基于有限元和虚位移原理的电机内电磁力密度计算新方法

电机内电磁力密度的精确计算对电机的结构设计及故障诊断具有重要意义,然而目前尚缺乏简便实用的电磁力密度数值计算方法。为此,在有限元分析方法(finite element method,FEM)和局部虚位移法的基础上,按虚功等效的原则建立由等效节点力进一步计算介质内部电磁力密度和不同介质交界面处电磁应力的数学模型,进而推导了二维平行平面场条件下的具体计算公式。实例计算表明,与其它算法相比,该方法在相同剖分下具有较高的计算精度,且计算结果受剖分的影响较小。     

汽轮发电机非线性特征的机理及其与运行条件的关系

发电机在临界失稳等非正常运行时,会出现比正常运行条件下更复杂的非线性特征,因而为进一步建立适合电力系统分析所用的发电机非线性模型,需要研究发电机非线性特征的机理及其与运行条件的关系。以有限元方法为工具,在对不同运行条件下的非线性特征进行定量分析基础上,一一分析磁场畸变、磁路饱和等非线性特征与功角、励磁电流等运行条件之间的复杂关系。研究发现磁场畸变导致的非线性程度不仅与功角有关,还与励磁电流及电枢电流有关;励磁电流漏磁通导致的转子轭部附加饱和效应同时受到励磁电流和功角的影响;而主磁路的饱和程度取决于端电压和功角的共同作用。通过模型机实测与有限元计算结果对比,说明结论可信。     

耦合网络模型和有限元模型计算巨型水轮发电机定子温度场的比较研究

为了研究用耦合网络模型替代有限元模型来节约计算时间和内存空间,该文在建模原理一致的基础上,针对发电机定子铁心段基本单元分别建立了基于有限元法计算参数的非线性热-流体耦合网络模型和基于热-流体耦合单元的三维非线性有限元温度场模型。采用这两种模型计算了多种工况下、多个典型区域的定子铁心段基本单元温度分布,用统计方法对两者计算结果的偏差作对比分析,表明两种模型的温度计算结果是接近的,且基本上都在实测值范围内,说明两种模型的有效性。而前者的计算时间和内存空间比后者大为减少。为求解具有复杂冷却结构的三峡发电机定子温度场提供了一条可行、有效的途径。     

汽轮发电机转子阻尼系统对第一摆稳定性影响的仿真计算研究

发电机的第一摆稳定性是准确评估系统最大传输功率的重要指标。对汽轮发电机本体而言,影响第一摆稳定性的因素主要有励磁系统,以及转子大齿导条、转子铁心和转子导电槽楔构成的阻尼系统。为了揭示上述因素与第一摆稳定极限的关系,该文以300 MW汽轮发电机为例,采用时步有限元模型研究了上述两种因素对发电机第一摆稳定极限的影响。结果表明:转子阻尼系统对发电机第一摆稳定极限的影响较大;由于转子导电槽楔通常由铝合金、不锈钢等材料构成,这些材料的电导率相差较大,因而进一步研究了转子槽楔电导率与第一摆稳定极限的关系,得出当电导率从σal(铝合金电导率)到0.05σal变化时,发电机的第一摆稳定极限逐渐增大。     

计及双因素非线性影响的汽轮发电机同步电抗的计算方法

汽轮发电机不同负载运行条件下的气隙电势与合成磁势的关系是与空载特性之间存在明显差异的一个曲线族。这种差异主要是由磁路饱和与磁场畸变双因素非线性共同作用引起的。该文以有限元方法为工具,研究不同功角时计及双因素非线性的定子绕组电感系数随转子角变化的特
　　点,并比较分析其与不计饱和值之间的差异。提出一种通过寻求随转子角变化的定子电感矩阵的特征值来获取同步电抗的方法,该方法不仅能考虑双因素非线性和转子的运动,还能充分考虑定子电感系数的特点。用该方法计算的同步电抗都比制造厂给出的参数要小。计算定子电流的实例研究表明,用计及双因素非线性的同步电抗的计算结果与直接采用有限元方法的计算结果更接近。     

电机学多媒体课件的体系结构和知识表示方法

电机学多媒体辅助教学课件覆盖了一般《电机学》、《电机与拖动》等教材中的典型重点难点问题。这些问题多涉及到空间结构、电磁量的时空分布以及饱和、谐波等。本文以交流电机的脉振磁场和旋转磁场为例．介绍如何实现对知识结构的描述．如何利用三维动画模拟及人机交互等技术并适当结合有限元等数值仿真技术．将内涵的知识结构和界面的美感紧密结合。课件具有激发兴趣、易于理解、易于记忆和便于应用这种综合的效果。     

基于时频分析与互相关技术的工频通信下行解调

针对工频通信系统调制信号的传输时延远小于信号收发端工频电压过零时差的情况,本文研究了采用时频分析手段确定调制信号时域的工频通信下行解调方法;通信主站在下行数据发送前先进行前导信息的调制,通信终端通过前导信息得到调制成分大大增强的合成信号,然后采用维格纳分布结合短时傅里叶变换分析合成信号中符合下行调制信号频率范围的能量分...     

自起动永磁同步电机起动过程退磁磁场的计算与分析

自起动永磁电机起动过程中的退磁磁场可能导致永磁体的不可逆退磁.为分析退磁磁场产生的原因,建立了计及饱和、涡流等多种因素影响的自起动永磁同步电机起动过程退磁磁场的时步有限元模型,并分项计算了永磁体作用、鼠笼异步电机效应及变频永磁发电机效应的影响.计算结果表明,重载起动时,从低速开始,永磁体内就出现波动变化的退磁磁场,并在接近同步速时退磁效应最明显;而空载起动时,退磁磁场仅波动一次,并在0.5倍同步速附近出现较强的退磁效应.由理论分析可知,在转速较低时,永磁体就存在退磁效应,其磁密呈波动变化的根本原因在于鼠笼异步电机效应与变频发电机效应的共同作用.算例计算结果验证了理论分析的正确性.最后通过实验验证了所提有限元计算方法的有效性.     

电力线双向工频通信信号传输特性的仿真及现场应用研究

为寻找适应复杂信道环境的双向工频通信解调方法,结合系统电压相位分析了工频调制信号的时域特征,进而采用时频分析方法研究工频调制信号的幅度衰减和时延情况;通过仿真分析并结合电网现场测试发现,以本地电压过零为基准进行的传统解调方式存在缺陷,除了电网干扰外,信号收发端电压相位差会导致解调时域出现偏差从而降低通信性能,而电压相位差与线路阻抗、负载、变压器连接方式等多种因素有关,无法事先确定。基于此,提出了改进工频通信性能的解调新方法,发送端增加基于伪随机序列编码的同步信息,接收端根据同步信息中工频调制信号的能量分布情况确定调制信号的实际时域,这样工频通信的解调就能够自适应收发端电压相位差从而提高通信性能,新方法的有效性通过现场规模化试验得到了证明。     

确定自起动永磁电机最小转矩的时步有限元仿真实验方法

自起动永磁电机的最小转矩是评价其启动能力的一个重要指标,根据解析方法所得的光滑转矩-转速（T-s）曲线虽然可得到其具体数值,但其计算条件与实际起动过程差别很大;能够准确反映诸多实际影响因素的时步有限元计算得到的T-s曲线是急剧波动的曲线,据此难以获得最小转矩的具体数值。该文研究工作的目的在于,不对该转矩曲线进行人为处理而获得最小转矩。首先研究在什么计算条件下能得到反映出最小转矩影响的转矩曲线,揭示了在某些计算条件下可能出现的最小转矩被“淹没”的现象;进而提出用以确定最小转矩的优化加载时步有限元仿真实验方法。通过将实例计算所得转矩曲线与实测曲线对比,表明计算结果可信。