HTR-PM主氦风机电磁轴承能量损耗计算与分析

发布时间：2017-04-27 19:16

  本文关键词：HTR-PM主氦风机电磁轴承能量损耗计算与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电磁轴承以其无机械摩擦、无磨损以及能进行主动控制等优点成为核电站转子系统的理想支承部件，但电磁轴承在核电系统中的应用尚无先例，电磁轴承的能量损耗问题是一个十分复杂的问题，对其进行研究不仅具有重要的理论价值，同时对其工程实际应用具有指导意义。 电磁轴承内部虽然不存在机械摩擦和磨损，但仍存在铜损、铁损、风摩擦等损耗。这些能量损耗带来的诸如发热等后果，可能会导致电磁轴承不能正常工作。本文针对电磁轴承在国家重大专项“高温气冷堆示范电站（HTR-PM）”主氦风机中的应用，对电磁轴承的能量损耗进行了系统研究。 首先，本文对交变磁通下电磁轴承的铁损耗进行了研究。通过对磁性材料内部磁滞损耗、涡流损耗的产生机理的研究，对交变磁通条件下磁性材料的铁损规律进行了分析。基于35H300硅钢片的铁损实验数据，，采用数据拟合的方式，验证了在高频和高磁感应强度条件下，磁性材料铁损分离理论的适用性。同时，采用有限元方法对交变磁通条件下电磁轴承的铁损耗进行了计算，分析了交变磁通条件下电磁轴承能量损耗规律。研究结果表明，在交变磁通条件下，电磁轴承的磁滞损耗同频率成正比，涡流损耗同频率的平方成线性关系。并且在低频条件下，磁滞损耗占铁损的主要部分，在高频条件下，涡流损耗将明显大于磁滞损耗。 随后，本文对于旋转磁通条件下电磁轴承的能量损耗进行了研究。阐述了旋转磁通条件下磁性材料铁损的计算方法，并基于现有的铜损、铁损及风摩擦损耗计算经验公式，对HTR-PM主氦风机电磁轴承的能量损耗进行了计算，同时，采用数学解析方法和有限元方法对电磁轴承内部电磁场和能量损耗进行了计算分析，通过两者计算结果的对比，对经验公式中的有效体积参数进行了修正。本文的研究表明，在旋转磁通条件下，电磁轴承内部的能量损耗以涡流损耗为主。在额定转速工况下，HTR-PM主氦风机电磁轴承内部的铜损、磁滞损耗、风摩擦损耗也占有一定比例，不能忽略其影响。本文的研究结果为电磁轴承在HTR-PM主氦风机中的应用提供了重要的理论基础。
【关键词】：HTR-PM 电磁轴承 能量损耗 交变磁通 旋转磁通
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 电磁轴承概述10-11
• 1.3 电磁轴承能量损耗研究现状11-15
• 1.3.1 磁滞损耗12-13
• 1.3.2 涡流损耗13-14
• 1.3.3 风摩擦损耗14
• 1.3.4 电磁轴承能耗与结构参数的关系14-15
• 1.3.5 降低电磁轴承能量损耗的措施15
• 1.4 本文的主要工作15-16
• 第2章 交变磁通条件下电磁轴承的铁损耗16-35
• 2.1 引言16-17
• 2.2 交变磁通条件下磁性材料的铁损耗17-21
• 2.2.1 磁滞损耗17-18
• 2.2.2 涡流损耗18-20
• 2.2.3 铁损分离理论20-21
• 2.3 磁性材料铁损耗实验测量21-25
• 2.3.1 测量方法及原理21-23
• 2.3.2 影响测量准确性的几个关键因素23-24
• 2.3.3 实验测量数据24-25
• 2.4 实验数据处理25-29
• 2.5 交变磁通条件下电磁轴承的铁损耗29-34
• 2.5.1 有限元模型及参数设置29-30
• 2.5.2 计算结果及分析30-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 旋转磁通条件下电磁轴承的铁损耗35-52
• 3.1 引言35
• 3.2 旋转磁通条件下磁性材料铁损耗计算方法35-36
• 3.3 旋转磁通条件下主氦风机电磁轴承的损耗计算36-43
• 3.3.1 计算理论模型及方法36-40
• 3.3.2 损耗计算分析40-43
• 3.4 旋转磁通条件下电磁轴承铁损耗的有限元分析43-51
• 3.4.1 旋转磁通条件下电磁轴承电磁场计算43-46
• 3.4.2 有限元模型及参数设置46-47
• 3.4.3 计算结果及分析47-49
• 3.4.4 有效体积因子修正49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 总结与展望52-54
• 4.1 总结52
• 4.2 展望52-54
• 参考文献54-57
• 致谢57-59
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果59
• 个人简历59
• 发表的学术论文59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：331273