永磁电机自然散热及水冷系统分析

本文以一台110 kW永磁同步电机为研究对象,在有限元软件中计算了电机在额定工况下各部分的损耗,并求出对应的生热率.在有限元软件中计算了自然散热情况下电机的温升.在实验平台上进行电机的温升实验,将仿真与实验结果进行对比,证明有限元软件计算的准确性.在原电机模型基础上设置水冷结构,分析在有水冷情况下电机的散热情况.将自然散热和水冷散热进行对比,仿真结果表明水冷散热能够大幅降低电机稳定运行的温度,对今后研究降低大功率电机温升的方法提供经验和参考.     

橡胶和聚氨酯模型负重轮温升特性的有限元分析及对比试验

应用ANSYS有限元分析软件建立了橡胶和聚氨酯弹性体两种材料模型负重轮的应力场有限元模型,计算出节点生热率作为负载导入到温度场有限元模型中,进行温升有限元计算,得到两种材料模型负重轮的温升规律,并且进行了对比试验.室内台架试验结果验证了有限元分析的温升规律,台架模拟试验结果进一步表明,所研究的模型负重轮在相同的负载和转速条件下,聚氨酯弹性体都比橡胶材料发热少,温升低.     

大功率牵引电机随负载变化的热场分析

为了获得牵引电机温升最高点随负载变化的规律,研究大功率牵引电机随负载变化的温度场。根据电机实际运行情况,考虑转子通风孔部分堵塞以及集肤效应对转子电阻的影响,建立采用轴向通风系统的具有校正转子电阻下的大功率牵引电机热模型。利用Simulink提供的模块构造仿真模型计算电机在负载变化时各重要部件的损耗,模拟电机各重要部件温升随负载的变化,分析计算温升最高值及位置点。仿真计算结果表明:电机转子的温度始终高于定子的温度,在定子区域,定子绕组温度高于定子铁芯温度。当转子通风孔出现阻塞时,电机各重要部件的温升明显升高,符合大功率牵引电机随负载变化的热场实际情况。     

静电除尘用大功率高频高压变压器漏感的研究

大功率高频高压变压器作为静电除尘高频电源系统的关键部分之一,其分布参数不仅直接影响系统特性,也是设计LCC串并联谐振电路的关键。本文基于能量法,提出了一种采用变压器尺寸数据计算漏感的新方法,之后,建立了变压器三维模型并用有限元软件ANSYS仿真验证了绕组磁场分布曲线。最后通过与静电除尘用72kV/85kW大功率高频高压变压器实际产品的试验数据进行比对,验证了该方法的有效性,且对实际生产有一定的指导意义。     

风电控制器模块的高海拔热性能研究

对自然散热条件下风电产品中控制器模块的高海拔热性能进行了研究。首先分析了海拔高度对空气特性和风扇性能的影响,并总结归纳了常用高海拔温升评估方法,特别是经验公式计算法和温升系数修正法。以风电变流器中的控制器模块为例,针对高海拔自然散热条件,采用试验测试和热仿真计算的方法,对目前的经验计算公式进行了系数修正,并验证了温升系数修正法的准确性。同时指出在具有准确的仿真模型条件下,热仿真模拟法也是一种有效的计算手段。对自然散热条件下控制器模块的高海拔热性能进行了详尽的研究分析,找到了评估高海拔温升特性的有效方法,也为风电产品在其他散热条件下的高海拔热性能研究提供了参考。     

油浸式电力变压器温度场分布的计算分析

为更准确地掌握油浸式变压器的内部温度场分布,为其绝缘寿命评估提供依据,在分析变压器产热散热机理及导热途径的基础上,依据对流传热和热辐射特性及温度场计算的流固耦合模型,在多物理场仿真软件COMSOL中实现了变压器温度场分布的建模计算;得到了绕组的温度分布。绕组从下到上的温度分布大致为低—高—低走势,热点位于低压绕组上半部分。同时将计算结果与变压器温升试验实测数据进行了对比,两者吻合较好,绝对误差5.3%以内,说明了计算结果的正确性。在此基础上还分析了负载系数、水平油道高度和油流挡板设置对绕组温升的影响。     

基于综合节能的整流变压器最优运行工况研究

应用于金属冶炼、化工电解等行业的大功率整流变压器,其线圈铜阻随温度升高而增大,相应的基本铜耗也会增加;冷却装置的投入不仅能控制整流变压器在温升限值内运行,还能降低绕组温度实现降耗,但该过程加大了冷却装置的能耗,系统的整体能耗是否最低就需要根据实际情况进行分析.本文结合某铝业公司工程实测数据,对整流变压器损耗与温升关系,冷却功率与温升关系进行了深入研究,通过优化计算得到整流变压器的最优运行工况,即系统综合能耗最低时的温升及需投入的冷却功率,为整流变压器综合节能提供了理论依据和有效方法.     

高压谐振型DC-DC变换器的调压调频控制方案

为解决高压开关电源高频化过程遇到的变压器分布参数对性能影响的问题 ,采用谐振变换器技术方案 ,通过调整回路参数 ,使变换器工作在谐振状态 ,减少了系统的损耗。建立了包含 Buck变换器、谐振变换器、高压变压器和倍压整流器的直流高压开关电源系统仿真模型。通过仿真 ,分析了谐振变换器工作过程 ,研究了主回路电气参数对谐振变换器的影响。仿真说明谐振变换器工作在感性状态开关损耗较小。实验结果验证了仿真分析的正确性。     

有载调容控制变压器的仿真设计

针对控制变压器运行时负载波动大的特点,提出有载调容控制变压器的设计方案,并建立了仿真模型,对有载调容控制变压器的磁通密度、空载损耗、负载损耗、电压、电流等进行了分析.结果表明,有载调容控制变压器在满足负载电能要求的情况下节能效果显著.     

控制变压器的结构优化与运行方式管理

根据控制变压器运行时负载的无功损耗小、无增长特点,提出降容设计方案;并针对控制变压器的间歇运行特性,提出空载断电与温升控制的运行方式.研究表明,降容设计方案在控制变压器的设计阶段节材效果显著;空载断电与温升控制的运行方式在控制变压器的运行阶段节能效果显著.     

散热器组抬高对变压器温升的影响

为了分析散热器组抬高对变压器温升的影响,在传统温升计算的基础上,利用有限元法对油流速度进行计算,从理论上解析了油流速对散热性能的影响。同时结合相关的温升试验数据,针对散热器组架高的情况,给出了传统温升计算结合油流速分析温升计算方法。     

油浸式变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法研究

介绍了一种基于有限元法的变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法。通过建立变压器二维模型,采用有限元法求解变压器内磁通密度分布;并计算变压器铁心及绕组损耗。随后,采用多物理场间接耦合方法将损耗作为热源加载条件求解变压器流体-温度场,分析变压器内部油流速度及温度分布。对35 kV油浸式变压器进行二维电磁-流体-温度场分析,将温度仿真结果与经验公式的热点温度计算结果进行对比,验证了方法的有效性和正确性。     

基于磁-热-流耦合的非晶合金变压器运行特征分析

非晶合金变压器绕组及其铁心一般采用矩形结构,其运行损耗引起的不平衡温升更易导致绕组绝缘劣化,影响供电可靠性。针对非晶合金变压器特殊的绕组结构,分析计算非晶合金变压器绕组温升,预测其热点温度,对矩形绕组结构变压器的设计优化和运行控制具有理论指导意义。本文基于三维磁-热-流多物理场耦合仿真计算和温升试验,以一台型号为SBH15-M-200/10的三相油浸式非晶合金配电变压器为研究对象,分析其额定负载下的运行特征,仿真计算各绕组的热点温度,并通过短路法温升试验对仿真结果的正确性进行了验证。研究表明：三维磁-热-流多物理场耦合计算非晶合金变压器绕组热点温度值与温升试验结果的相对误差小于5%,所研究非晶合金变压器绕组的热点温度出现在B相低压绕组的中上部,热点温度达到64.77℃     

基于修正Bertotti模型的变压器铁心谐波磁损耗计算与验证

针对谐波激励下变压器磁损耗计算问题,对传统Bertotti模型进行改进,使其适应于复杂谐波工况下损耗计算,并完全按照实际变压器的要求,设计制造了变压器叠片铁心模型,搭建了谐波激励下变压器磁损耗测试平台,对改进的Bertotti模型的正确性及精确性进行验证,并对谐波激励下磁滞损耗和涡流损耗的分布规律进行研究.首先,基于简化的Bertotti模型,采用铁心工艺系数,获得了正弦激励下变压器磁损耗分离数据,并通过对不同频率下磁滞损耗和涡流损耗的确定,发现低频段磁滞损耗占绝大部分,随着频率的增加,磁滞损耗所占比例降低,涡流损耗占据了主导地位;其次,引入修正因子,综合考虑谐波相位、谐波含量以及谐波阶次的影响,对磁滞损耗和涡流损耗进行修正,实现了谐波激励下磁损耗的计算.通过测量与计算结果的对比分析,损耗误差保持在5%以内,满足工程所需的精度要求,验证了模型的正确性.所得结果和结论有助于谐波激励下磁损耗的研究,为变压器的优化设计以及产品性能的提高提供了必要的数据支撑.     

油浸纸板分布对±500kV换流变压器饼式绕组温升的影响分析

油浸纸板在变压器中除支撑、绝缘作用外,还为油流散热提供导向通道,其分布位置直接影响换流变压器的温度分布及热点位置。分析了油浸纸板分布位置不同对换流变压器内部温度的影响,以一台±500 kV换流变压器为例,首先基于磁场仿真模型计算得到了铁心和绕组损耗;再以绕组损耗为热源,采用Fluent模拟了换流变压器内部散热的热流耦合过程,得到了流体场和温度场分布;并将软件仿真结果与经验公式结果对比,验证了软件仿真结果的合理性。最后通过改变导向分区、角环对数,探讨理想的纸板放置位置,从而得到更均匀分布的温度场。经分析,合理的导向分区与角环分布可以明显降低热点;并使温度分布更加均匀。分析结果可为变压器设计提供分析和指导;同时进一步讨论换流变压器中理想的油浸纸板位置。     

基于Flotherm的感应加热的散热设计

电磁感应加热在锻造、热处理、熔炼等方面得到了广泛的应用,在大功率电磁感应加热系统中,散热是影响系统稳定运行的重要因素之一。对此在分析电磁感应加热系统中的热源与热损耗的基础上,运用仿真的方法对系统中的热损耗进行了估算。在对散热系统中的散热器和风机进行了设计之后,结合热损耗的估算结果,用热仿真软件Flotherm对散热系统进行了仿真。最后通过实验验证了这种设计方法的可行性。     

大型电力变压器套管升高座中附加损耗分析

对于三相电力变压器升高座中的涡流及过热分析,提出了分别计算本相和邻相电流在各升高座中引起的涡流分量及损耗,进而用矢量合成的方法,计算总的涡流及损耗。为了实验验证,该文设计了一个铝质简化模型,采用差值法测试损耗,结果与理论计算吻合。文章在分别讨论了本相及邻相电流引起涡流的因素分析之后,进一步计算了360MVA电力变压器三相升高座在不同负载电流下的损耗值,给出了可能出现过热的区域。     

高压开关电源在X-射线探伤中的应用

介绍一种采用移相控制的串联谐振高压开关电源原理,并对此电路进行了理论分析.采用四组相同电路进行互差45°分时叠加控制,以提高谐波频率.实验表明,本电源利用变压器的漏感参加谐振,可减小分布参数的影响,并实现了恒频控制和软开关特性,与常用的串联谐振电路相比该电路谐振电流峰值要小得多.多模块串联工作,可实现冗余设计以提高整机的可靠性.在工作条件恶劣的X射线探伤中具有广阔的应用前景.该方案广泛适用于高压、大功率、负载变化大的电源.     

一种可用于高电压的新型环保干式变压器

介绍了一种可用于高电压的新型环保干式变压器的结构组成.这种变压器的结构特点是采用高压电力电缆作为变压器绕组,省去了绝缘油.通过对其温升、电场分布、暂态电压特性、短路阻抗、负载损耗等基本特性的分析认为,与传统变压器相比,这种变压器具有电压等级高、容量大、阻燃不爆、环保性能好、线路损耗小、绝缘强度高、结构简单等优点.     

基于DSIM仿真的多端口电力电子变压器损耗分析

多端口电力电子变压器正成为新一代电网的关键设备，但其损耗建模和解算非常困难。DSIM软件适用于复杂结构电力电子变换器仿真解算，尤其是电力电子变压器。针对多端口电力电子变压器，该文进行了比较全面的损耗分析，并且例证了DSIM软件在复杂电力电子变换器系统损耗分析方面的有效性。建立了电力电子变压器损耗模型，通过仿真和实验验证了所提出的模型的准确性和有效性。结果表明：单台电力电子变压器具有最优效率点；对于两台电力电子变压器集群运行，轻载时只运行单台电力电子变压器效率最优，重载时两台电力电子变压器同时运行效率最优。该文对损耗模型的分析，可以为电力电子变压器运行效率优化提供参考。