十二相整流同步发电机系统异桥相间短路的故障分析

十二相整流同步发电机系统在移动平台已得到广泛应用。出于对系统安全运行问题的全面考虑,该文分析了该系统中一种特殊的定子内部短路故障——异桥相间短路。考虑到故障相所在的两组三相绕组之间故障附加回路的特殊拓扑结构及其对整流桥换相模式的影响,该文对原有的十二相整流发电机多回路数学模型进行了扩充,用来计算异桥相间短路的定、转子绕组及整流桥直流侧负载电压、电流等电气量,并通过样机实验,验证了计算结果的准确性。基于仿真与实验结果,分析了十二相整流发电机定子绕组异桥相间短路故障的电气特点,特别指出其短路回路电流等故障量随直流侧负载电阻增大而减小,为这种特殊故障的危害评估及保护研究提供了依据。     

十二相整流同步发电机定子匝间短路故障计算

十二相整流同步发电机能提供大功率、高品质的直流电源,已广泛应用于舰船、飞机等移动平台中。鉴于对平台安全运行的高可靠性要求,本文对其中十二相电机可能发生的定子绕组匝间短路故障进行了理论和实验研究。建立了十二相整流发电机定子匝间短路的多回路数学模型,既可全面计及短路故障点位置和气隙磁场空间谐波,又能考虑正常及定子匝间故障情况下整流管不同通断状态引起的回路拓扑结构变化。用变步长的数值积分法求解了由时变系数微分方程组构成的数学模型,实现了系统正常及定子匝间短路故障时对发电机定、转子绕组及直流侧负载电压、电流等电气量的数字仿真。在一台特制的4kW十二相样机上进行了负载工况下定子匝间短路实验,实验结果与仿真结果吻合,验证了数学模型的正确性,并据此分析了十二相整流发电机定子匝间短路故障的电气特点。计算结果为十二相电机定子匝间短路故障的检测或保护研究提供了重要依据。     

基于有限元场路耦合的十二相整流发电机 系统定子匝间短路分析

为研究十二相整流发电机系统在定子绕组匝间短路时的运行情况,建立了基于有限元场路耦合仿真的十二相整流发电机系统模型,该模型综合考虑了齿槽效应、谐波等的影响,具有较高的精确度,适用于系统的发电机故障和整流部分故障的研究。根据所建立的模型,对十二相整流发电机系统定子绕组匝间短路故障进行了研究,通过分析故障状态下系统的负载电压、相电压、相电流、短路电流等的变化特点,说明定子绕组匝间短路故障对系统产生的影响。通过仿真与实验结果对比,验证了该文所建模型的合理性和正确性。     

多相整流永磁同步发电机绕组内部相间短路的故障分析

该文将多回路法与有限元法相结合,建立了多相整流永磁同步发电机系统绕组内部相间短路的通用数学模型,可计算永磁电机正常及绕组内部故障工况的电气量分布,不仅适用于每相单分支的多相电机,还适用于每相多分支的情况。在一台特制的六相双分支永磁同步发电机样机上进行了故障实验,实验结果和仿真结果相吻合,验证了数学模型的正确性。在准确计算绕组电流的基础上,进一步计算了故障前后样机内部的温度场分布,结果表明故障导致样机内部温度不再均匀分布。根据仿真和实验结果,分析了该样机相间短路的故障特点,并说明了短路点附近明显升温对永磁电机的严重影响以及不同组三相绕组间相间短路引起整流桥中某些二极管过电流的潜在危害。该文研究为多相永磁同步发电机内部相间短路故障检测提供了依据。     

水轮发电机定子绕组内部故障稳态电量仿真及其规律探讨

应用多回路理论建立水轮发电机定子绕组内部故障分析的通用数学模型,引入回路关联矩阵减少回路方程总数并自动形成各种故障形式的回路参数,对水轮发电机定子绕组内部故障的稳态性能进行仿真计算,探讨了水轮发电机定子绕组内部故障（如匝间短路,支路间短路等）规律。     

新型十二相梯形波永磁无刷直流发电机

同步电机六相双Y绕组就电机内部而言实质上由十二相30°绕组连接而成。提出永磁同步电机采用十二相梯形波相电势输出,经共阳极连接十二相零式整流电路整流构成永磁无刷直流发电机。利用槽电势星形图分析输出电压特性,得到电枢绕组的设计原则。设计一台2 kW梯形波永磁无刷直流发电机,建立发电机系统场路耦合模型,并进行有限元计算,得到整流二极管导通模态及导通电流特性。样机实验结果与理论及仿真分析一致,表明十二相梯形波永磁无刷直流发电机的整流二极管数目与六相双Y整流电路相同,输出电压脉动相当,但整流二极管平均电流降低一半。     

高压发电机内部故障仿真研究

建立了高压发电机(Powerformer)的定子绕组内部相间故障和接地故障分析的数学模型。该模型以直接相量法为依据，并且考虑了定子绕组对地电容的影响。为准确地仿真内部故障时地情形，计算了各个故障分支磁轴的正方向。模型建立了转子和定子的电流方程、电压方程和磁链方程，并且以一个75MVA/150kV的高压发电机为模型，详细仿真了单相接地故障、两相接地故障和相间短路故障的情况并且给出了故障波形。利用该模型可以对高压发电机的保护方案进行有效的验证或者作相应的改进。     

考虑直流侧线路电阻时十二相发电机整流系统突然短路研究

本文根据功率平衡的原则 ,将十二相发电机整流供电系统直流侧线路电阻折算到相应的交流侧各相绕组。在此基础上导出了相应的定子短路时间常数的表达式。借鉴文献 [1 ]的结论 ,进一步导出了考虑线路电阻时十二相发电机整流系统直流侧突然最大短路电流的计算公式 ,说明了线路电阻对短路电流的影响。通过数字仿真及试验进行了验证。     

基于多回路模型的双馈异步发电机匝间短路故障检测方法研究

基于多回路理论,导出了绕线型双馈异步风力发电机在正常和匝间短路情况下的多回路数学模型.应用该模型对绕线型双馈异步电机定子绕组匝间短路故障瞬变过程进行仿真分析,从而指出定子负序电流可用于检测定子绕组匝间短路故障,但是由于负载的影响容易产生误判.以此为基础,提出了负载系数以及负载的影响,应用于设定适当的负序电流检测阈值,取...     

考虑直流侧线路电阻时十二相发电机整流系统突然短路研究

本文根据功率平衡的原则，将十二相发电机整流供电系统直流侧线路电阻折算到相应的交流侧各相绕组。在此基础上导出了相应的定子短路时间常数的表达式。借鉴文献[1]的结论，进一步导出了考虑线路电阻时十二相发电机整流系统直流侧突然最大短路电流的计算公式，说明了线路电阻对短路电流的影响。通过数字仿真及试验进行了验证。     

大型同步发电机单相接地故障的暂态多回路分析——数学模型

大型同步发电机定子单相接地故障是发电机常见故障，其潜在的危害很 大，因此相关的仿真研究非常重要，但是准确分析其暂态规律非常困难。文中采用准分布电 容等效实际定子绕组对地的分布电容，将定子绕组每个支路划分成若干个电路单元，建立大 型发电机定子单相接地故障的多回路分析暂态数学模型，推导出实际值形式和标幺值形式的 状态方程，并给出了相应的数值解算方法以及仿真结果。该模型可以同时考虑定子绕组对地 分布电容的影响，以及定子绕组内部接地故障带来的定子绕组结构上不对称的影响。〖ＫＨ ５Ｄ〗〖ＨＴＨ〗     

Simulation of an interturn fault in a stator winding of a synchronous condenser

A method of simulation of interturn faults in a stator winding in steady state operating conditions of synchronous condenser is proposed. The method is based on a mathematical model with the equations of the mesh current method for phase-to-phase voltages. Expressions for active and reactive impedances of the windings are presented. The initial data for calculation of resistance and reactance of stator and rotor windings are obtained experimentally. Experiments proved that the proposed method simulates interturn faults in a stator winding with a maximum error of 5–10%.     

多相永磁电动机定子绕组短路故障动态分析

定子绕组短路故障对多相永磁同步电动机的运行有非常严重的影响,因此有必要对其进行仿真分析以便为进一步研究其对永磁体工作点的影响奠定理论基础,同时也为电机结构设计提供一定的理论依据。本文利用场路耦合时步有限元法,建立了多相永磁同步电动机的数学模型;然后通过对电机定子绕组等效电路方程和电磁场方程联立求解,计算得到了单相对地短路、两相间短路以及三相短路三种突然短路状态下的定子相绕组暂态电流、端电压以及电磁转矩波形;最后将仿真波形与实验波形相对比,证明了该数学模型和计算方法的正确性,并得到了三种短路状态下,相绕组电流和电磁转矩随时间变化规律的一些结论。     

同步发电机励磁绕组匝间短路的仿真研究

转子绕组匝间短路故障会造成发电机励磁电流增大、输出无功减小、转子振动加剧等影响,如果不及早处理可能给机组的安全运行带来巨大威胁.近年来国内外研究主要通过实验检测及定性分析,由于不能准确计算故障电流等电气量,在实际应用中存在局限性.本文为多支路同步发电机励磁绕组匝间短路建立了改进的多回路数学模型,并提出了与励磁绕组有关的电感系数的计算方法,可以考虑气隙磁场畸变、定子绕组不平衡电流等因素的影响.针对1台4极凸极同步发电机,用该模型对不同匝数的励磁绕组匝间短路进行数字仿真,可得到短路后定、转子电流及有功功率、无功功率等.根据计算结果,本文提出励磁绕组匝间短路后定子同相不同分支之间出现分数次谐波环流、励磁电流出现基波及奇数次谐波的故障特征,并给出了物理解释,可以为转子匝间短路保护提供依据.     

同步发电机短路故障分析方法研究

为提高同步发电机励磁绕组匝间短路故障的诊断速度和精度,提出了一种基于“场路结合”算法的故障分析方法。首先,建立了同步发电机励磁绕组匝间短路故障的扩充多回路数学模型。在此基础上,利用有限元分析确定了电感参数表达式,将有限元分析所得电感参数代入回路电压方程即可实现场路结合分析。以1台凸极同步发电机作为平台,进行仿真和实验研究,数据对比表明:场路结合法不仅具有较高的准确度而且可以提高计算效率,可以为励磁绕组匝间短路保护提供依据。     

基于空间状态向量的定子绕组短路辨识

定子绝缘层的瑕疵是电机故障的主要因素.异步电机的检测模型能够检测出少量绕组线圈的短路故障.借助卡尔曼滤波器模型对相电流进行分析,能够准确辨识出微小的短路电流,进而采取有效措施检测故障,防止事故的发生.     

基于对称分量法的调相机定子故障特征分析

传统同步调相机定子绕组匝间短路故障机理分析方法通常认为电机定子电流接近三相对称,并以此为基础建立同步调相机故障电流的数学表征。但是,一旦发生定子绕组匝间短路故障,同步调相机三相定子电流的对称性将遭到破坏,使得传统故障机理分析方法所建立的数学表征无法准确反映电机内部电气量的变化。该文通过引入对称分量法,建立了故障后同步调相机瞬时有功功率与无功功率的数学模型,提出利用瞬时有功/无功功率中的二次谐波进行定子绕组匝间短路故障诊断。仿真和实验的结果表明：相较于利用定子电流三次谐波与基波幅值之比诊断故障的传统方法,所提方法在轻微故障状态下能提高至少7倍的诊断灵敏度,更易完成早期故障诊断。同时,所提方法中的故障特征量不受同步调相机工况和故障位置的影响,具有强鲁棒性。     

交直流混合供电的三/十二相电机定子漏电抗计算

交直流混合供电的三/十二相电机因其显著的优点将被广泛应用于独立供电系统中,该电机定子上有两套绕组,一套三相绕组提供交流电,另一套十二相绕组整流后提供直流电.该电机定子槽中放置了四层不同线圈的导体,并且多套三相绕组同时工作时的气隙磁势也比普通三相电机复杂得多.利用解析的方法分析了三/十二相电机定子漏电抗的计算,导出了相关的公式,并计算了某三/十二相电机的定子漏电抗参数,利用这些参数计算值,对三/十二相电机的突然短路进行了仿真研究,仿真结果较好地吻合了实际样机的试验结果,验证了所计算的参数值的正确性.     

同步电机定子绕组匝间短路前后的温度及力学响应仿真分析

为了得到同步发电机定子绕组匝间短路前后的温度及力学响应特征,实现设备的早期维护,文章以一台凸极同步发电机为例搭建“场-路”耦合模型,分析了同步发电机定子匝间短路的电流、电压、损耗及绕组电磁力的分布规律,并将结果导入Workbench仿真平台,利用“电磁-热”、“电磁-结构”耦合方法求取了同步发电机故障前后的温度及力学响应(总体变形、等效应变与等效应力)变化特征。分析得到故障后电机定子绕组的温升已对附近槽绕组温度产生了影响,受力及易形变部位集中在定子端部绕组以及端部绕组与直线段连接的部分。文章为同步发电机的预防性绝缘制造以及定子绕组匝间短路故障检测和诊断技术提供了依据。