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基于电机损耗与温升反问题的无焰加热器的基础研究

作　者: 陈磊
导　师: 程树康
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 动态电磁感应加热无焰加热器三维磁场分析热功率
分类号: TM303
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

能源和环境问题是当今的热点问题,而电加热技术作为环境友好的加热技术,越来越得到重视,电热学也因此发展成了一门集电气工程、热工学及材料学等学科为一体的交叉学科。近年来,野战部队热食化成为国内外军方关注的热点之一。本文以无焰电磁加热装置(专利号CN200410044061.4)为背景,对其进行了基础研究工作。首先,对国内外的电加热方式进行了综述,引出了动态电磁感应加热概念。简介了军队野战食品加热的方法,分析了现今这些加热方法的优缺点。然后,提出无焰加热器的机体结构,分析了其工作原理,建立了其等效磁路模型。然后从电机的损耗出发,在涡流场和电磁场数学模型的基础上,建立起了无焰加热器发热的数学模型。其次,对无焰加热器进行了三维磁场分析。分析了其气隙磁场的分布规律,然后改变气隙尺寸观察气隙磁场的变化。提出了一种新结构转子的无焰加热器模型,并对其进行了静磁场分析。在转速一定的情况下对无焰加热器的各类热功率进行了解析分析,并给出了各转速下各类热功率的数值和它们随转速变化的规律;分析了提出的新结构加热器的各类热功率。为该类装置的深入研究提供了基础。最后,设计了实验装置,测试了无焰加热器的温升曲线,并与仿真结果进行了比较。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  10-11
  1.2 国内外综述  11-17
    1.2.1 传统的电热方式  11-13
    1.2.2 电磁感应加热  13-15
    1.2.3 军队加热食品的方法  15-17
  1.3 本课题主要研究的内容  17-18
第2章无焰加热器的数学模型  18-34
  2.1 无焰电磁加热装置的基本结构和工作原理  18-19
  2.2 无焰加热器的磁路模型  19-24
    2.2.1 永磁体磁路模型  19-20
    2.2.2 外磁路的等效磁路  20
    2.2.3 无焰加热器的等效磁路  20-21
    2.2.4 等效磁路各参数的标幺值  21-23
    2.2.5 等效磁路的解析解  23-24
  2.3 电机损耗分析  24-27
    2.3.1 铁心中的基本铁耗  24-26
    2.3.2 电气损耗  26-27
  2.4 涡流场分析的数学模型  27-31
    2.4.1 电磁场及其基本方程组  27-28
    2.4.2 矢量磁位和标量电位的引入  28-29
    2.4.3 涡流场分析数学模型的建立  29-31
  2.5 无焰加热器发热的数学模型  31-33
    2.5.1 铁心中的磁滞热功率  31
    2.5.2 铁心中的涡流热功率  31-32
    2.5.3 短路绕组中的短路电流热功率  32
    2.5.4 无焰加热器发热的数学模型  32-33
  2.6 本章小结  33-34
第3章无焰加热器的静磁场分析  34-43
  3.1 引言  34
  3.2 三维有限元模型的建立  34-36
    3.2.1 模型结构  34-35
    3.2.2 模型中使用的材料属性  35-36
  3.3 气隙磁场分析  36-38
    3.3.1 气隙磁密空间分布图  36-37
    3.3.2 气隙磁场特性分析  37-38
    3.3.3 磁密截面图  38
  3.4 改变气隙尺寸气隙磁场的变化情况  38-40
  3.5 表面磁钢式转子结构加热器的磁场分析  40-42
  3.6 本章小结  42-43
第4章无焰加热器的热功率分析  43-58
  4.1 引言  43
  4.2 模型的建立  43
  4.3 转速一定时无焰加热器的损耗分析  43-51
    4.3.1 短路铜条中的热功率  44-45
    4.3.2 实心铁心中的涡流热功率  45-47
    4.3.3 实心铁心中的磁滞热功率  47-51
    4.3.4 无焰加热器总热功率分析  51
  4.4 转速变化时无焰加热器的损耗分析  51-53
    4.4.1 不同转速下无焰加热器的热功率  51-52
    4.4.2 热功率随着转速变化的情况  52-53
  4.5 表面磁钢式转子结构加热器的热功率分析  53-57
    4.5.1 短路电流热功率  53-55
    4.5.2 实心铁心中的涡流热功率  55
    4.5.3 实心铁心中的磁滞热功率  55-57
    4.5.4 总热功率  57
  4.6 本章小结  57-58
第5章无焰加热器的实验研究  58-62
  5.1 试验平台的搭建  58
  5.2 温升曲线的测定  58-60
  5.3 实测温升值与仿真的热功率值的比较  60-61
  5.4 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-67
附录  67-69
攻读学位期间发表的学术论文  69-71
致谢  71

基于电机损耗与温升反问题的无焰加热器的基础研究

内容摘要

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