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基于动态磁网络法大型感应电机阻抗参数及起动特性计算
1
作者 夏云彦 周洲 +1 位作者 邵远亮 连如博 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第14期4341-4352,共12页
为提高大型感应电机动态阻抗参数及起动特性计算的准确性及计算效率,构建了考虑电机转子转速变化引起气隙磁导变化的非线性动态磁网络模型。以一台6.5 MW大型感应电机为例,分析起动电流变化对电机内各处饱和程度的影响机理,在此基础上,... 为提高大型感应电机动态阻抗参数及起动特性计算的准确性及计算效率,构建了考虑电机转子转速变化引起气隙磁导变化的非线性动态磁网络模型。以一台6.5 MW大型感应电机为例,分析起动电流变化对电机内各处饱和程度的影响机理,在此基础上,根据磁力线路径及电机内饱和程度确定动态磁网络模型中的非线性磁导的计算方法。将动态磁网络模型与转子趋肤效应模型相结合,提出计及漏磁并考虑转子转速变化及饱和偏移现象的电机动态阻抗参数的计算方法。推导并建立基于转子多回路法的大型感应电机的动态数学模型,根据电机瞬态过程中的电磁耦合关系,确定动态数学模型与磁网络模型的动态耦合求解方法,提出大型电机瞬态过程中考虑电流、转速、饱和及趋肤程度变化的动态阻抗参数及起动特性的计算方法。通过与有限元计算结果及实验结果对比,验证了所提出计算方法的正确性。 展开更多
关键词 大型感应电机 动态磁网络 动态阻抗 转子多回路法 起动特性
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压缩机用水冷永磁同步电机转子旋态下流固耦合传热研究 被引量：11
2
作者 王立坤 李渊 +2 位作者 陶大军 戈宝军 龚浩文 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第22期7830-7840,共11页
针对压缩机用大功率永磁电机电枢绕组电流大,易导致绕组端部发热严重、温度高的问题,以一台压缩机用560kW永磁同步电动机为例,通过建立三维全域流固耦合传热模型,结合Mosaic网格离散,计及转子旋转,对永磁电机冷却介质紊流作用下全域流... 针对压缩机用大功率永磁电机电枢绕组电流大,易导致绕组端部发热严重、温度高的问题,以一台压缩机用560kW永磁同步电动机为例,通过建立三维全域流固耦合传热模型,结合Mosaic网格离散,计及转子旋转,对永磁电机冷却介质紊流作用下全域流热耦合场进行数值计算,分析不同入口风速下电机冷却介质流动规律及电枢绕组热表征。开展不同电枢电流下样机定子端部绕组温度测试,并与理论分析结果进行对比,验证了永磁电机三维流固耦合传热模型的合理性和计算方法的正确性,所作研究可以为压缩机用永磁同步电动机的发热与冷却设计提供理论借鉴。 展开更多
关键词 压缩机用永磁电机 风速 端部绕组 转子旋转 流固耦合
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双并列转子永磁直驱电机转子不平衡力分析与优化 被引量：1
3
作者 陶大军 陈阳 +1 位作者 李峥 戈宝军 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期2961-2973,共13页
双并列转子永磁直驱电机受轴间距限制,设计时会切掉部分定子铁心和绕组,造成转子电磁力不平衡。为最大限度地抑制转子所受的不平衡电磁力,该文从双并列转子结构出发,分析了电机绕组电感参数不对称的原因,提出通过合理设计线圈跨距和分... 双并列转子永磁直驱电机受轴间距限制,设计时会切掉部分定子铁心和绕组,造成转子电磁力不平衡。为最大限度地抑制转子所受的不平衡电磁力,该文从双并列转子结构出发,分析了电机绕组电感参数不对称的原因,提出通过合理设计线圈跨距和分布平衡三相电感。在此基础上,构建转子所受总电磁力的数学模型,理论分析各个分力的来源及影响因素,研究各个分力对转子所受总电磁力的影响,提出了优化占空角、优化耦合间距、采用定子端部不对称结构、采用转子偏心结构和切除部分单元电机五种优化方法,实现对转子所受电磁力的优化,探讨了不同方法的优化效果,以及其对转矩脉动的影响,总结了不同优化方法的优缺点。 展开更多
关键词 双并列转子 永磁直驱电机 电磁力 优化方法
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双并列转子永磁同步电机转矩脉动产生机理及抑制
4
作者 陈阳 陶大军 +2 位作者 王立坤 戈宝军 李守鹏 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期6357-6370,共14页
双并列转子永磁同步电机由于部分定子铁心和绕组的缺失,存在较大的转矩脉动,限制了其在并行对驱类机械装备中的应用。该文对双并列转子永磁电机转矩脉动产生机理进行分析,并提出了相应的抑制方法。对比了N-N型、N-S型两种转子结构,阐明... 双并列转子永磁同步电机由于部分定子铁心和绕组的缺失,存在较大的转矩脉动,限制了其在并行对驱类机械装备中的应用。该文对双并列转子永磁电机转矩脉动产生机理进行分析,并提出了相应的抑制方法。对比了N-N型、N-S型两种转子结构,阐明了N-S型转子结构的优越性。在此基础上,开展了转矩脉动产生机理研究,按照影响因素不同,逐次分析了齿槽效应、端部效应、永磁齿轮效应以及绕组参数不对称对电机转矩脉动的作用机理,构建了各个转矩分量的解析表达式。通过有限元模型,验证了理论分析的正确性。针对产生转矩脉动的不同分量,提出了相应的抑制方法,其中抑制空载转矩可以通过优化电机的结构参数来实现,抑制纹波转矩可以通过优化绕组位置分布来实现。搭建样机实验平台,验证了分析模型的准确性。 展开更多
关键词 双并列转子 永磁同步电机 转矩脉动 空载转矩 结构优化
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特高压输电用同步调相机端部涡流损耗及流固耦合传热研究 被引量：6
5
作者 王立坤 毕晓帅 +3 位作者 朱志佳 孙玉田 寇宝泉 邢洪凯 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期1968-1980,共13页
针对特高压输电用大型同步调相机端部复杂结构下漏磁、发热与冷却问题,结合调相机实际运行特点,建立三维瞬态电磁场数学模型,研究端部漏磁及各构件涡流损耗分布规律。通过构建调相机端部三维流固耦合传热模型,研究有限空间约束下端部通... 针对特高压输电用大型同步调相机端部复杂结构下漏磁、发热与冷却问题,结合调相机实际运行特点,建立三维瞬态电磁场数学模型,研究端部漏磁及各构件涡流损耗分布规律。通过构建调相机端部三维流固耦合传热模型,研究有限空间约束下端部通风系统冷却介质导流规律及屏蔽外空间和屏蔽内狭小空间的传热规律;进一步,探究不同冷却介质对端部新型双阶铜屏蔽、凸形压圈等结构的热表征影响。为了验证该文数值分析模型的合理性及计算方法的有效性,对调相机端部铜屏蔽内缘温度进行实测,温度计算结果与温度实测结果相吻合,为提升调相机通风冷却系统散热效力,选择最优冷却介质,以及研发更大容量的特高压输电用调相机冷却系统提供理论基础。 展开更多
关键词 同步调相机 涡流损耗 传热规律 冷却介质 通风冷却
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计及磁路分布特性的电磁轴承解析模型建立与支撑性能影响因素研究
6
作者 戈宝军 杨子豪 +2 位作者 陶大军 韩继超 黄秋彤 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期2025-2035,2085,共12页
综合考虑磁路分布特性的电磁轴承解析模型是对电磁轴承优化设计的快速有效手段。该文通过计及铁心材料非线性磁导率、磁极边缘效应、磁场透入深度等影响因素,研究了磁极宽度对电磁轴承定子结构参数及其最大静态电磁力的影响,揭示了定子... 综合考虑磁路分布特性的电磁轴承解析模型是对电磁轴承优化设计的快速有效手段。该文通过计及铁心材料非线性磁导率、磁极边缘效应、磁场透入深度等影响因素,研究了磁极宽度对电磁轴承定子结构参数及其最大静态电磁力的影响,揭示了定子结构参数与磁路动态磁阻之间的规律,构建了计及磁路分布特性的电磁轴承解析模型。在此基础上,以异极径向电磁轴承结构参数为研究对象,分别以构建的解析模型和有限元法对其结构与最大电磁力及气隙磁通密度的影响规律进行计算对比,同时搭建了对应的实验平台进行验证分析,验证了解析模型的准确性和有效性。另一方面,基于构建的电磁轴承解析模型,揭示了定子极弧系数、励磁电流、气隙长度对于电磁轴承支撑性能的影响规律,为径向结构电磁轴承的设计及运行控制提供理论参考。 展开更多
关键词 电磁轴承 解析模型 磁路分布 支撑性能
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电网电压跌落下基于二分迭代和NITA法的同步调相机全域瞬态流热分析
7
作者 王立坤 宋旭升 +3 位作者 寇宝泉 孙玉田 沈峰裕 李靖琰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期8292-8303,I0031,共13页
同步调相机安装在特高压输电系统换流站内用于稳定输电系统的电压,输电系统可能发生电压跌落故障决定其需要具备工作在极限运行状态的能力。温升是制约调相机极限调节能力的重要因素之一,因此,对同步调相机极限运行时的瞬态流热分析非... 同步调相机安装在特高压输电系统换流站内用于稳定输电系统的电压,输电系统可能发生电压跌落故障决定其需要具备工作在极限运行状态的能力。温升是制约调相机极限调节能力的重要因素之一,因此,对同步调相机极限运行时的瞬态流热分析非常必要。该文建立调相机与输电系统耦合的暂态分析模型,研究电网电压跌落时调相机的瞬态响应特性。为综合评价电网电压跌落故障对调相机热表征的影响,建立300 Mvar同步调相机全域内流固耦合瞬态分析模型;提出一种二分迭代的流固耦合模型边界确定方法,通过数以亿计的多面体网格离散(共1.4亿网格单元),同时,基于非迭代时间推进法对全域复杂传热模型进行求解,研究调相机多风腔内流体和温度相互影响机理;探讨极限运行状态下温度约束对调相机安全运行的影响。为对该文所提研究方法进行验证,开展调相机总装温升实验,证明其可行性与准确性。 展开更多
关键词 同步调相机 电网电压跌落 非迭代时间推进法 瞬态流固特性
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基于粒子群优化算法的可变速抽水蓄能发电电动机电磁优化设计 被引量：8
8
作者 胡金明 陶大军 +4 位作者 孙玉田 李桂芬 胡刚 张春莉 韩继超 《大电机技术》 2021年第1期40-47,共8页
本文结合可变速抽水蓄能发电电动机的指标与运行特点,在研究其设计流程和设计要点的基础上,以一台10MW交流励磁发电电动机为例,基于粒子群优化算法,以电机的效率、成本为优化设计目标。在保证热负荷满足通风要求的情况下,对定子每极每... 本文结合可变速抽水蓄能发电电动机的指标与运行特点,在研究其设计流程和设计要点的基础上,以一台10MW交流励磁发电电动机为例,基于粒子群优化算法,以电机的效率、成本为优化设计目标。在保证热负荷满足通风要求的情况下,对定子每极每相槽数、定子槽宽、转子槽宽进行了寻优设计,实现了材料成本降低、效率提高的设计目标,形成了交流励磁发电电动机的电磁设计方案。通过对该电机电磁方案的空载特性分析,提出了对空载线电压波形畸变率过高问题的优化设计方案,建立了基于试验设计和曲线拟合以定、转子槽口宽度和单边气隙长度为优化变量的线电压基波幅值和波形畸变率的拟合公式,在其基础上通过三维粒子群优化,获得了进一步优化的发电电动机电磁优化设计方案。 展开更多
关键词 抽水蓄能 发电电动机 电磁设计 粒子群算法
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可变速发电电动机电压波形的优化 被引量：1
9
作者 胡金明 苟智德 +6 位作者 王建刚 孙玉田 陶大军 张春莉 李桂芬 胡刚 贺儒飞 《大电机技术》 2022年第6期14-20,67,共8页
本文对一台90kW可变速发电电动机样机进行研究,利用有限元法分析其空载谐波特性,分别考虑变流器谐波和电机本体齿谐波对空载电压波形的影响,确定可变速发电电动机齿谐波的影响因素。通过试验验证有限元仿真的正确性。在此基础上,采用定... 本文对一台90kW可变速发电电动机样机进行研究,利用有限元法分析其空载谐波特性,分别考虑变流器谐波和电机本体齿谐波对空载电压波形的影响,确定可变速发电电动机齿谐波的影响因素。通过试验验证有限元仿真的正确性。在此基础上,采用定子斜槽、定子和转子开辅助槽的方法降低了定子电压的波形畸变率,达到标准要求。 展开更多
关键词 可变速发电电动机 电压波形畸变率 谐波优化
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