大型铝电解槽三维电磁场的数值模拟

对实际铝电解槽在合理假设的基础上 ,建立了计算槽内熔体电流分布的三维有限元模型 ,计算了槽内电流密度分布。据此建立了计算槽内熔体电流产生的三维磁场的有限元模型 ,得到了槽内的磁场分布图。采用标量位法建立了本槽槽周母线和邻槽电流在本槽产生的磁场的三维有限元模型 ,计算了它们在本槽产生的磁场的分布情况 ,最后得到了本槽实际磁场分布结果。通过一实例计算并和实测结果比较可知 ,本文的计算方法获得了比较好的计算结果     

三相大电流母线周围磁场的计算

用模拟电流法对圆管形母线的电流分布进行了计算,并在此基础上计算了母线周围的磁场。与传统的计算方法相比,其结果更能真实反映实际的磁场分布规律。     

大型建筑物配电房母线工频磁场计算

为了研究建筑物配电房母线产生的工频磁场,根据配电房大电流母线集肤效应显著的特点,提出了采用模拟电流法对三相母线的矢量磁位进行计算.构建了配电房圆形母线工频磁场分布计算的物理模型并对其进行了相应的简化,合理设置模拟电流和匹配点后联立线性方程组,得出模拟电流值和矢量磁位,并在校验了计算精确度的基础上计算母线周围的磁场分布.应用该方法计算了某配电房母线周围的工频磁场分布,并结合我国环保推荐的场强限值对其分布情况进行了分析.这种方法的优点在于校验误差小,其计算结果真实地反映了大电流母线运行时的磁场分布状况.     

电机内二维线性电磁场的数值计算——有限元法与有限差分法的比较(Ⅱ)

六、正弦稳态电磁场的计算结果 (一)矩形边界时图18所示为巨型同步电机中采用的矩形阻尼槽,这也是在深槽式鼠笼型异步电机转子中常用的槽形。现计算槽内导体载有正弦电流I_m时,槽内电磁场的分布,以及阻尼条     

三相大电流互感器杂散磁场干扰等效测试方法

针对三相三线制电力系统水平排列母线上大电流互感器(HCT)易受到外电流产生的杂散磁场干扰的问题,提出了一种利用偏心母线电流及其返回导体电流共同产生的干扰磁场来等效杂散磁场的测试方法。在对该测试方法的论证上,基于大量数值仿真计算结果,构建了一个表征上述杂散磁场以及干扰磁场最大值的近似计算式。依据该近似计算式,可建立表征上述磁场等效关系的数学模型,反推得到通电偏心母线及其返回导体的摆放位置。基于研究结果对某厂家生产的HCT受外磁场干扰进行仿真计算,该方法得到的干扰磁场分布曲线与其最大杂散磁场分布曲线基本一致,因此可较准确、有效地模拟三相三线制系统水平排列母线上HCT受到外电流产生的杂散磁场的干扰。     

考虑实心体涡流影响的笼型实心转子电机起动工况导条电流分布的解析计算

笼型实心转子感应电机实心体与导条感应电流相互耦合,尤其是两极电机起动时,实心体涡流对导条电流分布产生很大影响,使导条电流密度由槽口至槽底呈现先减小后增大的不对称U型分布.传统计算方法会导致转子参数计算误差较大,严重影响电机设计的准确性.该文建立考虑磁场饱和效应的二维多层电磁场解析模型,求解两极笼型实心转子感应电机起动工况下的磁场分布.在此基础上,计及转子铁心轭部感应电流影响,建立转子导条电流解析计算模型,并求解电机在起动运行时笼型导条电流密度的分布.最后,通过与有限元仿真结果对比,验证不同电压下起动时,所求解的导条电流密度分布规律的准确性.结果表明所提出的计算方法适用于包括两极电机在内的各种极数笼型实心转子感应电机,为该类电机起动参数及性能的准确计算提供了参考.     

表面式永磁无刷电机电枢反应磁场半解析法

半解析法分析表面式永磁无刷电机电枢反应气隙磁场.求解区域分为气隙和槽形区域,气隙磁场用解析法求解,槽形区域用差分法计算.两区域含共有部分,共有部分的磁场计算结果可作为另一场域的边界条件.定子开槽以及槽内电流都能以实际情况表示,实例计算与有限元法计算结果吻合较好,计算值与测量值较为一致,证明了方法的正确性.     

用偶极子法对闪电电磁场的计算

为研究闪电回击产生的电磁场 ,建立了一种简单的闪电回击电流模型。由电流密度的时空分布 ,用偶极子法计算了电流源产生的电磁场 ,给出了不同距离处电磁场的值。     

一种基于目标场法的球型线圈设计方法

对球坐标系下的拉氏方程使用分离变量法，把球壳表面电流产生的磁场按照傅里叶一连带勒让德公式展开。可以得到磁场和电流的逆运算关系。这样就可以计算出在球壳内部产生指定的目标磁场BZ所需的球面电流密度分布。该文发展了Turner等人提出的目标场法，可以在球型线圈内部较大的空间内产生给定形态的各种磁场，满足高能物理、医学、空间探测等方面的需要。利用该方法，该文计算了能在球内沿Z轴方向产生均匀磁场和均匀梯度磁场的电流密度分布，并用商用有限元软件进行了验证。     

变电站接地网的空间磁场快速计算方法

雷击接地网或者发生短路故障时,变电站接地网导体上的电流以及土壤中的泄漏电流会产生较强的空间磁场,可能影响站内设备的正常工作进而危害变电站的安全运行,计算接地网常用的矩量法无法考虑土壤中的泄漏电流对空间磁场的影响。为此,基于矩量法提出了一种计算土壤中泄漏电流所产生的磁场的方法。利用矩量法求得的接地网导体上的泄漏电流可以计算土壤中任意位置的电场强度,进而求出该位置土壤中的泄漏电流密度。接地网周围土壤区域的泄漏电流所产生的磁场与地网导体轴向电流所产生的磁场之和即为实际接地网所产生的磁场。研究结果表明,采用该方法进行空间磁场计算不仅可以克服传统矩量法的缺点,而且计算速度明显优于同样可以考虑土壤泄漏电流的有限元方法。通过与有限元方法进行比较验证了该方法的有效性。     

混合励磁无刷爪极电机磁场三维有限元分析

提出了一种新结构混合励磁无刷爪极电机。电机的磁场由爪极极面上永磁片、爪极极间永磁片和无刷爪极转子上的电励磁绕组三部分共同建立。采用三维有限元方法对所提出的一台六对极新结构混合励磁无刷爪极电机样机的空载磁场进行了分析,给出了三维有限元分析模型,计算了不同励磁电流时的电机气隙以及铁心中的磁场分布,给出了不同电励磁电流时气隙和转子的磁场分布图。由此证明了通过电励磁电流的调节可方便地改变电机气隙磁密。     

Analysis of induced current density in grounded and ungrounded prolate spheroid models in concurrent ELF electric and magnetic fields

Analyzed in this paper is the induced current density in the homogeneous prolate spheroid model of a biological object exposed to concurrent 60‐Hz vertical electrical field (1 kV/m), and horizontal and vertical magnetic fields (1 to 5 μT) with different phase angle. The analysis has been carried out separately considering the presence of electric and magnetic fields. The current density induced by the electric field is calculated using the finite element method, whereas the current density induced by the magnetic fields is calculated with exact solution for the prolate spheriod model. The total induced current density is the vector sum of the current density components induced by the electric and magnetic fields. It is found that the density of the total current is determined by the vertical electric field and horizontal magnetic field. The horizontal magnetic field has an important effect on the total induced current density distribution. The distribution of the density of the total current varies with the phase difference between the vertical electric and horizontal magnetic fields. As the model gets close to the ground, however, the contribution of the horizontal magnetic field to the total induced current density is found to decrease. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 135(3): 8–15, 2001     

带平衡绕组大电流互感器磁场的三维有限元仿真研究

在大电流互感器(大TA)设计中,由于一次额定电流很大,无法进行现场三相环境条件下的物理试验,故常以等效试验方法来优化平衡绕组的匝数及其各段间的连接方式。但目前的等效试验法不准确,且成本高、周期长,为解决此问题,笔者对以三维有限元法分析现场三相环境条件下大TA磁场的有效性进行了研究。具体采用基于矢量磁位和标量电位的A-Φ法计算了大TA的磁场,采用棱边单元而不是节点单元,避免了用基于矢量磁位的节点单元法计算媒质磁导率不一致的模型时带来的错误,并以间接场路耦合法计及了外电路的影响。计算了在邻相大电流母线磁场干扰下,大TA的四段平衡绕组做反极性串接时,平衡电流值以及铁心中的最大磁感应强度值,并确定了它们随平衡绕组位置改变的变化规律。数值仿真与磁路法估算结果相吻合,证明了以三维有限元法对现场环境条件下大电流互感器的磁场进行仿真是可行的。     

Magnetic field analysis of a squirrel cage induction motor considering rotor skew and higher harmonics in the secondary current

This paper describes a method to analyze harmonic magnetic fields of squirrel cage induction motors considering rotor skew and higher harmonics in the secondary current. The proposed method is based on a two‐dimensional finite element method. The rotor skew structure is expressed by multiple 2D finite element mesh models, produced in suitable axial positions, and the magnetic field in each mesh model is calculated by the revised secondary current taking into account the skew effect. The secondary currents, magnetic flux densities, and electromotive forces are calculated by the proposed method. Then the differences between a skewed rotor and a nonskewed rotor are discussed. From the comparison between the calculated and the experimental results, the proposed method is shown to be appropriate and useful for quantitative estimation of harmonic components of induction motors. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 129(2): 98–109, 1999     

非均绕等安匝法试验下电流互感器铁心磁场的研究

为更好揭示以非均绕等安匝法测试电流互感器误差的原理,用有限元法计算分析了电流互感器的三维非工作磁场、铁心中合成磁场的分布及其随一次绕组在铁心上缠绕角度改变的变化特征.研究表明,电流互感器铁心中因外部电流、短路故障等环境影响产生的杂散磁场,完全可能通过改变一次绕组在铁心圆周上缠绕角度得到的相应磁场加以模拟.     

板式双边永磁电动悬浮电磁力计算

针对现有电动悬浮模式的缺点,研究了一种由导体板和双边Halbach永磁阵列构成的悬浮系统。相比单边电动悬浮,该系统电磁阻力更小,适用于城市轨道交通。分别采用解析法和有限元法对其产生的电磁力进行计算。首先,建立了空间矢量磁位方程,通过求解该方程可得导体板中涡流分布;其次,研究了空间磁场与涡流的相互作用,得到了电磁力的2D解析表达式,建立了2D和3D有限元模型,计算了不同速度下的电磁力、磁场与涡流,并得出解析法与2D有限元法的平均相对误差为1.7%;最后,通过与单边电动悬浮对比,证明了该悬浮模式可有效提高浮阻比,减小阻力损耗。     

252 kV真空灭弧室纵磁触头磁场分析及优化

真空灭弧室的触头对真空断路器短路电流开断能力和额定电流导通能力有重要的影响。该文采用三维有限元方法对用于252 kV真空灭弧室的单匝线圈纵磁触头的磁场特性进行了单因素分析和正交回归分析,包括电流峰值时纵向磁感应强度、电流过零时纵向磁感应强度和导体电阻值,得到了磁场特性和触头设计参数之间的回归方程,并且找出了影响磁场特性的显著因素。理想的纵向磁场特性应当是电流峰值时纵向磁感应强度强,电流过零时纵向磁感应强度弱,以及导体电阻值小。将基于实验设计的优化、有限元分析和统计分析结合在一起,可以达到这种理想的纵向磁场特性。采用这种方法,得到了一种252 kV纵向磁场触头的优化设计参数。     

Calculation of magnetic shielding of a substation at powerfrequency using FEM

The finite element method (FEM) is used for analyzing the shielding effectiveness of an eddy current shield applied to a 10/0.4 kV substation. The influence of the shield extension is studied, and a calculated magnetic field attenuation of 30 dB is obtained for a 5 mm aluminum shield applied on the ceiling and the walls. With a 3D model, the eddy current distribution in the shield is studied, giving guidance for door positioning. Here, the insertion of a door in the shielded wall off the paths of the main eddy currents is found to create only a locally elevated magnetic field. With a simplified 2D model, the influence of shield conductivity is also analyzed. An increase of the conductivity over that of aluminum here gives a limited shielding improvement     

切向磁钢混合励磁同步电机空载磁路计算及三维场分析

提出一种新结构切向磁钢混合励磁同步电机,分析其结构特点和运行原理。结合该新型电机径/轴向磁路特点,建立了空载等效磁路模型。通过求解非线性磁路方程,计算得到不同励磁磁势下径向与轴向磁路的磁通分布、主气隙磁密、空载感应电势。利用三维有限元法,研究了轴向磁路对径向磁路的影响,从而明晰主气隙磁场随励磁磁势的变化关系,与磁路法计算结果和理论分析是一致的,表明电机气隙磁密高、气隙磁场可调。所建立空载磁路模型及三维有限元分析方法为该新型电机的优化设计、性能分析以及负载特性进一步研究奠定了基础。