水轮发电机端部各向异性涡流磁场及损耗的有限元分析

针对目前的端部场计算模型一般不包括定子铁心,故在定子铁心边段附近关键区域内的磁密计算值与实测值有较大的误差,不能满足工程要求的问题,首次将水轮发电机端部磁场的求解区域扩展到定子铁心中,建立了将端部与定子铁心边段有效部分结合起来总体考虑的新模型,模型中考虑了定子铁心的各向异性及非线性。导出与模型相应的三维各向异性涡流场边值问题及与之等价的条件变分问题。采用有限元法对ＴＳＳ８５４／９０－４０型水轮发电机的端部磁场进行了实例计算,结果表明：新模型能使端部磁场的计算精度大大提高。另外,对影响水轮发电机端部磁场的某些因素进行了分析,为大型水轮发电机端部结构的改进提供了理论依据。     

大型水轮发电机在各种工况下的端部磁场计算

考虑水轮发电机端部结构的特点，计入材料的各向异性和非线性，以电路和磁路等效原理导出定子铁芯叠片边段和分瓣压的等效电导率及磁导率，计算了一台72．5MW水轮发电机在各种工况下的端部磁场，结果与实测值非常吻合，证明了所提出方法的正确性，计算了李家峡400MW水轮发电机在欠励工况下的端部磁场，并与现场进相工况运行时的实测数据对比，结果满足工程要求，为预测水轮发电机进相能力的充电容量提供了依据。     

三维涡流场的T-Ω方法及其在发电机端部的应用

本文采用T—Ω有限元法计算三维涡流问题,选择了适当的规范,讨论了T—Ω法应用于叠层或薄片导体的优越性并将该方法应用于包括非线性定子铁芯端面在内的发电机端部计算。     

用标量位来计算稳态及瞬态工况下汽轮发电机端部三维磁场

本文提出了在计及端部行波场各次空间谐波的情况下,应用一维解析二维有限元数值解的方法来分析汽轮发电机端部三维磁场。在考滤到端区主要金属构件中涡流反应的影响后,仍可采用标量位来计算稳态及瞬态工况下的端区磁场。所编软件可在微机上运行。本文提出的方法适用于分析计算汽轮发电机定子端部绕组的电磁力及端部漏抗。     

大型二极汽轮发电机定子端部绕组共振的二重点理论

为解决大型二极汽轮发电机定子端部绕组常出现的振动问题,建立了端部绕组的简化模型,采用有限元法计算了该结构的低阶模态,给出了端部绕组主振型的近似表达式;基于磁拉力的空间分布,通过振型叠加法推导出了端部绕组强迫振动响应的计算公式.研究发现,大型发电机端部绕组只有同时满足2个条件——磁拉力频率等于或接近端部绕组固有频率,主振型的周向行波数等于发电机的极数,才可能发生共振,简称为端部绕组共振的二重点理论.根据二重点理论,当额定工作转速为3 000 r/min的二极发电机定子端部绕组发生共振时,可以调整端部绕组的固有频率使其避开100 Hz,也可以选择修改端部绕组的结构使其主振型中不再出现椭圆振型.     

大型水轮发电机转子偏心下电感参数的有限元计算

由于实际生产中,大型水轮发电机的转子往往存在不同程度的偏心现象,造成气隙磁场分布畸变,直接影响发电机运行,故为探讨发电机偏心下的运行性能,需要计算转子偏心时的电机参数。采用二维磁场有限元法,计算了大型水轮发电机在转子偏心下的磁场分布以及定子和转子绕组的自感、互感参数。有限元分析和磁导法计算结果比较表明:转子偏心造成定子支路间、定转子支路间的电感不再对称,偏心朝向处的定子支路自感和定转子支路互感变大,反向处则变小。     

汽轮发电机中三维行波涡流电磁场的有限元计算

本文在全面地考虑了汽轮发电机内部复杂结构和定子铁芯材料非线性的条件下,应用有限元法,求解了三维行波涡流电磁场的问题;针对定子齿槽和通风沟的影响,提出了等效磁导率的解决方法;证明了在三维行波场的有限元计算中,泛函的变分与圆周角θ无关.文中以QFQS-200-2型汽轮发电机为例,作了典型工况的计算,计算结果与实测值是吻合的.     

用基于等磁能法的有限元法计算二维非线性涡流场

本文讨论了用矢量磁位求解的二维非线性涡流场的有限元计算方法，包括平面场及轴对称场，采用了涡流场中铁磁材料磁化曲线的一种处理方法－等磁能法，并且给出了非线性涡流场的有限元计算格式，最后用该方法分析了一台感应钢包炉中的涡流场及炉料（钢水）的受力情况，并绘制了相应的曲线。     

大型水轮发电机铁芯磁阻对单个线圈电感计算的影响

针对大型发电机铁芯磁阻对线圈电感计算的影响较难定量分析的问题,分别采用磁路法和磁场法计算了大型水轮发电机单个线圈的电感参数。对两种方法计算结果的比较表明,磁路法根据基波主磁路对铁芯磁阻的近似折算对单个线圈的电感计算产生一定误差。尤其对于大型发电机,因其极数多,槽数多,不同磁路中铁芯磁位降的差异较大,如果铁芯还存在饱和现象,铁芯磁阻的影响将会更大。这时要准确计算电感参数,最好采用磁场分析法,这能更加准确地考虑发电机定、转子铁芯磁阻及饱和的影响。     

水轮发电机定子磁固耦合电磁激发的分岔与混沌

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．     

大型汽轮发电机定子线棒股线间环流分析

进行了汽轮发电机定子线棒端部附近的漏磁场分析与计算 ,磁场计算结果同实验值基本一致 .建立了股线间环流计算模型 ,进行了QFQS 2 0 0MW汽轮发电机定子上、下层线棒的环流分析 .     

电机定子线棒股线间环流的简化计算模型

介绍了在假定条件下大型汽轮发电机定子线棒股线间环流计算模型中股线参数及线棒端部附近漏磁场的简化计算方法 .计算了QFQS 2 0 0MW汽轮发电机定子上、下层线棒的环流 ,并与相关文献的结果做了比较 ,证实了所用方法的有效性     

SMC爪极永磁同步电动机的参数与性能计算

在电机磁路计算与磁场三维有限元数值分析的基础上,进行了以软磁复合(SMC)材料为定子铁心的爪极永磁电动机的优化设计和性能仿真研究,实验结果与理论计算有较好的一致性．     

新型聚磁式横向磁场永磁推进同步电动机

针对现有的各种聚磁式横向磁场永磁电动机的定子结构较为复杂的问题,该文提出了一种新型聚磁式横向磁场永磁推进同步电动机结构。其主要特点是转子永磁体磁极采用三面墙式聚磁式结构,定子铁心由U形硅钢叠片构成,在提高了气隙磁密的同时简化了定子铁心的结构。利用三维电磁场有限元数值计算对该种电机的磁场进行了分析,并根据磁场分布计算了该种电机的电磁参数。实验结果与计算结果吻合较好。新型横向磁场永磁推进电机在保证电机性能的基础上简化了定子铁心结构。     

交流电机定子绕组磁势的分析

从综合角度,分析了交流电机结构及定子绕组磁势的异同和相似之处。提出用一种新的方法来推导交流电机定子短距绕组系数,并用一种简单而直观的实验方法验证三相交流电机定子绕组中所产生的旋转磁场。     

大型水轮发电机铁芯磁阻对单个线圈电感计算的影响

针对大型发电机铁芯磁阻对线圈电感计算的影响较难定量分析的问题,分别采用磁路法和磁场法计算大型水轮发电机单个线圈的电感参数。对2种方法计算结果的比较表明:磁路法根据基波主磁路对铁芯磁阻的近似折算对单个线圈的电感计算产生一定误差。尤其对于大型发电机,因其极数多,槽数多,不同磁路中铁芯磁位降的差异较大,如果铁芯还存在饱和现象,铁芯磁阻的影响将会更大。这时要准确计算电感参数,最好采用磁场分析法,这能更加准确地考虑发电机定、转子铁芯磁阻及饱和的影响。     

一种新型结构的内外双转子感应电机

为了提高感应电机的运行性能，研究了一种具有内外双转子的新型结构的感应电机。电机采用励磁电抗较大的特殊铁芯和定子绕组形式。通过分析电机内部的电磁关系，计算了其特殊的磁场分布，推导出电机的数学模型，并对其进行了动态仿真。结果表明，电机具有良好的动态特性，特别是当电机极数较少（例如2极）时，绕组电阻和端部漏抗值都很小，而力能指标却较高。因此，推导出的电磁关系和数学模型适用于新型内外双转子感应节能电机的设计分析。