耦合模型,分析在热应力和电磁力共同作用下电机的结构变形,突出对比强弱耦合变形情况... 针对永磁同步电机的电磁振动噪声多物理场耦合问题,在磁固耦合的基础上,考虑温度场对电机结构和电磁特性的影响,通过有限元法提出一种磁固热多物理场耦合模型,分析在热应力和电磁力共同作用下电机的结构变形,突出对比强弱耦合变形情况下电机电磁力及振动噪声情况。以一台6极36槽内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)为研究对象,综合考虑磁场、温度场和结构场多物理场耦合作用,建立永磁同步电机有限元模型,用ANSYS Workbench准确计算电机各种损耗并进行温度反馈,并通过实验验证模型准确性。结果表明,考虑温度分布和结构变形有助于准确预测和评估电机的振动噪声水平。 展开更多

关键词 振动与波 永磁同步电机 有限元法 磁固热耦合 温度分布 电磁振动噪声

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基于热-磁-固耦合的圆台薄壳应力与变形分析

14

作者 边宇虹 张晨 游群 《机械设计》 CSCD 北大核心 2019年第9期57-62,共6页

针对导电圆台薄壳热磁弹性问题,建立在电磁场、温度场和机械场作用下的基本方程。经过变量代换,得出具有8个基本未知量的非线性偏微分方程组。对于导电圆台薄壳,分析其温度场,导出温度场积分特征值。利用New Mark稳定有限等差式和准线... 针对导电圆台薄壳热磁弹性问题,建立在电磁场、温度场和机械场作用下的基本方程。经过变量代换,得出具有8个基本未知量的非线性偏微分方程组。对于导电圆台薄壳,分析其温度场,导出温度场积分特征值。利用New Mark稳定有限等差式和准线性化方法,给出了可以应用离散正交化法求解的标准型方程组,得到该问题的数值解。通过实例计算,得到了圆台薄壳应力、温度及变形随外加电磁参量的变化规律。结果表明,改变电、磁、力场的参数能够实现对圆台应力、应变、温度的控制。研究结果可为此类问题的进一步研究提供理论参考。 展开更多

关键词 热-磁-固耦合 导电圆台薄壳 离散正交化法 非线性

原文传递

基于磁-固-路双向耦合的电机电磁振动分析方法

15

作者 徐晨期 祝长生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期156-168,共13页

电机的电磁振动是由电机的电磁场与结构场之间的相互作用产生的,研究电机的电磁振动就必须考虑这种磁-固双向耦合的影响。结合电机驱动与控制系统,提出了一种磁-固-路双向耦合的电机电磁振动分析方法。首先建立了电机转子及定子在磁-固... 电机的电磁振动是由电机的电磁场与结构场之间的相互作用产生的,研究电机的电磁振动就必须考虑这种磁-固双向耦合的影响。结合电机驱动与控制系统,提出了一种磁-固-路双向耦合的电机电磁振动分析方法。首先建立了电机转子及定子在磁-固双向耦合条件下的动力学模型,基于场路耦合方程建立了电机驱动与控制系统和电磁场之间的联系。然后提出了电机电磁振动的磁-固-路双向耦合循环迭代方法,分析了多场路双向耦合分析中需要解决的关键问题。接着提出了一种多场耦合分析的节点标记方法,实现了电机电磁场与结构场间数据的快速、准确传递和交换。最后以一台1 MW-4极72槽永磁同步电机为例,进行了电机振动的分析及试验测试,对电机电磁振动磁-固-路双向耦合循环迭代分析方法的可行性和准确性进行了验证。结果表明,提出的节点标记及磁-固-路双向耦合循环迭代分析方法能够实现不同场网格节点间信息的准确传递,能考虑转子偏心、结构、轴承、驱动及控制系统等对电机电磁振动特性的影响,为精确预测电机的电磁振动和噪声提供了一种可行的方法。 展开更多

关键词 电机 电磁振动 磁-固双向耦合 场路耦合

原文传递

汽轮发电机端部绕组的电磁力计算与振动问题 被引量：2

16

作者 胡宇达 邱家俊 等 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2001年第A01期583-586,共4页

采用解析进行求解，推得了汽轮发电机端区绕组的磁场及相应电磁力计算的表达式，并在此基础上，给出了绕组线棒振动的非线性磁固耦合运动微分方程。运用伽辽金法，对振动方程简化形式的解进行了研究。最后，给出了单根绕组线棒所受电磁... 采用解析进行求解，推得了汽轮发电机端区绕组的磁场及相应电磁力计算的表达式，并在此基础上，给出了绕组线棒振动的非线性磁固耦合运动微分方程。运用伽辽金法，对振动方程简化形式的解进行了研究。最后，给出了单根绕组线棒所受电磁力的计算结果及分析。 展开更多

关键词 磁场 电磁力 磁固耦合振动 汽轮发电机 端部绕组

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电磁场中载流薄板的弯曲行为分析 被引量：1

17

作者 边宇虹 白象忠 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2011年第1期129-136,共8页

在建立载流薄板的非线性磁弹性运动方程、电动力学方程和Lorentz力表达式的基础上,通过变量代换,将描述薄板的磁弹性状态方程整理成含有10个基本函数的标准Cauchy型。采用差分法及准线性化方法,将标准Cauchy型非线性偏微分方程组,变换... 在建立载流薄板的非线性磁弹性运动方程、电动力学方程和Lorentz力表达式的基础上,通过变量代换,将描述薄板的磁弹性状态方程整理成含有10个基本函数的标准Cauchy型。采用差分法及准线性化方法,将标准Cauchy型非线性偏微分方程组,变换成为能够用离散正交法求解的准线性微分方程组。通过算例,得到了电磁场与机械载荷联合作用下载流薄板的磁弹性应力与变形的数值解。变换电磁参量讨论了薄板的应力及变形的变化规律。结果表明,改变通电电流强度或者外加磁感应强度,可以改变载流薄板的应力与变形状态,达到控制薄板的受力与变形的目的。 展开更多

关键词 磁固耦合 载流薄板 非线性 应力 变形

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绕组压紧力对变压器油箱振动特性影响的有限元分析 被引量：1

18

作者 周红军 赵志刚 +1 位作者 张亚东 马玮 《变压器》 2024年第3期45-51,共7页

为了研究油浸式变压器箱体表面的振动特性,以及绕组压紧力对变压器油箱振动特性的影响,本文利用磁固耦合有限元方法进行了建模仿真。以一台110kV油浸变压器作为对象建立三维几何模型,进行磁场-结构力场的耦合仿真,计算分析了变压器油箱... 为了研究油浸式变压器箱体表面的振动特性,以及绕组压紧力对变压器油箱振动特性的影响,本文利用磁固耦合有限元方法进行了建模仿真。以一台110kV油浸变压器作为对象建立三维几何模型,进行磁场-结构力场的耦合仿真,计算分析了变压器油箱各处、各方向振动特性,比较了不同绕组压紧力对变压器油箱振动特性的影响,得出了变压器油箱振动信号的时、空、频特性。结果表明,油箱振动信号波形呈周期性变化,油箱正面Y方向振动最为明显,振动幅值最大可达1.0566mm;绕组压紧力增大会导致油箱振动幅值增大。本文研究可为变压器油箱振动特性研究提供理论和数据支持。 展开更多

关键词 油浸变压器 绕组压紧力 油箱振动 有限元分析 磁固耦合

原文传递

潜油永磁电机电磁振动特性分析

19

作者 冯桂宏 丁宏龙 +1 位作者 刘忠奇 张炳义 《微电机》 2015年第7期1-4,34,共5页

小功率永磁电机的振动主要来自电磁振动,电磁振动主要来源于电机的径向电磁力波,因此对电机的径向电磁力波进行了分析,给出了可能引起振动的主要力波的频率和幅值。对电机进行了磁固耦合分析,得到了电机的振动响应和声场的分布情况,分... 小功率永磁电机的振动主要来自电磁振动,电磁振动主要来源于电机的径向电磁力波,因此对电机的径向电磁力波进行了分析,给出了可能引起振动的主要力波的频率和幅值。对电机进行了磁固耦合分析,得到了电机的振动响应和声场的分布情况,分析了电机结构参数对电磁振动的影响。对电机进行了模态分析,获得了电机的固有频率,为电机设计过程中合理避开共振点提供依据。 展开更多

关键词 潜油永磁电机 径向电磁力 磁固耦合 模态分析

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负载短路工况下电力变压器振动特性分析

20

作者 高静 《机械管理开发》 2024年第3期68-69,72,共3页

煤矿的自动化开采及利用中离不开电力系统的稳定供应,而变压器是保证电力系统稳定运行的重要设备。针对变压器的振动特性,采用有限元仿真模拟的形式进行分析,研究铁芯及绕组的振动变形规律以及变压器的振动变化规律,为变压器的设计和使... 煤矿的自动化开采及利用中离不开电力系统的稳定供应,而变压器是保证电力系统稳定运行的重要设备。针对变压器的振动特性,采用有限元仿真模拟的形式进行分析,研究铁芯及绕组的振动变形规律以及变压器的振动变化规律,为变压器的设计和使用提供参考,确保变压器稳定运行。 展开更多

关键词 变压器 振动特性 电磁耦合 磁固耦合 仿真分析

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