文档介绍：摘要随着人口的增加,工业化和城镇化进程的加快,各种资源特别是能源的需求量大幅度上升,经济发展面拮试刺乇鹗悄茉丛际艿奈侍飧油怀觥4右淮能源到电能的转换几乎ヒ览档缁赐瓿桑欢谒械牡缒芟闹校缁电能消耗量占总发电量的%ァR虼颂岣叩缁男识杂诮谠寄茉从惺重要的意义。目前应用的常导电动机绝大部分是感应电机和永磁同步电机。在这两种电动机中,使用数量最多的是鼠笼式感应电动机。根据美国国内情况调查来看马力以上的鼠笼式感应电动机的平均输出功率为马力左右,总的来说,效率为%左右,如果使砹σ陨系牡缍ú砍蓟螅墒鼓芎乃鹗Ъ跎%,则效率高达—%,推算年节能量为千瓦时。将超导技术应用于电机是最具有前景和最具挑战性的实现这个目标的技术手段。现行超导电机研究都是集中在电励磁超导同步电机上。电励磁同步电机是目前超导电机研究最热门的领域,而高温超导体在最广泛应用的感应电机中的应用研究则鲜见报道。日前韩国学者提出了一种新型的高温超导电动机。其通过高温超导块材料的应用,使新型电动机不仅在性能上同时具有常导感应电机和永磁同步电机的优点,避免它们各自的缺点,而且具有高效率、高可靠性等优点。本课题根据日前韩国学者提出的新型高温超导电动机思想,在普通鼠笼型异步电动机的基础上进行的改进和优化。我们采用/仿真技术,通过在普通三相鼠笼型异步电动机理论模型的基础上,通过改变转子电阻的大小,来模拟超导材料的性质,对新型感应电动机的思想进行简易的验证。对以后建立高温超导电动机的三维数学模型提供一些依据。我们还将采用中的有限元方法,通过计算机仿真来分析新型超导电机的运行特性和磁场特点。确定高温超导感应型异同步电机的基本结构,进行整体或局部的分析,并进行大量的仿真实验,验证理论分析方法和电机结构的可行性。利用软件仿真实验的方法,模拟各种负载进行实验,分析电流、电压、转速、磁链和转矩等变量,计算电机运行效率,进行验证和参数的优化。关键词:高温超导材料、缍、有限元分析
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第一章绪言引言高温超导电动机的研究现状随着人口的增加,工业化和城镇化进程的加快,各种资源,特别是能源的需求量大幅度上升,经济发展面临资源,特别是能源约束矛盾的问题更加突出。从的电能消耗量占总发电量的%一%。因此提高电机的效率对于节约能源有十分重要的意义。制造传统的电机要消耗大量的铁、铜、铝等原材料。作为最重要的机电能量转换装备,电机产品量大面广,提高其效率、降低制造电机的原材料消耗,对于解决资源紧张,保持国民经济可持续发展有十分重要的意义。将超导技术应用于电机是最具有回昃昂妥罹咛粽叫缘氖迪终飧瞿勘甑募际跏侄巍U钦样,各国对发展超导技术都极为重视,日本认为超导技术是世纪国家问竞争中保持尖端优势的关键所在,美国认为超导技术是世纪电力工业唯一的高技术储大大降低了原来低温超导用液氦冷却,保持线圈于超导状态所需要的冷却成本。这为超导电机的研究注入了新的生机,触发了超导电机研究的新一轮高潮。高温超导电机与同功率、转速的常规交流或直流电机相比,重量减少%,体积减少%,具有更高的效率。可以采用高温超导块材制成的永磁体或者高温超导带材在高温超导笮偷缍矫妫饕<性诖枚ι稀C拦>美国超导公司及有关制造厂合作,分别试制了,和等级的缍谡庑┲圃斓缁幕∩希圃炝,舰船推进电动年路萦擅拦脊居隦缙竞献魍瓿闪机研制工作。其目的是进行电机概念的检验。同年在完成成功地进行了演示。公司先进实验室制造和演示。美一次能源到电能的转换几乎ヒ览档缁赐瓿桑憾谒械牡缒芟闹校缁备。在年后,高温超导材料的发现,其临界温度达到~,进入液氮区,制成的线圈作为电动机的磁场线圈,但对于大型的电动机来说,采用高温超导带材更为有利。机模型样机,最终制造海军舰船和商船经常使用的功率.,的推进电动机。电动缍幕上,由公司的电气公司制造的缍缍蒖
国超导公司提供超导线圈和低温设备并参与了研究工作,第一能源公司和空气产目提供技术支撵。这是一台交流同步“空气芯”电动机。其譎线圈用低温冷却,取消了传统电动机用的铁心,比传统线圈有更强的磁场。重量和体积分别为传统电动机的二分之一。其尺寸和重量的减少将给舰船带来巨大的效益。缍馐敲拦脊竞湍茉床縍疪缙司合作设计的世界上第一台工业用电动机并于年春天开始运转。采用臀轮评淦骼淙础=ㄔ这台电动机是为了验证缍睦湃谱椋咝е评湎低澈偷淙炊ㄗ拥技术的可行性。为将来舰船采用功率比更大的推进电动机的设计,制造和检验做准备。未来美国海军舰船推进缍纳杓朴胫圃旌贤,缍缍年建成和检验的呐ぞ卮丁月日完成最后组装并在英国辛丝赵毓厂试验。通过B泛投搪肥匝椋舛说缍问怯爰扑愕氖三分之一和二分之一。同时具有更高的燃料利用率和较低的维修成本。该电动机己于年找平桓><电动机制造成功后为美国海军建造的大功率推进电动机。在美国海军支