长线路轻负荷永磁同步电机功率因数的现状及改进途径

以油田电网为实例,通过对现场运行的永磁电机的大批量测试发现,在供电线路很长的情况下,其功率因数可能显著降低,从而导致其不节能或者节能效果不好.主要原因是电压偏差较大导致与永磁电机的感应电势不匹配;对于轻载运行的永磁电机,即使电压偏差值仍然在国家标准允许的范围,功率因数也可能降低至异步电机的水平.提出采用电源电压自匹配稀土永磁电机及相关控制系统,可有效提高永磁电机对电源电压偏差的适应性,并提供了相应的技术方案.实测表明,在电压偏差7％且电机的负载率在20％的条件下,可使永磁电机的功率因数从约0.75提高到0.95以上.     

经济型抽油机电机远程监测终端的研制

抽油机电机远程监测系统的建立对油田的安全运行和自动化管理具有重要意义.由于抽油机电机分布广、数量庞大,因此低成本、通信质量高、运行可靠的远程监测终端是监测系统能否推广的基础.研制了基于电力线工频通信方式的抽油机电机远程监测终端,对抽油机电机的各项电气参数进行监测,设备成本低廉、安装方便,抗干扰能力强,通过抽油机电机现场的运行,达到了设计的指标.     

电压偏差条件下笼型感应电机的损耗特性

为了研究电压偏差条件下笼型感应电机的损耗特性,以一台Y225M-8型22 kW电机为例,利用场-路耦合时步有限元法,在额定电压±10%范围内,定量分析电机带轻载及额定负载时各项损耗的变化情况,并进一步针对Y系列3种不同容量电机,得出其在电压偏差条件下带不同负载时总损耗变化的一般规律.经损耗分析发现,无论在欠电压还是过电压下,满载总铁耗均明显高于轻载总铁耗,而铁耗中的附加铁耗通常要高于基本铁耗.对5.5 kW和22 kW电机进行实验研究,通过对比其在额定电压下满载运行时实测和计算损耗值,验证了所提出的损耗计算方法的正确性.     

利用不均匀气隙优化自起动永磁电机的气隙磁密波形

为了减小空载气隙磁场中谐波磁场对电机性能的影响,对内置"V"型转子磁路结构自起动永磁同步电动机的转子磁极形状进行了优化。采用不均匀气隙结构,以有限元为工具并利用遗传算法对空载气隙磁密波形进行了优化,使其中的谐波含量较小,得出了转子磁极的最优偏心距。在此基础上采用时步有限元方法,在考虑定子开槽、斜槽结构并计及饱和的情况下,对优化前后电机的电动势波形进行了分析对比,并通过试验验证了所采用的时步有限元计算程序的有效性。有限元计算结果表明,通过优化偏心的不均匀气隙设计,电机的空载气隙磁密和电动势波形得到了明显改善。     

交流电机铁耗的工程计算方法分析

电机铁耗影响因素繁多,尚无准确计算方法,目前在电机设计及运行能耗分析方面得到广泛应用的是进行近似计算的工程方法。该类方法的计算公式有多种且均通过引入经验系数计及铁耗的众多影响因素。经验系数受铁心材料、电机结构及制造工艺等多种因素影响,取值范围十分宽泛。为了便于工程技术人员正确理解和应用工程计算方法,从铁磁材料损耗计算基础出发,对常见的三种工程计算方法的来源、特点及经验系数选取等一系列问题进行了系统介绍,并针对应用较多的一种方法,通过大量实例,对比分析了计算与实测铁耗值的差别。最后对工程计算方法的特点及其不足进行了评价,提出了需要进一步研究的问题及解决途径。     

永磁电机微机综合测试系统

为测试永磁同步电机的动态性能和抗退磁能力,开发了基于虚拟仪器的永磁电机综合测试系统。该系统以LabVIEW为上位机软件平台,结合工控机、单片机、I/O控制卡及多种电力电子、微电子器件,实现了整个测试过程的自动控制。除了能得到传统空载、负载及堵转特性并自动生成试验报表外,系统还能通过对动态过程实时数据的分析,得到永磁电机的牵入转矩、失步转矩、齿槽转矩、空载感应电势等参数。此外,测试系统还能模拟永磁电机在运行过程中可能遇到的重负荷多次起动、过载失步、重合闸等容易引起退磁的非正常运行状况,用以考核其抗退磁能力。现场运行一年多的实践显示,该系统可以满足永磁电机出厂试验、型式试验及新产品开发研究所必需的各种测试要求。     

齿回路法的研究

本文在考虑齿槽相对运动及磁路饱和的情况下，对齿回路法的理论和求解进行了初步探讨，包括特殊边界条件的处理，磁导曲线的求取，电流列向量的变换，磁路目的形成及求解；最后对齿回路磁场与普通单回路磁场对比及齿回路法的应用范围，提出了新的见解。     

基于有限元的虚位移原理在汽轮发电机局部电磁力计算中的应用

研究考虑铁磁介质饱和时基于有限元和虚位移原理的局部电磁力算法。该法将虚位移原理推广应用于有限单元的节点，从而得到用以描述局部电磁力分布的等效节点力。所得公式不仅能同时计算出铁磁介质内部及表面的电磁力，而且能避免麦克斯韦应力法计算局部力时遇到的场量不连续问题。对实例汽轮发电机不同负荷工况下的计算表明，该法具有较高的计算精度及广泛的适用性。     

一种改进的遗传算法及其在同步电机辨识中的应用

在现有遗传算法的基础上 ,采用面向对象技术设计了面向对象的遗传算法 ,建立了遗传算法的类层次。这种方法改变了传统遗传算法中各个函数之间只有参数的传递 ,而没有代码继承性的状况 ,从概念上提高了软件的可重用性。在同步电机人工神经元网络辨识器的辅助设计中的应用表明 ,由于采用面向对象的分析与设计方法 ,这一算法具有比传统的遗传算法更好的通用性 ,用户可以更方便地设计和实现自己的编码方案和遗传算子 ,以提高软件的可重用性     

汽轮发电机转子铁心表面电磁力分布的实例研究

该文为配合某大型汽轮发电机转子裂纹原因分析，对其额定运行工况时电磁力在转子铁心表面的分布状况进行了全面研究。首先通过有限元计算得到转子横截面上磁场的精确分布，进而基于麦克斯韦应力方法，采用考虑饱和等多种因素影响的一个新的公式，获得了空气／铁心界面上的磁应力分布。该文揭示了磁场力在转子截面上严重的非均匀分布状况，指出大齿后侧第一、二齿是磁场力高度集中的部位，其齿侧面所受磁应力达到平均值的2．5倍。该文的研究结果有助于更全面地分析转子体裂纹故障的产生原因，并可能为进一步改进转子体的结构提供参考。