异步风力发电机电磁噪声数值计算与试验验证
2018-04-21龙英睿张冬妮张吉健
中国设备工程 2018年7期
龙英睿,张冬妮,张吉健
(1.江苏中车电机有限公司,湖南 株洲 412000;2.懿朵信息科技有限公司,上海 201108)
发电机已广泛应用于风电、汽车、家电等工程领域,其振动噪声问题也越来越受到重视。发电机噪声可分为电磁噪声、机械噪声和空气噪声。电磁噪声与气隙内的谐波磁场及由此产生的电磁力波幅值、频率和极数,以及定子本身的振动特性(如固有频率、阻尼、机械阻抗)均有密切的关系,还与电机定子的声学特性有很大关系。以上三种噪声中,机械噪声所占成分较少,由空气动力引起的噪声往往可以通过成熟的CFD手段来预测与优化,而由电磁力引起的电磁噪声由于涉及多物理场耦合,其数值分析具有一定的挑战。
大中型异步电动机的噪声比较高,目前仍然是电机设计的一大难题。电磁噪声与激振电磁力和机械振动模态均息息相关,当电磁力波和定子模态的阶次一致且频率相接近时,会导致定子共振从而引起大的电磁噪声,为了避免共振以降低电磁噪声,需要利用有限元法研究激振电磁力和机械振动模态。本文将以某异步风力发电机为例进行电磁振动与噪声数值计算,并通过试验验证,发现数值计算与试验结果具有良好的吻合性,验证了数值计算方法的准确性和可行性,后续在发电机前期开发阶段采用数值模拟对其电磁噪声进行快速预测与优化,为发电机低噪声设计及选型提供工程指导。
