某凸极同步电动机转子三维温度场计算与分析

为了确保凸极同步电动机的寿命和运行可靠性,获得电机转子内部准确的温度分布及其特点是非常重要的。以国内目前单机容量较大的27 MW凸极同步电动机为研究对象,建立了1/8整机内部流场与1/8转子固体结构模型。基于计算流体动力学(CFD)原理,应用有限体积法,首先求解转速为1 500 r/min的额定工况下的1/8整机内部定转子流场。然后,求解包含1/8转子固体结构的三维湍流流固耦合温度场。计算结果表明:整个转子部分峰值温度位于中心对称面处铜绕组中,相邻绝缘层的最高温度为125.7℃未超温,电机安全运行。     

隐极同步电动机冷却空气流场特性研究

为了研究在相应通风道结构下某变频调速隐极同步电动机冷却空气流场的特点,建立了包括定子和转子风道的电机1/8结构的三维流场物理模型,基于有限体积法,对三维湍流流动控制方程进行数值求解,得到了两种额定转速时电机内各部分空气流速、空气流量分布的特点。结果表明,在计算条件下,转子转速分别为3120r/min、4800r/min时,定子部分流过定子端部、压指间、定子铁心段径向通风沟及转子部分的冷却空气流量分配百分比基本不变,转子端部未布置补风口的3号槽与布置补风口的6号槽冷却风量较小。所得结论可为通风道结构设计提供参考。     

凸极同步电动机起动时电磁场数值计算

以一台凸极同步电动机为例,给出了基本假设和边界条件,利用正弦时变场原理和有限元法,并以端电压和磁感应强度为收敛条件,对凸极同步电动机起动时的电磁场和定子绕组的电流进行了分析和计算,并与实测结果进行对比.分析研究了起动时凸极同步电动机磁场的分布和谐波,得出了一些有益的结论.     

凸极同步电动机的牵入同步

利用状态方程，研究了凸极同步电动机起动和牵入同步时的动态过程。针对1台1000kW的电动机，经过大量计算，得到了在75％额定负载和额定负载两种情况下，在16个不同的初始功角下投入额定励磁时，同步电动机牵入同步的动态过程；确定出牵入同步时较好和较差初始功角的范围，和在不同初始功角下能够牵入同步的最大负载值。所得结论对生产实践具有指导意义。     

某新型隐极同步电动机流场计算与分析

为了得到某变频调速隐极同步电机对应的通风结构内流体流动与传热的特点,建立1/8整机结构的三维流场物理模型,基于计算流体动力学原理,采用有限体积法对流体场控制方程进行数值模拟,可以得到电机内不同通风段各通道内空气流量、速度和压力分布特点。结果表明,转子端部采用弧段进风、直段补风布置时,在转速分别为3 120 r/min、4 800 r/min时,进入定、转子的风量分配比率并无明显变化,风路最长的槽弧段绕组内冷风量最少,应注意该处绕组温度是否超温。为电机设计通风系统提供参考。     

变频凸极同步电动机阻尼条断裂故障分析

凸极同步电机的阻尼条断裂故障时有发生,而变频凸极同步电动机常用于轧钢等恶劣情况,阻尼条频繁受到起、停和突加负载的冲击,其阻尼系统故障更加频繁。本文以本钢变频凸极同步电动机为例,采用场路耦合时变电磁场有限元方法,分析转子静态偏心时阻尼条的电流和电磁力。计算结果表明,转子偏心使阻尼条的电流和电磁力剧增,这可能是导致阻尼条断裂的一个原因。     

凸极同步电动机双层阻尼绕组设计研究

对凸极同步电动机双层阻尼绕组进行了理论分析,并采用传统和有限元两种计算方法对工程实例进行了验证,提出了凸极同步电机在双层阻尼绕组设计中重要问题的具体解决思路和解决方法。     

凸极同步电动机直接转矩控制的研究

在分析凸极同步电动机数学模型的基础上,详细推导并分析电磁转矩与转矩角之间的关系,理论证明凸极同步电动机直接转矩控制系统的可行性。提出励磁电流控制思想,加快系统的动态响应,补偿阻尼绕组对电动机动态性能的影响。基于Matlab7．0．1软件建立凸极同步电动机直接转矩控制系统的仿真模型,仿真结果证明该控制思想的有效性和良好的动态性能。     

考虑磁场饱和效应的凸极同步电动机建模

针对常规线性磁场模型难以准确描述凸极同步电动机的稳态和动态特性,磁场饱和效应严重影响高性能电动机驱动系统的控制精确度,对凸极同步电动机磁场饱和模型进行了研究.阐述了电动机d-q轴交叉饱和的机理,采用稳态饱和电感,动态饱和电感以及交叉饱和电感来表述磁场非线性的特征,建立了凸极同步电动机非线性磁场饱和模型,同时给出了其状态空间方程.采用矢量控制策略对凸极同步电动机的磁场饱和模型进行仿真分析,结果表明电动机的励磁电流能根据磁场饱和程度做出准确的响应建立电动机的磁场,d-q轴电流和负载功角的变化规律完全符合磁场饱和运行工况,验证了模型的有效性.     

同步电机定子三维温度场数值模拟

为保证某同步电机定子通风系统设计合理,对其温度场进行了研究.建立了包括端部绕组、气隙、铁心段的定子通风系统三维实体模型,选取三维湍流流动和传热数学模型,并给出求解域相应的边界条件和假设条件,应用计算流体动力学软件,对控制方程进行数值模拟计算.计算得到两种额定转速时,原始结构及改进结构——减少端部上层绕组间绑扎和垫块后的...     

凸极电机定子风路变化对热流场影响

随电动机单机容量不断增大,电磁负荷随之提高,电机内部发热量增长显著,通风方案设计将影响峰值温度的数值,对冷却效果起决定性作用。为降低峰值温度,确保电机安全稳定运行,本文以某空冷凸极同步电动机为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)原理,采用有限体积法,求解三维湍流流动控制方程组,得出定子绕组不同冷却风路布置方案设计情况下的三维流场及温度场的分布特点,分析了定转子各部分风路中空气流量分布特点以及定转子固体部件温度分布情况,得出冷却效果较好的定子空气冷却风路布置。结果表明,凸极电机定子铁心段绕组空气冷却风路布置影响定子绕组峰值区域及数值大小。结果可为大容量凸极电动机通风系统结构设计提供参考。     

同步电机定子与气隙流场数值计算与分析

为了分析高速隐极同步电机定子通风系统内流体流动特点,建立包括定子端部及铁心的通风系统的三维流动数学模型和物理模型,并给出求解域相应的边界条件和假设条件,应用计算流体动力学软件Fluent对流体场控制方程进行求解计算.在额定负荷下,通过数值模拟得到定子通风系统内流体流动速度的分布特点,并着重分析了端部绕组、压指、压圈周围...     

蛇形流场PEMFC的三维多物理场数值模拟

对质子交换膜燃料电池进行了三维多物理场建模。在多物理场建模的基础上,通过COMSOL Mutiphysics中的4种应用模式,利用电流平衡、质量传输方程和动量传递方程等去模拟PEMFC的膜电极(MEA)中阴极侧和交换膜上的工作状态,分析了膜电极阴极侧上的压力分布、气体质量分数分布、气体速度场分布以及电流密度分布等,为蛇形流场PEMFC提供了全面的性能分析和设计上的理论依据,最后通过设计上的改进,解决了该电池的水淹问题。     

Experimental validation with field circuit by changing start voltage of salient pole synchronous motor

This paper reports on the experimental validation characteristics of a salient pole synchronous motor with the starting field circuit in contact. The starting characteristics were experimentally evaluated at voltages of 100%, 75%, and 50% using a 1.5 kVA salient pole synchronous motor. The signal for pulling into step was applied to the field circuit by using the control module for all test conditions. The results confirmed the proper pulling into step at 100% of voltage, and the results of the tests at 50% and 75% of voltage revealed that the pulling into step under these conditions becomes stable at the suitable slip condition.     

葛洲坝下游中华鲟产卵场三维流场的数值模拟

将水动力学N-S方程、k-ε紊流数值模型与计算水气两相流的方法VOF相结合,采用控制体积法离散计算区域,建立了葛洲坝下游中华鲟产卵场的三维流场模拟模型。运用该模型模拟了二种不同进口边界条件下葛洲坝下游不足5km江段的三维水流特征。结合中华鲟的生态水力学特性,分析了中华鲟产卵繁殖的流场特性。可从某一方面为三峡水库优化调度提供理论依据和技术参数。     

异步电机转子三维温度场及热应力场研究

针对异步电机转子温度场及热应力场难以测量,转子导条经常发生断裂故障等问题,以一台Y100L-2型电机为研究对象,采用有限元法建立电机转子三维导热模型.在理论分析的基础上,结合实验测量,对模型边界条件进行确定,并以此为基础对转子温度场和热应力场进行仿真研究.研究结果显示电机转子温升的高低直接影响热应力大小,温升越高,热应力越大;转子导条热应力的分布在各个方向上并不均匀;在负载电机转子温度较高时,不均匀的热应力将直接影响电机寿命,是转子导条断裂的主要原因之一;负载时,整个转子热应力最大值出现在导条与端环连接处,说明该处最容易发生断裂故障,这一结论也与电机实际情况相符;导条法线方向正热应力要大于剪切热应力,与国内外相关研究结果比较,仿真结果在分布规律上基本一致.     

多股水平淹没射流水垫塘流场数值模拟

水垫塘三维流场的研究是深入研究消能机理的基础 ,多股水平淹没射流水垫塘作为一种新的消力池型式 ,其水垫塘内水流流态特征是研究者最为关心的问题之一 ,本文对向家坝多股水平淹没射流水垫塘的三维流场进行了数值模拟 ,将计算的消力池底板压强及流速与实测结果进行了对比 ,计算值与实测值吻合较好 ,计算的消力池内三维流场与实验中观察到的流态及理论分析结果吻合很好 ,结合流场特性分析了试验和计算中发现的中孔射流冲击点比表孔射流冲击点更远的原因 ,分析了中孔之间不存在稳定的、明显的、贯穿的“马蹄涡”及其原因。     

一种表面-内置式永磁转子同步电机三维全域温度场分析

针对表面-内置式永磁转子同步电机(SIPMSM)具有结构紧凑和功率密度高的特点,准确计算SIPMSM各部件的温度分布非常重要。采用电磁场-温度场耦合分析的方法对SIPMSM的三维全域温度场进行计算。建立SIPMSM的电磁场和温度场有限元模型,分析在同步运行速度下负载和永磁体退磁对SIPMSM三维全域温度场的影响,也分析了在额定负载下运行速度对SIPMSM三维全域温度场的影响。通过仿真与实验结果的对比分析,验证了样机模型的合理性和计算结果的正确性。