大型水轮发电机空载电压波形及谐波的有限元计算

介绍了大型水轮发电机空载电压波形的有限元计算方法.运用二维运动电磁场时步有限元模型与电路耦合模型,考虑铁芯饱和、转子旋转、阻尼绕组端环及阻尼条涡流等多种因素综合影响,对1台840MVA水轮发电机空载电压波形及谐波进行了有限元计算,并将计算结果与解析法和试验结果进行了比较,结果表明,本文的计算结果更为精确.该方法对大型水轮发电机空载电压波形及谐波的精确计算具有重要价值.     

采用不对称磁极优化水轮发电机空载电压波形

改善空载电压波形是发电机优化设计、保证电能质量的重要问题。采用极靴偏心与阻尼条偏心等不对称磁极结构设计方案，对一台45 MW的大型水轮发电机空载电压波形进行优化设计，并利用二维运动电磁场场路耦合时步有限元模型，进行分析与计算。结果表明，合理偏移极靴和阻尼条位置，可以明显削弱齿谐波，改善气隙磁场分布和空载电压波形。计算结果与实测数据相吻合。研究成果已在3个电站的大型水轮发电机上得到工程实际应用。     

大型贯流式水轮发电机定子齿谐波电势削弱新技术

改善空载电压波形是发电机优化设计、保证电能质量的重要问题。该文采用极靴偏心与阻尼条偏心等不对称磁极结构设计方案,对1台75MW的大型贯流式水轮发电机空载电压波形进行了优化设计,并利用二维运动电磁场场路耦合时步有限元模型,进行了分析与计算。结果表明,合理偏移极靴和阻尼条位置,可以明显削弱齿谐波,改善气隙磁场分布和空载电压波形。     

贯流式水轮发电机空载电压波形优化与阻尼条发热抑制

改善空载电压波形、降低阻尼条损耗发热是优化电能质量、保障发电机与电网运行稳定性的重要问题。为此,采用调节阻尼绕组节距与定子斜槽措施相结合的设计方案,对1台30MW的大型贯流式水轮发电机空载电压波形和额定负载工况的阻尼条损耗发热进行了优化设计,并利用多层运动电磁场场路耦合时步有限元模型和三维温度场有限元模型进行了分析与计算。结果表明,在合理增大阻尼绕组节距的基础上,结合斜槽措施,既能明显地优化空载电压波形,又能有效地防止阻尼条过热故障的发生。计算结果与实测数据相符合。该研究结果对提高发电机的设计水平并改善发电机与电网的运行稳定性具有参考价值。     

电磁场有限元技术在发电机优化设计中的应用

工程电磁场的有限元方法具有精度高和通用性强的优点,随着计算机技术的进步,在电机电磁场具体问题的研究分析中发挥着越来越重要的作用。本文从几个方面具体说明有限元技术在大型新型发电机优化设计中的应用,包括电机电磁场参数及电抗参数的精确计算、电压波形及谐波优化设计、汽轮发电机端部三维电磁场研究、水轮发电机阻尼系统分析、铁心损耗精确计算以及在新能源风力发电机电磁设计中的应用等。     

电磁场有限元技术在大型、新型发电机优化设计中的应用

工程电磁场的有限元方法具有精度高和通用性强的优点,随着计算机技术的进步,在电机电磁场具体问题的研究分析中发挥着越来越重要的作用。本文从几个方面具体说明有限元技术在大型、新型发电机优化设计中的应用,包括电机电磁场参数及电抗参数的精确计算、电压波形及谐波优化设计、汽轮发电机端部三维电磁场研究、水轮发电机阻尼系统分析、铁心损耗精确计算以及在新能源风力发电机电磁设计中的应用等。     

大型水轮发电机空载电压波形及谐波分析方法研究

利用运动时变场路耦合方法分析了一台水轮发电机的空载电压。该种方法相对于传统解析法更为精确,并能考虑定、转子间的运动,也能考虑转子阻尼条的涡流。这种方法对大型水轮发电机空载电压波形的分析和谐波分析有很重要的价值。     

谐波励磁同步发电机空载谐波磁场分析

说明了利用ANSYS有限元分析软件的电磁分析功能对谐波励磁同步发电机空载谐波磁场进行分析,通过对谐波励磁同步发电机的电磁场进行计算,得出了样机的矢量磁位Az、磁力线分布图和磁密分布图。然后对电磁场的计算结果进行后处理,得出了谐波励磁同步发电机的旋转磁场波形、谐波绕组电压波形和谐波绕组空载特性曲线。最后用在谐波励磁同步发电机上的实验结果与计算结果的比较说明了方法的正确性,可为谐波励磁同步发电机的设计提供理论依据。     

水轮发电机畸变因数和电话谐波因数研究分析

介绍了水轮发电机空载线电压全谐波畸变因数(THD)和电话谐波因数(THF)的计算方法.以一台大型水轮发电机为例,从分数槽绕组、定子斜槽和阻尼绕组中心线相对极靴中心偏移这些方面来分析大型水轮发电机空载线电压全谐波畸变因数(THD)和电话谐波因数(THF)的影响因素.     

贯流式水轮发电机空载电压波形畸变与阻尼条损耗发热抑制

为改善水轮发电机电能质量,预防阻尼绕组过热,保证机组与电网运行安全,基于电机电磁场、电路及传热学理论,建立了水轮发电机三维分层非线性时变运动电磁场-电路结合模型与磁极系统三维稳态温度场模型。进而针对一台q=1的36 MW贯流式机组的128种结构设计方案,通过电磁场-温度场综合计算,广泛深入地分析了定转子槽距比、定子斜槽程度以及每极阻尼条根数等结构参数对空载电压波形畸变率和额定工况阻尼绕组损耗发热的影响,在此基础上,讨论了同时抑制空载电压波形畸变率与阻尼绕组损耗发热的设计措施。计算结果与实测数据相吻合。     

水轮发电机稳态运行时的阻尼绕组电流谐波研究

针对水轮发电机在稳态运行时的阻尼绕组电流谐波问题,采用场路耦合法,建立用于计算阻尼绕组电流的水轮发电机数学模型,并通过试验对该模型进行验证.以此为基础,分别计算几种不同稳态运行工况下的阻尼绕组电流及其谐波,包括电机空载运行、额定对称负载运行以及电机稳态负序运行等工况.分别研究发电机内主磁场、电枢绕组正序磁场和负序磁场对阻尼绕组电流谐波所产生的影响.此外还对阻尼绕组电流内的各次谐波分布特点以及产生机理进行了分析.对水轮发电机阻尼绕组电流谐波的研究,有助于预测阻尼条的受力情况,从而避免水轮发电机由于阻尼条振动强烈而出现断条事故.     

核电发电机空载励磁电流及电压畸变率有限元计算

采用了有限元方法对引进型四极半速核电发电机空载电磁场进行了计算分析,得到空载磁密、气隙磁密波形和空载电压波形。在此基础上,计算了此型发电机的空载励磁电流,并结合傅里叶分解的方法计算了定子电压畸变率。计算结果与试验相符,验证了此方法的准确性和可靠性。     

阻尼绕组对谐波励磁同步发电机空载谐波电压的影响

利用ANSYS有限元软件自带的APDL编程语言进行二次开发,用二次开发软件对谐波励磁同步发电机空载谐波磁场进行大量有限元计算,应用齿磁通法对电磁场的计算结果进行后处理,得出了谐波绕组空载特性曲线,计算结果与实验结果的比较说明了该方法的正确性。基于该方法,详细分析了阻尼绕组对谐波励磁同步发电机谐波空载特性的影响。     

阻尼绕组对凸极单相同步发电机负载电压波形的影响

小型单相同步发电机在负载时输出电压中谐波含量大,阻尼绕组可以削弱它在负载运行时的负序磁场,降低电压波形正弦畸变率。本文采用场路耦合时步有限元法编程计算了小型凸极单相同步发电机额定负载时的电压波形,计算结果与实验结果接近,证明了该计算方法及所编程序的正确性。详细分析了阻尼绕组的不同连接方式及材料对电压波形的影响,所得结论可以为阻尼绕组形式及材料的选取提供理论指导,用以提高电压波形质量。     

谐波励磁同步发电机旋转气隙磁场计算与分析

为了准确把握三次谐波励磁同步发电机随转子同步旋转的气隙磁场特性,尤其是旋转的三次谐波磁场的特性,基于有限元方法计算的电磁场结果,推导了随转子同步旋转的气隙磁场的计算方法。应用该方法对一台三次谐波励磁同步发电机有阻尼和无阻尼、直槽和斜槽等情况进行了仿真计算,得到了气隙磁场波形及其3k次谐波分量,分析了阻尼绕组对气隙磁场波形的影响,并从设计的角度提出了有效的解决方案。根据定子齿磁通以及三次谐波绕组匝数,计算得到了三次谐波绕组电压波形,且与实验测试波形基本吻合,验证了计算和分析的正确性,为该类电机的设计提供了理论依据。     

隐极式同步发电机空载电压畸变率的仿真分析

空载电压波形畸变率(THD)是三相隐极式同步发电机运行的重要参数,借助商业软件ANSOFT的RMxprt模块和Maxwell 2D模块,快速建立电机时域仿真模型并进行空载状态瞬态仿真计算。详细介绍了建模步骤、仿真参数加载、时域有限元计算中时间步长选用及注意事项。通过FFT得到THD,并验证结果满足国家标准要求。所用方法对快速分析发电机谐波畸变率有一定参考意义。     

谐波励磁同步发电机负载谐波磁场分析

用有限元的计算方法对谐波励磁同步发电机进行电磁场计算及负载谐波磁场分析，得出样机的矢量磁位At、磁力线分布图和磁密分布图。根据处理计算结果，得到谐波励磁同步发电机的旋转磁场波形、谐波绕组电压波形和谐波绕组负载特性曲线。通过谐波励磁同步发电机上的实验结果与计算结果的比较说明了方法的正确性，为谐波励磁同步发电机的设计提供了理论依据。     

阻尼绕组对凸极同步发电机空载电势波形的影响

采用二维瞬态涡流场有限元法，对装有阻尼绕组的凸极同步发电机的空载电势波形进行了计算，分析了阻尼绕组节距对空载电势波形的影响。结果表明，阻尼绕组可以削弱定子齿谐波分量，而对与阻尼绕组节距有关的谐波分量则有加强作用。     

大型水轮发电机灭磁能容量仿真研究

对大型水轮发电机空载误强励及机端短路的灭磁行为进行了动态仿真计算,针对非线性电阻灭磁情况,采用发电机六阶数学模型,综合考虑发电机阻尼绕组及磁场绕组的饱和,建立发电机空载及短路时动态微分方程组,并利用电力系统动态仿真计算程序,对典型700 MW水轮发电机空载误强励及发电机机端短路灭磁的实例仿真,得出了灭磁过程中磁场电流、...     

瞬态不对称负荷下水轮发电机阻尼绕组的温升计算

本文对大型水轮发电机不对称运行时阻尼条的损耗及温升计算进行了研究.文中将阻尼绕组等效为阻抗网络,推导了网络参数的计算公式.采用快速富立叶变换方法进行了阻尼条损耗及温升的计算,给出了空载情况下线间短路和单相对地短路时阻尼条瞬态温升随时间的变化规律.