500kV单相变压器直流偏磁下损耗及绕组热点温度的计算分析

为了分析直流偏磁对电力变压器顶层油温度和绕组热点温度的影响,本文提出了基于场路耦合模型和热路模型的直流偏磁下顶层油温度和绕组热点温度的计算方法.利用该方法计算分析了某500 kV单相自耦变压器在直流偏磁下的损耗、顶层油温度和绕组热点温度等的变化规律.直流偏磁后,变压器绕组损耗略有下降,铁心、夹件等钢结构件的损耗随直流偏磁电流的增大而增大.由于地磁感应电流(GIC)波形的短时脉冲特性,GIC作用下的变压器顶层油温升和绕组热点温升均低于相同直流偏磁电流下的稳态温升.本文的研究方法和结论对变压器耐受直流偏磁能力的研究具有一定的参考价值.     

短时高过载永磁同步电机电磁热研究

短时高过载永磁同步电机广泛应用于航空航天等应用领域,具有高过载倍数、高动态响应和高可靠性等特点。为提高电机的极限转矩输出能力,研究分析了电负荷和磁负荷对电机过载能力的影响以及恒转速条件下绕组匝数对极限功率输出的影响;分析了过载倍数对电机损耗分布规律的影响,并分析了在常温和高温环境下,电机运行工况为长时工作制、短时周期工作制和短时高过载工作制时温升变化情况以及机壳热容量对电机温升分布的影响;最后搭建了不同环境下电机实验平台,通过实验验证了电机在不同环境温度和不同工况下温升变化情况和极限转矩条件下电流的过载倍数情况,实验和仿真分析基本一致,从而验证了理论的正确性,为短时高过载电机的设计提供了一定的理论参考依据。     

高压并联电容器用放电线圈的温升特性研究

在放电线圈额定负载温升试验、额定电压二次短路温升试验、额定容量放电温升试验基础上,对比了3种工况下3种规格的放电线圈绕组温升的特点.理论计算分析了短路试验、放电试验时绕组的温升情况,计算结果与试验结果相吻合.此外,文章研究了放电线圈额定容量连续放电试验时绕组温升情况.研究结果表明,放电线圈绕组的瞬态温度在连续放电试验中...     

大功率盘式交流永磁同步电机温度场流场耦合分析

根据510 k W盘式电机的电磁设计参数及热物性参数建立了三维温度场流场流固耦合模型,分析了额定工况下电机发热部件的温度分布,接着对样机进行了温升试验。针对温升试验电机温度偏高进行了改进性研究探索,从主动降低损耗和被动降低损耗两方面,研究了影响盘式电机温升的因素。主动降耗方面,建立了等效的二维直线电机模型,从铁耗理论模型和电磁仿真模型角度分析了不同牌号硅钢片在空载和负载工况下,铁耗瞬态变化趋势。对于供电频率较高的电机,尤其在弱磁区,铁耗往往成为影响电机温升的主要因素,对于卷绕定子铁心,建议采用沿着卷绕方向易于磁化、高磁感应强度、低损耗的晶体取向超薄硅钢片来降低高频铁耗。被动降耗方面,基于建立的三维耦合模型,分析了水道不同入口流速对电机定、转子最高温度影响、额定负载和过载工况下的定子绕组最高温度随入口冷却液流速变化趋势,最后将端盖端面水道流体单独建模,通过以上温升影响因素的分析,为之后盘式电机热管理的改进设计提供理论依据。     

电动闸阀直驱永磁电机的设计与温度场分析

针对驱动电动闸阀的电机提出的转速低、转矩密度大、工作时间短的要求,以及工作在高温高压特殊环境中的特点,采用短时工作制直驱永磁电机代替低速性能差、转矩小的感应电机,并对电机的基本结构进行了设计。较高的热负荷会使电机温升问题变得突出,因此建立了永磁电机三维瞬态温度场求解模型,通过计算出的电机定子绕组铜耗、定子铁心损耗、永磁体涡流损耗和表面散热系数,得到电机三维瞬态温度场仿真结果。     

中型高压电动机暂态温度场分析及短时过载运行研究

针对中型高压感应电动机暂态温升难以准确计算的问题，以一台紧凑型中型高压感应电动机为例，采用电机内各物理场间强耦合与弱耦合相结合的多物理场三维动态耦合分析方法，对其暂态温升进行计算。根据电机内定、转子区域流-固耦合的特点，建立电机温度场与流体场的三维强耦合分析模型。利用电机动态数学模型、磁网络模型、集肤效应模型及流体网络模型对电机损耗、转速及入口流量等进行计算，并作为耦合边界条件实现与流-固耦合模型的瞬态弱耦合求解。模拟了电机起动过程中温度的变化过程，验证了研究方法的正确性。对短时工况不同负载条件下电机的温升进行计算，获取负载条件对电机温升的影响规律，为电机的短时过载运行提供依据。研究内容为中型高压电动机暂态温升的计算及保障电机多工况的安全运行提供了参考。     

起重机用永磁电机等效热阻法瞬态温度场计算

对起重机用细长型外转子永磁同步电机瞬态温度场计算分析,由于细长型特殊结构,铜损耗约占总损耗的90%;同时定子绕组处于电机中心,散热能力差,温升计算成为永磁电机设计的关键环节。以采用S3工作制40%通电持续率对起重机用永磁电机进行温升考核,建立了起重机用永磁电机的瞬态等效热网络模型。重点分析了影响瞬态热网络准确计算温升的影响因素,提出了铜损耗热源时变加载方式。基于ANSYS有限元仿真和样机温升试验对比分析,验证了所建立的起重机用永磁电机瞬态等效热网络模型的正确性。     

功率步进电动机的损耗及温升过程

目前研究步进电动机的损耗及温升问题的文献资料极少见到。本文通过对步进电动机结构特点和运行特点的分析,导出了铜耗及铁耗的计算公式,着重研究了损耗与频率、温升与频率的关系,从而得到了在任意控制频率下定子绕组动态温升的解析表达式。对于已经制成的电机,提出了一套测试方法,通过2～3次试验,就可以测出步进电动机在损耗方面及温升方面的有关全部参数。根据这些参数不但可以计算出任意控制频率下绕组的瞬时温升及隐定温升,也可以计算出相应频率下的铜耗及铁耗。试验结果表明,本文提出的计算公式、测试方法及有关结论具有一定程度的准确性。     

过电压条件下谐波磁场对异步电机附加损耗的影响

为了研究过电压条件下谐波磁场对异步电机附加损耗的影响,以一台Y132S-4、5.5kW电机为例,利用时步有限元法研究了过电压下定转子铁心谐波磁密和转子导条谐波电密在额定负载时的变化规律及产生原因,进一步分析其对附加损耗的影响。结果显示,在附加铁耗方面,过电压引起磁路饱和,导致定子铁心轭部、齿身3次谐波磁场和磁导谐波磁场增加,同时受定转子绕组电流降低的影响,由其产生的齿谐波磁场在定转子铁心齿顶区域引起的附加铁耗降低,两者共同作用导致附加铁耗由380V时的44W降低到420V时的35W;在附加铜耗方面,过电压引起角接绕组3次谐波电流及相应定子附加铜耗增加,受转子绕组电流降低的影响,由其引起的齿谐波磁场在转子导条中感生的高频电流及相应附加铜耗降低。通过满载时不同电压下各项损耗进行实测对比,验证了文中分析正确性。     

双边水冷永磁直线电机的磁热耦合分析（英文）

为了产生高加速度,设计一台12槽11极双边水冷永磁直线电机,其需要给绕组提供很高的电流密度。在这种情况下,铜耗和铁耗增加,电机热分析变得必不可少。针对该电机有水冷和无水冷两种模式,全面考虑电机所有材料建立基于双闭环算法的磁热耦合二维有限元模型。通过模型,分析热对流系数和不同频率下铁耗对温升的影响及温升对永磁体性能的影响,分析连续工作制下水流量对电机温升及推力的影响。结果表明,即使在较小的水流量时,电机的推力仍然可提高2倍。其次,分析不同工作制下电机能输出的最大推力。通过样机测试结果验证分析结果。     

Sizing a switched reluctance motor for electric vehicles

This paper proposes a methodology to determine separately the peak and continuous power ratings of a switched reluctance motor (SRM) for electric propulsion of an electric vehicle (EV). The input data consist of the EV main specifications (e.g., rated and maximum velocities, vehicle mass, driving schedules). Estimation of the variations of the copper and core losses with vehicle speed and motor output power is necessary to calculate the continuous power rating. The loss variations are estimated by considering the SRM operation principles and assuming (if not known) loss values at only one operating point. Using the obtained expressions, the SRM efficiency contours can be then estimated before designing and building the SRM. The SRM thermal duty can be reduced by appropriate choice of the individual loss components in the design process     

功率变流器中磁性元件损耗的影响因素

磁性元件是功率变流器的重要组成部分,为了更好地发挥磁性元件的作用,提高功率变流器的转换效率,必须深入了解磁性元件的损耗问题.在此从电路运行条件,即开关频率、激励波形、占空比、直流偏置,以及磁路运行条件,即磁感应强度、磁芯封装大小、气隙边缘效应两个方面对磁性元件损耗,包括磁损和铜损的影响进行了回顾和分析,指出了当前研究中存在的问题及今后应开展的工作.     

节能变压器结构和特点

电网损耗占供电容量7.7%,而变压器损耗占其中大部分,因此采用节能变压器是节能工作的重大措施。降低变压器损耗可从降低铜损、铁损、杂损,消除"大马拉小车",提高运行性能着手,采取改进材质、改造部件结构、使工作原理与工作特性相适应等措施。介绍了超导、非晶、卷铁心、R型卷铁心、立体铁心、单相柱上、调容量、有载调压、中阻抗除尘、低压节电器、铜铁损耗比适配、采用细磁畴高导磁硅钢片、低阻低损导线等13种节能变压器的原理、结构、特点并加以对比。如措施组合,节能会更多。指出S7、S9、S11系列变压器的损耗比较适宜单班制生产,对连续负载和农村负载并不节能。     

分时域10kV配电网极限线损计算分析

配电网线损为电力系统经济运行的重要指标之一,体现着配电网的规划设计和运营水平。本文完善10kV配电网极限线损概念,利用均方根电流法基于配电网入口端负荷约束等式和负载端最大负荷约束条件建立配电网极限线损数学模型,利用遗传算法求解目标函数,分析极限线损最大最小值变化区间及趋势,比较最小线损率情况下的各负荷节点最优功率值,从能耗的角度分析配电网规划的合理性及改进方向。研究表明,10kV配电网极限线损的最大最小值计算结果处于合理区间,该拓扑结构下的配电网线损处于该区间内,对供电公司下达综合线损率指标提供了有力的理论支撑。     

三相储能PCS损耗计算分析

储能PCS(Power Conversion System)是储能系统关键设备,其损耗计算分析对于合理设计主电路参数,降低系统体积,提高系统的效率有着重大意义。由于电路在实际运行中,损耗影响因素复杂,提出一种适用于工程上的损耗及效率计算评估方法。首先通过Mathcad软件对来自器件手册里的数据进行线性拟合处理,其次针对一款磁芯所绕制的电感的铜耗与铁耗进行详细分析,计算出储能PCS工作于逆变状态各个功率点的总损耗。最后搭建了一台额定功率为12kW的样机,通过实验验证了所提损耗计算分析方法的正确性及有效性。     

电动机损耗的比例变化规律及其对策

三相交流电动机的损耗可分为铜耗、铝耗、铁耗和杂散耗、风摩耗,前4种为发热损耗,其总和称为发热总损耗。阐述当功率从小到大变化时,铜耗、铝耗、铁耗、杂散耗对发热总损耗的比例变化。通过实例,铜耗和铝耗占发热总损耗的比例虽有波动,总体上由大变小,呈下降趋势。而铁耗杂散耗相反,虽有波动,总体上由小变大,呈上升趋势。功率足够大时,铁耗杂散耗超过了铜耗。有时杂散耗还超过了铜耗、铁耗,成为发热损耗的第一因素。再分析Y2电动机,以及观察各种损耗对总损耗的比例变化,揭示的规律类似。认识上述规律,得出不同功率电机降低温升和发热损耗的侧重点不同。对小电机,首先应降低铜耗;对中大功率电动机,应侧重降低铁耗杂散耗。认为"杂散耗比铜耗、铁耗要小得多"的观点是片面的。特别强调,电动机功率越大越要注意降低杂散损耗。中大容量电动机采用正弦绕组来降低谐波磁势及杂散耗,效果往往很好。而降低杂散损耗的各种措施,一般不需要增加有效材料。     

永磁同步风力发电机电流控制策略比较

永磁同步风力发电机的功率因数、铜耗、端电压比在不同电流控制策略下会有所不同.为深入研究永磁同步风力发电机在不同电流控制策略下的工作特性,在介绍ind =0、最大转矩电流比、单位功率因数和恒磁链四种电流控制策略的基础上,分别计算了这四种电流控制策略下样机的功率因数等工作特性,计算结果表明最大转矩电流比控制时电机铜耗最低,...     

无刷双馈电机谐波铜耗与铁耗的分析与计算

针对无刷双馈电机谐波含量高、谐波损耗大的问题,提出考虑谐波磁场、谐波电流、集肤效应和旋转磁化影响的BDFM损耗计算模型.基于二维场路耦合时步有限元模型和谐波分析方法,分别建立两种转子铜耗计算模型和三种定转子铁耗计算模型,分析不同计算模型对转子铜耗和定转子铁耗的影响,得到定转子谐波铜耗和铁耗的变化规律.结果表明,转子铜耗模型2以及定转子铁耗模型3更精确;随着控制绕组电压的增加,定转子铜耗先减小后增加,定转子铁耗持续增加;随着负载转矩的增加,定转子铜耗和铁耗均随之增加.通过与一台相似异步电机铜耗和铁耗的电磁设计数据和实验数据的比较,验证了模型与计算结果的正确性.     

Harmonic Analysis and Loss Comparison of Microcomputer-Based PWM Strategies for Induction Motor Drive

The results presented in this paper were specially chosen to provide a comparative basis for assessing the performance of induction motor drive operating on PWM strategies that have been suitably modified to facilitate real-time implementation using microcomputers. The comparison is made for harmonic copper loss with and without skin effect, end leakage losses, and stray load losses. The simulation results confirm that for low speed operation, Selective Harmonic Elimination (SHE) Technique is unsuited. The regular sampled strategies, in general, are superior to harmonic elimination technique in low and mid frequency range, and associated harmonic losses could be as low as one fourth of the losses occurring with SHE strategies. Sensitivity of the optimal regular sampled strategies for relative phase shift is also investigated. Reduction of 6% in harmonic copper losses occurs for phase shift of 180 at modulation depth of 1.2. teaching tool, and its open architecture would permit the expansion to customize specific requirements. More importantly, users can get     

地区电网重构降损案例分析

网络重构在供电恢复、提升新能源渗透率和运行降损等方面有较广泛的应用。为提升地区电网长期运行的经济性,计算了地区电网在两种不同运行方式下的日有功损耗。在不同负荷情况下,计算了地区电网不同运行方式下的有功损耗,为地区电网长期运行方式的固化提供了基础。最后,计算了地区电网在运行方式固化后,即网络重构后运行的月降损电量,证实了在不影响电网运行安全性和供电可靠性的前提下,通过网络重构即可实现地区电网长期经济运行。