基于物理模型爪极发电机定子系统模态分析

针对车用爪极发电机的定子共振所引起的振动噪声问题,研究定子模态振型和固有频率计算方法。以一台车用爪极发电机定子为例,利用解析法求解了定子铁心的固有频率,同时考虑了绕组对定子固有频率的影响。基于定子物理模型建立了定子铁心和绕组的三维有限元计算模型,对铁心和绕组材料参数根据物理模型进行等效处理,完成了定子铁心以及定子系统的有限元模态分析,全面地研究了定子的各阶模态振型和固有频率,有限元结果和解析法结果最大误差为5. 9%。对该型定子进行了锤击法模态试验,试验结果、仿真和解析计算结果误差均在8. 8%以内,满足工程设计需要。完成发电机振动台架试验,基于试验结果对定子固有频率进行了判定,表明本计算结果的准确性。     

车用爪极发电机转子极爪倒角对电磁振动的影响研究

探讨了车用爪极发电机转子极爪倒角对其发电性能及电磁振动的影响。首先建立了爪极发电机电磁场分析的三维有限元模型,并通过反电动势试验进行验证;接着通过对电磁力进行二维傅里叶分解,识别了引起爪极发电机产生电磁振动的主要电磁力谐波,并研究了转子极爪倒角对这些主要电磁力谐波以及发电机输出电流的影响;最后建立起爪极发电机电磁振动预测的多物理场仿真模型,并分析了转子极爪倒角对电磁振动的影响。结果表明:爪极发电机转子极爪倒角几乎不会降低发电机的输出性能,却能大幅削弱主要电磁力谐波的幅值从而降低电磁振动,因此,转子极爪后沿倒角比前沿倒角的减振效果更好。     

车用爪极发电机电磁振动影响因素研究

针对某型车用爪极发电机的电磁噪声振动问题进行了分析和实验验证。推导出电磁力解析模型;定性分析电机负载、定子与转子同轴度、转子动平衡、爪极形状等方面对电磁力幅值的影响;装配相应参数的电机进行测试验证。结果表明,爪极式交流发电机电磁力会产生6kf(k=1,2,3,…)阶电磁振动,其中36阶最为明显。电机负载,定子与转子同轴度和爪极形状对36阶电磁振动有显著影响。该研究对车用爪极式交流发电机产生的电磁振动噪声优化具有一定的指导意义。     

混合励磁爪极发电机的磁场调节特性分析

针对电励磁爪极发电机输出功率较低、永磁式爪极发电机磁场不可调节的缺点,研究了一种特殊结构的混合励磁爪极发电机。阐述了该发电机的结构组成、工作过程及磁场调节原理,利用三维电磁场有限元软件JMAG分析了其空载磁场分布情况及磁场调节特点。结果表明,与相同结构参数的电励磁爪极发电机相比,混合励磁爪极发电机具有更高的气隙磁通密度和更宽的磁场调节范围等优点,为进一步深入探索爪极发电机提供了一定的理论基础和技术参考。     

汽轮发电机定子绕组端部振动特性分析

以国产600 MW大型汽轮发电机端部结构为分析对象,对定子绕组端部的受力和振动特性进行了理论研究和实验分析。首先对端部结构进行简化,建立了定子绕组端部的数学模型,并利用镜像法和比奥-萨格尔定律计算得到了端部电磁力密度。然后分别计算并比较了在A相、B相、C相电流达到最大值时,A相绕组的线棒在不同位置处的径向、切向和轴向电磁力密度大小关系。最后分析了发电机负荷对端部电磁力密度的影响,并与大唐国际乌沙山发电厂实测的定子绕组端部振动数据进行了比较,与理论分析结果基本吻合。     

1100MW四极核电发电机定子铁心模态及振动

以1100MW四极核电发电机定子铁心为研究对象,用西屋公司定子铁心经典计算程序和ANSYS有限元分析软件两种工具分析计算并比较定子铁心4瓣形振动固有频率和电磁力作用下双幅振动值,判断其是否满足四极发电机定子铁心的振动特性理论允许值。     

新型爪极发电机的电磁分析

针对爪极式发电机的特殊结构使得气隙间漏磁比较严重的现象,提供了一种爪极间安装有条形永磁体的16爪新型爪极发电机结构。通过逆向工程获得该发电机的三维模型,利用Ansoft软件中的Maxwell 3D模块进行了空载励磁分析,论证了该款发电机的优异性能,为爪极发电机的结构设计和磁场分析提供了理论参考。     

爪极发电机建模及参数优化设计

建立了爪极发电机的三维有限元模型,对其漏磁进行了深入的分析。通过电机参数样本空间设计,利用支持向量机对爪极发电机的漏磁系数进行非线性回归建模分析,然后基于混沌理论对爪极发电机结构参数进行优化。仿真结果表明,支持向量机用于爪极发电机非参数建模准确可行,并且是高效的,非常适合于需要大规模迭代计算的参数优化。将有限元电磁仿真与支持向量机结合用于非参数建模,以及在非参数模型的基础上用混沌进行优化,为爪极发电机及其它的电磁工程设计提供了一种新的思路。     

支路不对称发电机故障下定子电磁力仿真分析

针对定子支路不对称汽轮发电机在气隙静偏心、转子匝间短路单故障及复合故障产生的定子电磁力特性进行研究,建立了定子支路不对称汽轮发电机有限元模型,计算了故障前后作用于定子单位面积电磁力,并将计算结果与定子支路对称结果进行对比。结果表明:故障下支路不对称发电机定子电磁力的主要谐波频率与支路对称时情况相同,但各倍频的幅值与支路对称情况相比有明显不同。气隙静偏心故障时,支路不对称的定子电磁力二倍频幅值小于定子支路对称情况。转子匝间短路故障时,支路不对称的电磁力1、3、4倍频幅值大于定子支路对称情况,而2倍频幅值则相反。该结论可以为定子支路不对称汽轮发电机的状态监测与故障识别提供理论依据。     

鼠笼式异步风力发电机定子槽楔电磁力计算

针对磁性槽楔在电机运行中出现故障的实际工程问题,以一台异步风力发电机为研究对象,从其故障产生的原理出发,运用麦克斯韦张量法,求解了磁性槽楔在复杂气隙磁场中承受的电磁激振力的性质。计算考虑了同相槽和异相槽受力的区别,以及正常工况、突然短路工况下的瞬态过程,分析了规律,提出了电机设计建议,具有较高的工作实用价值和参考意义。     

电励磁爪极发电机气隙磁场与径向电磁力的解析计算模型

爪极发电机因其特殊的转子结构导致磁场空间分布复杂,通常需要建立三维有限元模型对其进行计算分析。而三维有限元方法计算费时,且不便于分析发电机结构及电磁参数对磁场和电磁力的影响,因此提出一种气隙磁场与电磁力的解析计算模型。首先,考虑定子相电流谐波对气隙磁动势的影响及爪极倒角和定子开槽对气隙磁导的影响,建立气隙磁场的解析模型;在此基础之上,利用麦克斯韦应力张量法建立径向电磁力的解析模型,并依据解析模型对爪极发电机电磁噪声影响最大的36阶电磁力来源进行分析。所建解析模型的计算结果与有限元计算结果吻合,有限元结果得到了样机试验验证,从而说明了解析模型的准确性。     

大型汽轮发电机定子绕组电磁力的控制

在过去二十年中,大型汽轮发电机的千伏安容量大幅度地增长,作用在定子绕组上的电磁力也随着增大。这就产生了一个在工业范围内提供一种能够抑制这些力的定子绕组支撑系统的问题,以提高电机的可靠性。本文对这种有关的电磁力、对这些力不进行适当限制可能引起的后果及发展一种成功的定子绕组支撑系统所采取的步骤进行了叙述。     

爪极永磁发电机的优化设计

本文对爪极永磁发电机的优化设计方法进行了研究，其中包括数学模型的建立、优化变量的选择、目标函数和约束条件的确定等。为改善优化效果，文中采用分级随机优化的方法，即先应用随机试验法进行优化，将其计算结果作为第二级随访方向法的初始点，再进行优化计算。结果表明，分级随机优化方法是一种提高优化质量的有效方法。     

大型汽轮发电机定子引线振动分析

大型汽轮发电机定子引线结构复杂,根据某台空冷135 MW汽轮发电机组定子引线振动磨损严重问题,利用先进的有限元方法对结构进行了振动分析计算,发现了导致振动的原因,根据计算得到的模态振型提出了具体的加固改进措施,改进后效果明显,解决了机组运行中振动磨损严重的问题.     

基于棱单元法计算爪极发电机负载特性

本文用四面体棱单元三维有限元方法计算一台28V,35A汽车用爪极发电机负载特性.用迭代的方法计算出发电机负载不同转速时的输出电流.棱单元有限元法比节点元有限元法对内存的需求少,计算时间少,因此适合计算爪极发电机负载特性.样机的实验结果与棱单元法计算结果的一致性验证了计算结果的正确性.本文对爪极发电机负载性能和参数的计算以及爪极发电机的优化设计具有一定的理论参考意义.     

气隙偏心下永磁风力发电机定子电磁振动特性分析

永磁风力发电机定转子偏心会造成发电机气隙分布不均匀而产生磁场不平衡,使发电机振动加剧,严重时甚至引发转子扫膛,使发电机损坏失效。以某兆瓦级永磁风力发电机为研究对象,理论分析了气隙偏心对发电机气隙磁密和径向电磁力的影响,对于不同气隙偏心量下的风力发电机瞬态电磁场开展有限元分析,获得气隙磁密和径向电磁力分布特性变化规律,进而开展径向电磁力作用下定子谐响应分析,以掌握气隙偏心引起的定子振动响应特性。结果表明：随着气隙偏心量的增加,气隙最小处气隙磁密幅值增大,径向电磁力新增边带分量;发电机定子振动响应中工作频率的倍频幅值也随之增大,其中二阶径向模态响应幅值最大。所得结果可为发电机气隙监测方法研究提供一定的理论依据。     

基于辅助槽的汽车爪极发电机电磁振动削弱方法

探讨了在汽车发电机爪极上开辅助槽对其电磁振动的影响,采用机械阻抗法分析汽车发电机的空载电磁振动,研究了通过开辅助槽来削弱汽车发电机电磁激振力,从而降低电机的电磁振动。对一台36槽12极汽车发电机进行电磁和结构有限元仿真,利用麦克斯韦张量法分析了有无辅助槽时发电机的转矩脉动以及2阶激振力波的对比。理论分析和仿真结果表明选择合适的辅助槽能够有效的降低汽车发电机的电磁振动。     

爪极永磁测速发电机的分析和设计

爪极永磁测速发电机在现代工业控制系统中应用日益广泛。本文对这类电机的工作原理,磁路等方面作了较详细的分析,给出了输出电势的计算方法,也介绍了设计要点,实践验证,上述分析和计算方法是正确有效的。     

爪极汽车发电机的磁场分析和计算

从三维有限元数值解方法入手，计算和分析了爪极电机的磁场分布，并提出了用能量摄动方法来计算电机参数的思路以及建立混合式爪极发电机的思想。