具有磁性和非磁性槽楔的汽轮发电机转子槽分度的计算与分析

为了研究汽轮发电机转子不同槽分度对电机电磁场的影响,以150 WM空冷汽轮发电机为例,建立了汽轮发电机的二维数学模型和物理模型。采用二维有限元方法,计算了转子带有非磁性槽楔和磁性槽楔时不同槽分度下的电磁场及发电机的饱和电抗值,并在此基础上研究了不同槽分度情况下非磁性和磁性材料的3种转子槽楔对发电机定、转子损耗的影响。计算结果表明,转子采用弱磁性槽楔和导磁导电的Fe-Cu合金槽楔后,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小,同时可以有效减小气隙磁密中的谐波含量,降低表面损耗。计算结果为发电机转子磁性槽楔和槽分度的选择设计提供了理论依据。     

转子磁路结构对汽轮发电机励磁电流和磁场分布的影响

建立1 400MW核电半速汽轮发电机二维瞬态场有限元模型,提出用等效负载阻抗法来模拟发电机的额定运行状态,从而避免了功率因数的迭代.在验证该方法正确性和可行性的前提下,针对大型核电半速汽轮发电机转子通常采用偏槽结构来改善电机性能的设计思想,采用该方法计算得到了汽轮发电机不同偏槽结构下的励磁电流,并且定量分析不同偏槽结构...     

定子为分数槽绕组的大型水轮发电机的饱和同步电抗的有限元计算

采用有限元法计算了定子为分数槽绕组的大型水轮发电机饱和同步电抗,并将精确法和简化法的计算结果进行了比较,表明简化法误差不大,却可以节省大量的计算机内存和计算时间。     

汽轮发电机计及双因素非线性影响的功角特性

为研究磁路饱和与磁场畸变双因素非线对汽轮发电机功角特性的影响,利用有限元方法获得发电机的有功和无功功角曲线,揭示计及双因素非线性的电抗随功角变化的规律,然后将分运行区间的饱和电抗用于功角特性解析法计算。研究结果表明,汽轮发电机计及双因素非线性后,极限功角小于90°,极限功率下降,无功功率减小;随着功角的增大,直轴电抗先增大后减小,交轴电抗变化不大,两者差值可达到14%;与直接用有限元方法计算的功角特性进行对比,用分运行区间电抗的计算结果非常吻合,而用空载特性修正的饱和电抗的计算结果相差较大。研究结果可为同步发电机静态稳定极限的确定和暂态稳定的判断提供参考。     

空冷汽轮发电机定子绕组异结构下的不饱和同步电抗、绕组内涡流场与温度场的计算与分析

大型空冷汽轮发电机同步电抗的计算、定子涡流分布与定子温度场的研究是同步发电机的重要研究课题.本文以150MW空冷汽轮发电机为例,首先根据电磁理论,给出电磁场数学计算模型和相应的求解域,利用数值方法,求解了在不同负载状态下,定子绕组上、下层线棒不等股数不等截面结构和定子绕组上、下层等股数等截面结构下的不饱和同步电抗,研究...     

进相试验中凸极同步发电机静态稳定限制的数值分析

为研究凸极同步发电机进相试验中进相无功及功角的限值问题,建立了两种不同进相试验条件下凸极同步发电机静态稳定功率方程。通过对两个功率方程的数值分析,揭示了凸极同步发电机静态稳定极限功率和极限功角随试验电压及电气参数的变化规律,以及发电机饱和对静态稳定的影响。研究结果表明,凸极发电机低负荷时的进相深度主要取决于其q轴电抗;相同条件下d、q电抗越小发电机允许的进相无功和其极限功角越大;进相试验电压对极限无功影响较大,但对极限功角影响很小;利用发电机不饱和参数计算出极限无功和功角比较保守,以此为依据进行进相深度的控制可以保障机组的运行安全。     

转子导磁导电槽楔材料对汽轮发电机参数和转子表面损耗影响的研究

在电机定子或转子的槽楔上采用磁性槽楔材料,可以提高电机的效率。该文以150MW空冷汽轮发电机为例,提出了在发电机转子开口槽内嵌入一种高强度的导磁导电的Fe-Cu合金槽楔替代通常的铝合金或硬铝槽楔,通过建立该发电机二维电磁场数学模型,基于时步有限元法计算了发电机转子采用铝合金槽楔和导磁导电槽楔时转子表面损耗,研究了采用两种不同材料时转子表面附加损耗分布和定子铁心铁耗数值的变化,对比了两种不同槽楔时发电机的饱和电抗值。转子采用导磁导电的Fe-Cu合金槽楔,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小、短路比增加,发电机气隙内谐波含量降低。此外,采用Fe-Cu合金槽楔材料的强度要好于铝合金槽楔强度。     

汽轮发电机的交轴瞬态和超瞬态电抗

本文在汽轮发电机交轴运算电抗三阶模型的基础上，导出了交轴超－超瞬态、超瞬态和瞬态电抗的表达式。通过计算不同转差下发电机交轴运算电抗的频率特性，给出了用最小二乘法拟合的二阶和三阶模型；并以６００ＭＷ汽轮发电机为例，阐述了交轴各电抗的计算方法。     

混合励磁永磁发电机电抗参数研究

针对混合励磁永磁同步发电机的特殊磁路结构,介绍了一种用以计算交、直轴电抗参数的计算方法。利用该方法计算了1台7.5 kW、1 500 r/min的混合励磁永磁发电机的交轴电抗和直轴电抗,利用试验测试电抗参数对计算结果进行了验证。结果显示,所提混合励磁永磁同步发电机交、直轴电抗参数计算方法计算精度较高,为混合励磁永磁同步发电机结构参数和电抗参数的合理设计提供了帮助。     

同步电机的正交磁化和直、交轴的耦合电抗

本文阐明了同步电机正交磁耦合效应的产生原因,对一台200MW汽轮发电机在定子单边激励和定、转子双边激励等多种情况下,算出其场图和直、交轴同步电抗x_d、x_q及直、交轴之间的耦合电抗x_(qd)、x_(dq)随饱和而变化的曲线,由此得出了一些理论和工程上有用的结论.     

副槽及出风口结构尺寸对汽轮发电机转子三维温度场的影响

以某大型空冷汽轮发电机转子为例,建立了护环以及风路最长的半个转子线圈的三维物理模型,采用计算流体动力学方法,研究本体部分的风道结构,如副槽中心截面高度、槽楔出风口直径大小分布对转子三维温度场的影响。结果表明：根据流量分布情况预测温度分布会使设计值与实际存在偏差,应根据具体的仿真计算结果确定风道结构。针对该文电机采用的风路布置方法,副槽采用直槽、槽楔采用等出风口直径更加合理。结论可为大型空冷汽轮发电机转子的通风冷却设计提供理论参考。     

大型同步发电机超瞬变电抗现场测试与分析

短路是发电机最常见的运行故障,其中又以三相对称短路产生的危害最大,而计算三相短路电流就必须知道发电机交轴和直轴的超瞬变电抗.某大型水电站为了防止机组电网波动、提高机组运行中过载能力,采用转子任意位置外施电压法测试发电机超瞬变电抗.由试验结果可知,采用阻尼环内连接方式的水轮发电机在不同工况下的交直轴超瞬变电抗测试值有较大的差异,与交轴阻尼作用相对较弱的理论相吻合.     

新型汽轮发电机转子槽绝缘结构的研究

目前国内汽轮发电机转子一般采用间苯二酚与聚芳纤维纸聚酰亚胺薄膜复合材料(-NHN)热压而成的"U"形槽绝缘,这种槽绝缘的力学性能不高,并且制造工艺及所需模具都比较复杂.而国外一些发电机生产厂家采用了环氧树脂浸渍玻璃坯布和聚芳酰胺纤维纸(Nomex)热压而成的新型"L"形复合槽绝缘.本文就是对这种使用方便、性能优良的环氧型槽绝缘进行结构研究和性能分析,为今后国内大型火电发电机转子槽绝缘结构的设计提供参考.     

运行电压下用转差法测量200MW发电机的同步电抗

通常在电力系统的理论计算分析中,发电机的同步电抗用的是设计值,认为汽轮发电机的定子与转子之间的气隙是均匀的,转子磁路是对称的,因而一般取同步电抗值x_d=x_q或者x_d≈x_q。但在实际运行中,发电机的铁芯处于接近饱和状态;转子结构上也有大齿和小齿之差,所以同步电抗的设计值与发电机在运行中的实际值有一定差别,而且,     

大型水轮发电机阻尼条数对电磁参数和附加损耗的影响

针对大型水轮发电机稳态运行时阻尼条根数的变化对附加损耗的影响,以五强溪电站水轮发电机为例,结合发电机结构的对称性,给出相应的求解域和数学模型,利用有限元方法,计算水轮发电机在稳态运行时,极靴表面阻尼条分别为6根和8根2种结构下的电磁场.在此基础上,计算稳态运行时极靴表面2种结构的直、交轴同步电抗和直轴瞬态电抗,稳态运行...     

突然短路试验测定水轮发电机的饱和电抗值

三相突然短路试验是测定水轮发电机瞬态参数的常规试验方法,但在水电站现场,在额定电压下进行试验存在一定安全风险,难以直接测定饱和电抗值。有关研究表明,可以采用不同电压下测定的电抗非饱和值,推算饱和电抗值。本文对一水轮发电机,开展了在多个空载电压下的三相突然短路现场试验,根据直接测定的不同电压下的多个非饱和电抗值,采用线性最小二乘法外推得出了水轮发电机直轴瞬态电抗和超瞬态电抗的饱和值。试验结果表明,计算得到的饱和电抗值与设计值偏差在10%以内,满足相关容差要求。该方法在水电站现场测定水轮发电机直轴瞬态和超瞬态电抗饱和值方面具有可行性,能够满足工程上的测试需要,值得行业借鉴。     

永磁同步电动机电枢反应电抗计算方法研究与测试差异分析

永磁同步电动机的电枢反应电抗参数不仅关系到电机性能的好坏,还与伺服系统的控制精度密切相关,本文基于有限元法研究永磁同步电动机电抗的计算方法,重点研究交叉饱和对电机电抗的影响规律。首先计算不考虑交叉饱和时的电枢反应电抗,然后把矢量法和保存磁导率法相结合,在考虑直、交轴磁路的交叉饱情况下计算电枢反应磁场,从而得到直、交轴电枢反应电抗随电机内功率因数角的变化曲线,最后通过迭代确定直、交轴电流值和直、交轴电枢反应电抗。通过对表面式和内置式永磁电机电枢反应电抗计算,研究不同转子结构下交叉饱和对电枢反应电抗的影响规律,并分析了产生这种影响的原因。最终对直、交轴电枢反应电抗的计算值和测试值进行对比并得出几条重要的结论。     

汽轮发电机定子铁心端部温度模型中参数的确定

在发电机的热状态监测中,为了确定汽轮发电机定子铁心端部温度的标准值,必须首先确定温度模型中的各个参数。为此,提出了汽轮发电机定子铁心端部温度模型中电抗参数、铁心对氢气的散热系数以及常系数的确定方法。利用发电机的空载特性、短路特性曲线以及发电机运行时采集到的有功功率、无功功率、电枢端电压确定不同运行工况下的电枢反应电抗以及同步电抗,该方法考虑了电机的饱和;根据流体力学以及传热学原理确定铁心对氢气的散热系数;采用最小二乘法确定模型中的常系数。然后根据温度模型即可确定状态监测中定子铁心端部温度的标准值。通过一台QFSN-220-2汽轮发电机的实际运行温度与计算温度相比较证明了所提出的参数确定方法是正确的。     

凸极同步发电机输出功率影响因素的分析

不饱和隐极同步发电机的特点是直轴同步电抗与交轴同步电抗相等,但在凸极同步发电机中,由于两者不相等,功角特性的表达式有所不同。结合凸极同步发电机的稳态条件,利用发电机的模型推导直轴同步电抗、交轴同步电抗、电枢电阻对其有功功率、电磁功率计算公式,并结合银盘电站发电机的参数使用MATLAB软件进行仿真分析,仿真结果与理论分析相吻合,得出影响凸级同步发电机输出功率的结论。     

汽轮发电机定子铁心端部温度模型中参数的确定

在发电机的热状态监测中，为了确定汽轮发电机定子铁心端部温度的标准值，必须首先确定温度模型中的各个参数。为此，提出了汽轮发电机定子铁心端部温度模型中电抗参数、铁心对氢气的散热系数以及常系数的确定方法。利用发电机的空载特性、短路特性曲线以及发电机运行时采集到的有功功率、无功功率、电枢端电压确定不同运行工况下的电枢反应电抗以及同步电抗，该方法考虑了电机的饱和；根据流体力学以及传热学原理确定铁心对氢气的散热系数；采用最小二乘法确定模型中的常系数。然后根据温度模型即可确定状态监测中定子铁心端部温度的标准值。通过一台QFSN-220-2汽轮发电机的实际运行温度与计算温度相比较证明了所提出的参数确定方法是正确的。