两种减少高温超导风机交流损耗的结构优化方法北大核心

超导线圈的制冷问题是高温超导(HTS)风力发电机研究中的一个重点,尤其是在使用接触式制冷的超导电机中,现有制冷机的制冷功率普遍较低,这就要求超导线圈的交流损耗不能太大。在超导风力发电机中,为了减少交流损耗,通常将超导线圈放置在转子中作为励磁线圈使用。在定子齿部材料为铁磁材料的旋转电机中,气隙磁场会发生畸变,转子旋转时超导线圈处会出现交变磁场,产生交流损耗。通过有限元软件仿真,以使用接触式制冷系统的2.5MW高温超导风力发电机为研究对象,证明使用铁磁材料的定子齿部结构是造成超导线圈处交变磁场和交流损耗的主要原因。采用均一化模型计算交流损耗,提出两种减小交变磁场和交流损耗的结构优化方法,即定子齿部采用非磁性材料和在气隙处增加磁屏蔽层。     

两种减少高温超导风机交流损耗的结构优化方法

超导线圈的制冷问题是高温超导(HTS)风力发电机研究中的一个重点,尤其是在使用接触式制冷的超导电机中,现有制冷机的制冷功率普遍较低,这就要求超导线圈的交流损耗不能太大。在超导风力发电机中,为了减少交流损耗,通常将超导线圈放置在转子中作为励磁线圈使用。在定子齿部材料为铁磁材料的旋转电机中,气隙磁场会发生畸变,转子旋转时超导线圈处会出现交变磁场,产生交流损耗。通过有限元软件仿真,以使用接触式制冷系统的2.5MW高温超导风力发电机为研究对象,证明使用铁磁材料的定子齿部结构是造成超导线圈处交变磁场和交流损耗的主要原因。采用均一化模型计算交流损耗,提出两种减小交变磁场和交流损耗的结构优化方法,即定子齿部采用非磁性材料和在气隙处增加磁屏蔽层。     

简易风力发电机模型

多数玩具电动机内都带有永磁体,转动它的转轴时,线圈中会产生感应电动势.这时如果将电动机的引线与外电路相连,电路中就有电流产生,电动机就可以当作发电机用.为此本人经实验并设计制作了一个取材容易成本低的风力发电机模型.     

电动机与发电机二合一原理演示仪

介绍一款电动机与发电机二合一原理演示仪,借用直流电动机线圈转动的动力带动发电线圈在磁场中转动发电,并用引入单片机等电子控制和电子显示装置.     

单级感应线圈炮的外电路对电枢捕获效应的影响

由楞次定律可知,在感应线圈炮发射的过程中,为阻止驱动线圈剩余电流减小,电枢上涡流将产生与驱动线圈同向的磁场,此时电枢受捕获效应的影响而感应出减速力,使电枢的出口速度减小,发射效率降低。为减弱电枢捕获效应的影响,可在放电回路串接电阻或电容。通过理论和仿真,分析了改进后的外围电路对减弱电枢捕获效应的效果,并搭建单级感应线圈炮实验系统进行了验证。研究发现,在放电回路串接一个合适的大电阻或小电容,能加快驱动线圈剩余电流的释放,有效减弱电枢捕获效应,从而提高了电枢的出口速度,改善了感应线圈炮的发射性能。     

关于高中课本“物理学”中直流电机线圈绕法的问题

单线圈的直流发电机,电动势波动太大,为了减小波动程度,就要增加绕在电枢上的线圈数。关于这个问题,54年4月版的高中课本是这样叙述的:“在电枢上緾二个位置互相垂直的线圈,并且把它们跟整流器适当地连接起来,于是外电路中的电流变化情形将像图(即     

实验室手摇三相发电机演示实验及故障分析

: 结合实验室现有手摇三相交流发电机( J Y2 3 8 8)仪器, 简析了三相电路的电源连接方式与负载的连 接方式以及线电压、 相电压与线电流、 相电流之间的关系, 并对手摇三相交流发电机演示实验中遇到的问题进了理 论分析与解释.     

被动补偿脉冲发电机气隙绕组电感的解析计算

利用电磁计算的直观图解法，考虑到导电筒中涡流产生的磁通压缩效应，通过分析气隙磁场分布导出了被动补偿脉冲发电机无槽电枢绕组电感的解析表达式。对２５ＭＷ样机进行计算，电感的测量结果验证了解析表达式的有效性。     

基于电流丝法的多级同步感应线圈炮电枢温升计算

针对同步感应线圈炮常用的导体圆筒式电枢,结合电流丝法,建立了电枢温升计算模型;通过搭建三级同步感应线圈炮试验平台,验证了计算模型的正确性,并分析了电枢材料和剖分设置对电枢温升计算的影响。结果表明:发射过程中电枢的最高温升位于其底部外侧,电枢前端也有较高温升;当调节载荷使铜、铝电枢等质量时,前者的温升虽然更高,但温升对其发射效率的影响却小于后者,这是因为铜的电阻率温度系数小于铝;电枢的剖分设置对电枢温升的计算的影响比较明显。因此从电枢温升对发射过程的影响来看,铜电枢比铝电枢更适合用于高速发射。     

单级电磁感应线圈发射器温升研究

同步感应式线圈型电磁发射器主要采用脉冲电流对线圈直接供电,其实际工作过程中电枢和线圈会产生温升,这是当前制约线圈发射器向小型化、高速发展的一个主要因素。本文通过建立电磁线圈的温升模型,对于单次触发的情况,分别利用Comsol和自编程序Coilgun进行计算,并搭建相应的试验平台进行验证。采用直接耦合方式的Comsol计算结果最为准确,也能考虑材料参数随温度的变化。仿真得到电枢的温升大约为4.2℃,线圈最大温升为7.7℃。由于热电偶温度传感器的测量延迟性与采样频率的限制,电枢温度试验曲线未能测量到仿真曲线中出现的温度最大值点,可记录到整个试验过程中温度变化曲线,其变化形势以及最终稳定的温度与仿真的基本一致,误差最大为6.1%,说明了仿真的准确性。为后续进行多级线圈连续发射奠定基础。     

基于Matlab/Simulink的环向磁场脉冲电源建模与仿真

介绍了HL 2A装置上由80MVA双Y相差30o的电动飞轮交流脉冲发电机与多组桥式硅整流器组成的环向磁场线圈脉冲供电系统,给出了基于Matlab/Simulink和一些等效方法建立起来的80MVA六相交流飞轮发电机及其励磁系统与其它部件的仿真模型,得到了初步的仿真结果,并与实际放电波形进行了比较,两者的波形基本符合。     

交流电动机(续完)

二、单相交流电动机三相交流电动机较单相交流电动机有较好的运行性能,较高的效率,成本也较低,但不是在所有地方都有三相交流电源,因此小容量的单相电动机仍得到广泛的应用。 (一)单相异步电动机按工作原理的不同,单相异步电动机又可分为串激普用电动机,推斥电动机和感应电动机等种,前二者因为转子有整流器,所以也叫做整流子电动机,兹分述于下: 1.串激普用电动机这种电动机的构造基本上与串激直流电动机相同。将它接于交流电源时,因磁场线圈与电枢线圈是串联的,所以磁场线圈和电枢线圈中的电流同时变向,按照左手定则可知,当磁场     

被动补偿脉冲发电机涡流损耗的解析计算

在假设转子导电筒中涡流面电流与定子无槽电枢绕组面电流相同、相位相反的条件下,条件麦克斯韦方程组,通过分析被动补偿脉冲发电机导电筒中涡流分布,导出了被动补偿脉冲发电机导电筒涡流损耗的解析表达式,并计算了涡流损耗对25MW样机运行的影响。     

线圈炮电枢电磁-热耦合仿真分析

 从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发,导出了3维多级感应线圈炮电磁场、温度场分布的基本方程,并以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了3维有限元分析模型,忽略级间的相互影响,多级线圈炮中电枢温升可以等效为多个单级电枢的温升,运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程,对单级感应线圈炮中电枢电磁场和温度场进行仿真。计算中考虑了材料物理参数随温度变化对温度场的影响。仿真结果表明：电枢内的温升主要分布在电枢的外表面和尾部;电枢的温度随着电容器组电压和电容增加而升高,这是因为总能量增大,电枢中涡流也增大,从而电枢的温度升高;电枢的触发位置和速度匹配关系,也会对电枢温升造成很大的影响;电枢的温度随着级数的增加逐渐升高,说明电枢在一定级数后达到了材料的熔点而被破坏。     

载流电枢与感应电枢电磁线圈发射器系统特性比较

电枢是电磁线圈发射器的关键能量转换部分,针对感应实体电枢、感应线圈电枢、串联载流线圈电枢和并联载流线圈电枢4种电磁发射器的发射原理和结构特点,推导了4种发射器的系统数学模型。根据等效电路方法,利用MATLAB建立仿真系统,对影响电磁线圈发射器系统特性的电枢尺寸、实体电枢材料、线圈电枢线径、电枢初始位置与初速度、多级发射器电枢位置序列等因素进行了仿真计算和比较分析。结果表明:感应电枢发射器在初级和末级驱动线圈电流下降阶段存在磁力拖拽效应,使得发射体速度在发射管出口处下降明显,而载流电枢发射器不存在拖拽效应;增大感应线圈电枢和串联载流线圈电枢线径,或减小并联载流线圈电枢线径,可以有效提高发射出口速度;载流电枢适用于低速较少级数发射系统。研究方法和结论对电磁发射器电枢结构选择和方案设计具有一定的指导意义。     

电磁线圈炮计算程序的收敛性与实验验证

根据电磁线圈炮中推力线圈与电枢之间的感应耦合方程和电枢动态响应方程,考虑发射过程中推力线圈和电枢的欧姆加热,开发了电磁线圈炮的计算程序,给出了程序的算法和流程。分析了程序的收敛性,认为最大时间步长和电枢最大网格均依赖于驱动脉冲波形的上升时间。通过模拟结果与单级线圈炮实验测量结果的比较,验证了程序的有效性。模拟的线圈电流波形与实验波形吻合较好,模拟的出口速度比测量速度大约6.5%。程序收敛性和有效性的验证表明该程序可用于电磁线圈炮系统的初步设计。     

对不同结构螺线管型爆磁压缩发生器跳匝问题的分析及跳匝比的计算

 电枢与定子线圈轴线的偏差会导致膨胀电枢与线圈的接触点出现跳变,从而造成磁通损失;这也是影响爆磁压缩发生器输出性能的重要因素。根据发生器的结构以及电枢与线圈的轴向偏心率,推导出了确断发生器是否发生跳匝的函数表达式。根据这个表达式,可以很方便地在Matlab计算平台上确定任意线圈结构的发生器的跳匝情形,并可以精确计算发生跳匝的比例,从而指导螺旋形爆磁压缩发生器线圈和电枢的设计和安装。     

三角形旋转跳环

制作了三角形铝环和三角形线圈,实验发现线圈通过瞬时交流电流时,三角形铝环除了常见的上跳行为,还有转动效应.理论上简要阐述了旋转跳环的原理.     

多级感应线圈炮最优发射控制策略

基于电路理论,建立了多级感应线圈炮数学机电控制模型;分析了电枢受力的影响因素,结果表明,电枢受力决定于驱动线圈和电枢的电流大小和它们之间的互感梯度。总结了多级同步感应线圈炮设计原则,根据设计原则,提出了感应线圈炮的最优发射控制策略,并从理论上证明其可行性,最后以10级线圈炮为例,归纳了多级感应线圈炮的触发公式,并进行了实验验证,其结果表明,通过修正触发公式,仿真结果与测量值吻合较好。     

大型水轮发电机冷却方式综合评价方法的研究

随着水轮发电机的大型化发展, 对发电机冷却技术的要求也越来越高. 不同冷却方式不仅会影响水轮发电机的结构, 同时也会影响发电机的能耗和可靠性. 本文首先对水轮发电机三种常见冷却方式进行了定性对比分析, 然后提出基于层次分析法的水轮发电机冷却方式综合评价方法. 最后, 利用该方法对李家峡400 MW空冷机组和蒸发冷却机组进行了综合评价, 评价结果表明蒸发冷却方式优于空冷方式, 本文所提出的评价方法能够定量计算冷却方式带来的水轮发电机性能差异, 为水轮发电机的节能改造提供了指导依据.