转子绕组匝间短路对发电机转子电磁转矩影响分析

针对发电机转子绕组匝间短路故障时的电磁转矩特性进行了理论分析和实验研究.首先分析了转子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征,计算得到气隙磁势、气隙磁导和气隙磁场能量表达式,然后利用虚位移原理,推导得到了电磁转矩的理论计算公式,并通过比较故障前后电磁转矩的变化,以及考虑振动偏心和不考虑振动偏心的电磁转矩变化,最终得到了发电机转子绕组匝间短路时作用于转子的电磁转矩的变化规律.并实测了SDF-9型一对极故障模拟发电机和MJF -30 -6型三对极故障模拟发电机转子绕组匝间短路时的电磁转矩,与理论分析结果基本吻合.     

双馈风力发电机转子匝间短路故障分析

双馈式风力发电机转子绕组发生轻微匝间短路后,该极磁动势将发生变化,气隙磁密分布不再对称,不对称的磁密分布将在定子绕组内感应附加谐波电动势,形成附加的谐波电流.因此,可以通过分析定子绕组的并联支路环流来检测转子绕组匝间短路故障.采用多回路理论,针对一台4极电机进行建模,仿真计算了不同匝数短路故障时的定子一相并联支路的环流,所得结果与理论分析相符,从而验证了所建立模型的正确性.     

隐极同步发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力特征分析

考虑到转子匝间短路会在定子回路产生与极对数和定子绕组形式有关的偶数次和分数次不平衡电流分量,首先基于不平衡电流谐波分量产生的各次谐波磁动势,推导了转子在定子直角坐标系中不平衡磁拉力(UMP)的表达式,并根据故障时定、转子磁动势的特点,得到了故障后UMP的频率分量表达形式,形成了一套完整的故障时UMP特征分析方法。用该方法对不同极对数的隐极发电机样机转子匝间短路故障进行了分析,并通过基于ANSOFT软件的场路耦合计算得到了故障中转子电磁力的数值结果。仿真结果符合理论分析的UMP特征,验证了所提出的转子受力分析方法的正确性。理论分析与仿真结果均表明,不同极对数和定子绕组形式的发电机故障时转子UMP的谐波特征不同,为机电信息融合的转子匝间短路故障监测奠定了基础。     

在线检测发电机转子绕组匝间短路的新方法

针对转子绕组匝间短路故障频发的现场实际情况,首先分析了隐极同步电机转子绕组匝间短路后励磁磁势的变化,采用气隙磁导法分析了电机气隙磁场,指出转子匝间短路故障使电机气隙磁场不对称,从而产生不均衡的磁拉力。由力的相互作用原理可知,该磁拉力不仅作用于转子,改变转子基频振动,同时还影响定子铁心的振动。随后对不平衡磁拉力引发的定子铁心的振动模态进行了分析,得出了转子匝间短路后定子铁心基频振动幅值增大的结论。最后在MJF-30-6故障模拟发电机组上进行了转子绕组匝间短路模拟实验,实验结果表明,可以通过定子铁心基频振动诊断隐极同步电机转子匝间短路故障。     

隐极同步发电机励磁绕组匝间短路的多回路电感参数计算

为了对故障中各种电气量进行准确仿真分析以揭示隐极同步发电机励磁绕组匝间短路的故障机理,需要准确计算电机的各种参数,尤其是与发生匝间短路的励磁绕组有关的电感参数.从隐极同步电机分布式励磁绕组在各极下的单个同心式线圈出发,应用气隙磁导的概念和谐波分析的方法计算与单个励磁线圈有关的电感参数,并按照故障的励磁绕组的实际连接情况进行叠加,得到了与励磁绕组各回路有关的多回路参数模型.该模型考虑了励磁绕组故障回路产生的各种谐波磁场的作用,并通过具体算例间接说明了其合理性.将该参数模型用于励磁绕组匝间短路故障的多回路计算,计算结果与样机实验吻合,验证了参数模型的准确性.     

基于轴电压的隐极同步发电机转子典型故障诊断

针对隐极同步发电机的转子偏心和转子绕组匝间短路故障,采用气隙磁导法分析故障状态的发电机气隙磁场,并计算得到与转子故障对应的畸变磁场特征量。通过相关文献数据及故障模拟机组上的轴电压实验证明,轴电压信号系畸变的磁通所感应,确立了利用轴电压信号检测转子典型故障的方法,为隐极同步发电机转子故障诊断提供了新的途径。     

发电机转子绕组匝间短路的故障分析

转子绕组匝间短路故障会造成发电机励磁电流增大、输出无功功率减小、转子振动加剧等不良影响,如不及时处理会给机组的安全运行带来巨大威胁,而解决这一问题必须先解决发电机转子绕组匝间短路的故障分析.针对某型隐极式同步发电机,应用交流电机的多回路理论,建立了该型发电机转子绕组匝间短路故障时的数学模型,并计算了与模型有关的所有回路电感参数.通过仿真和试验结果的对比验证了该方法的有效性,可准确计算故障时的电流等电气量,为发电机转子绕组匝间短路时的故障分析奠定了基础.     

基于Ansoft的汽轮发电机转子匝间短路故障分析

根据理论分析得到转子匝间短路故障会引起定子并联支路不平衡电压的结论。通过有限元分析软件Ansoft建立了一台发电机的场路耦合模型,应用此模型对正常和匝间短路故障情况进行仿真计算,得到了正常和不同故障情况下的气隙磁密曲线和定子并联支路不平衡电压曲线。对气隙磁密曲线进行频谱分析,得到其偶次谐波随故障变化的规律。对不平衡电压曲线进行频谱分析,得到其各次分量随故障变化的规律,为故障的诊断提供了有利的依据。最后,对匝间短路伴随气隙偏心故障进行仿真计算,得到复合故障下的不平衡电压曲线及其频谱分析结果,并与只发生匝间短路故障时的结果进行了比较。     

基于多回路理论的发电机转子绕组匝间短路故障特征分析

发电机发生转子绕组匝间短路故障后,会造成励磁电流增大,输出无功功率减小。但到现在为止,对此故障特征的分析主要通过实验检测和定性分析,因为不能准确计算出故障电流等电气量,在实际应用中还存在很大的局限性。针对SDF-9型故障模拟实验机组,采用多回路模型对不同匝数的转子绕组匝间短路故障进行数字仿真并对故障电气量进行定量计算,通过实验验证所建立多回路模型的准确性,因而,可利用此模型准确计算转子绕组匝间短路不同短路匝数对应的励磁电流和无功的大小,从而为转子绕组匝间短路故障的保护提供依据。     

定子绕组匝间短路对发电机定转子径向振动特性的影响

分析了定子绕组匝间短路故障时发电机定转子径向振动特性，首先分析定子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征，计算得到气隙磁密、气隙磁导和气隙磁场能量的表达式，然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性，最终得到定转子径向振动特征。并实测了MJF-30-6型模拟发电机定子绕组匝间短路时定转子径向振动信号，与理论分析结果基本吻合。另一方面也揭示了诸如绕组短路的电气故障与发电机机械振动之间的关系，指出了发电机径向振动特征与发电机电参数一样，也可作为诊断发电机绕组故障的依据。     

水轮发电机转子通风道堵塞时的耦合场分析

为了研究大容量全空冷水轮发电机的通风冷却问题,在考虑转子的旋转情况下,建立了转子风路正常时和转子磁轭通风道口堵塞时的转子三维温度场和流体场耦合计算模型。在转子各磁轭通风道口不同堵塞情况下,采用有限体积法计算分析了全空冷水轮发电机的通风冷却和发热问题。研究了转子风路堵塞时对转子励磁绕组、阻尼绕组和极靴表面的温度影响,以及对磁极间流体的流动形态的影响。当风路正常时,将计算得出的水轮发电机转子励磁绕组平均温度与实测数据进行了对比,经过对比在误差范围内,则验证了计算方法的正确性。     

汽轮机中心孔转子与实心转子的性能对比

从转子寿命、可靠性、应力腐蚀、运行维护等方面对中心孔转子与实心转子的性能进行了对比分析。结果表明,中心孔转子在运行、维护方面存在一定的风险和不可靠性;大容量火电机组汽轮机低压转子和核电机组汽轮机整个转子应尽量采用实心转子;火电机组汽轮机高压转子则需考虑蠕变影响,综合各种因素酌情处理。     

无速度传感器的转子变频调速装置

提出了一种新的无速度传感器测速方法,该方法是通过对转子变频调速装置主电路拓扑的电流流向进行分析,然后根据斩波器开通和闭合时刻的等效电路进行分析和建模,得到斩波电抗器两端电压与转差率之间的关系,从而间接得到电机的实际速度。该方法不受环境、机械振动等因素影响,测量快速、准确,可作为速度环的速度反馈信号。最后通过实验进行了验证,表明该无速度传感器的测速方法是可行、有效的。     

A permanent-magnet rotor containing an electrical winding toimprove detection of rotor angular position

Sensorless detection of rotor angular position is desirable for decreasing the cost and increasing the reliability of permanent magnet AC motor drive systems. This paper describes tests performed on a rotor that has surface-mounted magnets and a conducting winding that links only the d axis of the rotor. The rotor winding increases the variation of the stator winding inductance that occurs as the rotor rotates and improves the accuracy of rotor angular position estimates     

Model-based detection of rotor faults without rotor position sensor-the sensorless Vienna monitoring method

This paper deals with an extended approach of the Vienna Monitoring Method (VMM), which is a model-based technique to detect rotor asymmetries in the squirrel cage of an induction machine. The conventional VMM requires the measured voltages, currents, and the signal of a rotor position sensor. The novel scheme presented in this paper alternatively works without a rotor position sensor. In particular, for low-inertia drives, accurate estimation of rotor position is required. The rotor-fault-related double-slip-frequency torque modulation causes a speed ripple with the same frequency. Consequently, low-inertia drives are exposed to higher speed ripples. In this case, it is not sufficient to estimate the mean value of the actual speed, only. Even the speed ripple has to be acquired to benefit from the accuracy of the employed models of the VMM. The proposed technique evaluates the signatures of an inherent rotor fault in order to determine the rotor position signal. The speed ripple can be obtained from the torque modulations that the models already compute. This way, an accurate rotor fault detection technique without rotor position sensor can be realized.     

不同转子结构对复合笼条转子感应电动机性能的影响

针对复合笼条转子感应电动机运行性能稍差的弱点,提出3种不同转子结构的复合笼条转子感应电动机,并对不同转子结构的磁场进行分析,计算3种转子结构复合笼条转子感应电动机的起动性能和转子槽漏感,对转子导条电流与转子导条损耗进行分析,此外还分析3种转子结构复合笼条转子感应电动机的运行性能。通过起动与运行性能计算结果与实测结果的对比分析,说明了计算结果满足工程实际的需要,分析结果表明转子采用复合导条与铸铝导条交替式的复合笼条转子感应电动机比转子全部为复合导条的复合笼条转子感应电动机的效率和功率因数有较大幅度提高,为电机优化设计提供参考依据。     

A comparison of the wound rotor and nested‐loop rotor brushless doubly fed generator

Both the wound rotor and the nested‐loop rotor can realize the coupling with the power winding (PW) and control winding. And the two types of rotors in a brushless doubly fed generator (BDFG) can realize variable‐speed, constant‐frequency generation. In this paper, the two types BDFG are compared through finite element analysis and experiments. From the finite element simulation results, it can be seen that the air gap flux density harmonic contents, PW line voltage harmonic contents, and the core loss of the nested‐loop rotor BDFG are higher than those of the wound‐rotor BDFG. In the experiments, the efficiency of the wound rotor BDFG is slightly lower than that of the nested‐loop rotor BDFG when the rotor speed is below the natural synchronous speed and is much higher than that of the nested‐loop rotor BDFG when the rotor speed is above the natural synchronous speed. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Reluctance motor with strong rotor anisotropy

A new rotor design for the synchronous reluctance motor is presented. It has something in common with the segmented and axially laminated rotors that have been developed in the past. The new rotor achieves strong anisotropy by interleaving magnetic iron lamination with nonmagnetic spacers of approximately equal thickness. It is shown that the magnetizing inductance is very much lower in the quadrature than the direct axis and that this rotor has the potential to develop more torque than earlier machines. Laboratory results are presented, and the machine is compared with an induction motor in the same frame     

转子一点接地保护双重化配置研究

提出了转子一点接地保护双重化配置方案,保护配置由注入直流转子一点接地保护和注入交流转子一点接地保护构成。这2套保护可同时配合使用,也可以独立使用。阐述了2套保护的基本原理和计算接地电阻的方法。对所提保护方案的进行测试,测试结果表明：对于注入交流转子一点接地保护而言,当接地位置位于励磁绕组中间时,接地电阻测量误差较小,一般情况下,励磁绕组电感对保护接地电阻测量的影响可以忽略不计;接地电阻小于1 kΩ时,直流回路对于接地电阻测量的影响不大;当接地电阻大于1 kΩ时,需考虑直流回路电阻对接地电阻的补偿;注入交流转子一点接地保护受励磁绕组对地电容的影响较大,当接地电容大于5 μF时,能准确测量小接地电阻;但是当接地电阻大于10 kΩ时,受保护装置AD分辨率影响,测量电阻不稳定,波动较大。可见,注入交流转子保护对小电阻接地的测量相对更为精确;注入直流转子保护对大电阻接地的测量更为稳定。     

电动机行业即将到来的"铜转子"时代

提高电动机的能效水平无论对于最终用户提高能源利用率、促进可持续发展还是节约能源费用都具有非常重要的意义。铸铜转子电动机具有效率高、材料成本低、重量轻、体积小、寿命长等诸多优点。本文介绍了铸铜转子电动机的优点以及在国内外的发展情况。通过分析比较,认为铸铜转子电动机必将具有广阔的市场前景。