大型汽轮发电机定子端部磁场与参数的准确计算与分析

建立了用三维正弦行波磁场有限元法计算汽轮发电机定子端部磁场的数学模型,提出了一种能准确反映定子绕组端部渐开线分布的电流密度的离散表达式,给出了用能量法计算定子端部漏抗的计算公式,并在此基础上以一台600MW汽轮发电机为例分析端部结构件中涡流,定、转子铁心长度等因素对定子端部漏抗的影响,得出了一些有价值的结论.     

大型空冷汽轮发电机端部磁场数值计算

针对空冷汽轮发电机端部磁场计算中存在的问题，采用 三维有限元法建立了大型汽轮发电机端部三维涡流场的数学模型，模型充分考虑了定、转子铁心的端部效应和定子齿压指、压板、磁屏蔽、压圈等端部结构件和定、转子端部线圈的实际几何形状以及材料性质的影响。提出用二维磁场和三维磁场耦合求解的方法确定边界条件，该方法既能够保证计算精度又减少了求解区域，节省了计算时间；并给出了定子绕组端部渐开线模型的网格生成方法，利用该方法能准确模拟电机端部绕组的实际情况；以1台QF-150-2型空冷汽轮发电机为例，计算了计及涡流时汽轮发电机空载、满载端部电磁场，给出了电机端部结构件中磁场的分布和一些有价值的结论，计算结果验证了方法的有效性。     

东方-日立型600MW汽轮发电机进相运行能力分析

本文通过对东方-日立型600MW 汽轮发电机现场进相深度和进相温升试验结果的分析,明确了该发电机完全满足"发电机带额定负荷、功率因数超前0.95"这一要求的进相运行设计保证工况,并结合该型机端部涡流场的有限元分析计算,对发电机进相运行能力进行了综合评估,推算出了该型机在600MW 有功负荷、发电机可能进相的最大深度以及对应的定子端部温升限额曲线。     

大型水轮发电机端部物理场计算的新模型

为了提高水轮发电机端部场的计算精度,依据水轮发电机端部构件的几何形状和材料特点,建立了适用于各种场分析与计算的三维端部模型,并利用该模型对发电机空载运行的端部磁场进行了计算,验证了该模型的准确合理,为大型水轮发电机端部结构分析研究提供了可靠的理论依据。     

大型汽轮发电机定子绕组端部电动力三维有限元计算

本文以一台660MW汽轮发电机为例,详细阐述了汽轮发电机定子端部电动力的计算方法。首先提出了大型汽轮发电机三维端部磁场的有限元数学模型,并按真实形状建立了汽轮发电机定子绕组端部实体模型。计算得到了三相突然短路时出现电流最大时刻的端部磁场分布,在此基础上得到每根定子线棒所受到的端部电动力及单根线棒的电动力分布规律。讨论比较了励磁电流对定子线棒端部电动力的影响,为发电机端部结构设计提供依据。     

空冷汽轮发电机端部磁场计算研究

为了计算大型空冷汽轮发电机的温升和损耗,对线圈端部区域的磁场进行研究是十分重要的。主要论述空冷汽轮发电机端部磁场的计算方法,并阐述利用ANSYS软件对其进行分析的方法。     

大型空冷汽轮发电机空载端部磁场数值计算

本文采用(A),ψ-(A)三维有限元法建立了大型汽轮发电机端部三维电磁场的数学模型,模型充分考虑了定、转子铁心的端部效应和定子齿压指、压板、磁屏蔽、压圈等定子端部结构件的实际几何形状和材料性质对磁场分布的影响.采用二维磁场和三维磁场耦合的方法确定了边界条件.并以QF-150-2型空冷汽轮发电机为例,计算了汽轮发电机三维空载端部电磁场,验证了所提出方法的有效性.     

变频供电异步电机端部绕组磁场分析

变频器引入的高次谐波电流会对异步电机端部绕组的振动产生不良影响,而磁场计算是端部绕组电磁力及振动分析的基础。为此,提出了变频器驱动下异步电机端部绕组磁场计算方法,通过二维场路耦合时步有限元法求解定子电流,再将定子电流作为加载条件进行瞬态三维磁场分析。设计了一台实际的三相鼠笼式异步电机,采用所提方法对其进行了建模仿真,同时采用探测线圈测量了端部绕组的漏磁,对比发现仿真结果与试验测量值吻合良好,验证了所提计算方法的准确性。该研究为后续进一步分析端部绕组的振动提供了基础,有助于指导变频供电异步电机的优化设计。     

基于伪周期的Halbach永磁阵列三维磁场端部效应建模研究

对于无铁芯动铁式长行程平面电机,其动子Halbach永磁阵列端部磁场的畸变将产生端部效应,由其引起的推力波动将影响平面电机定位与运动精度。建立准确的包含端部磁场的Halbach永磁阵列三维磁场数学解析模型,是电机推力建模、避免推力波动、提高端部磁场利用率及降低单个线圈能耗的基础。以无铁芯动铁式永磁同步平面电机动子Halbach永磁阵列为研究对象,分析了Halbach永磁阵列中磁场类正弦区与端部畸变区的磁场特性,通过将Halbach永磁阵列外边缘磁场衰减至零的特征边界间距定义为机械伪周期,并采用新的傅立叶级数及空间积分技术,推导出了完整的Halbach永磁阵列全空间磁场三维数学解析表达式。通过与有限元计算及现有磁场解析计算方法的对比,结果验证了提出的磁场建模方法的准确有效性。     

大型空冷汽轮发电机定子端部漏抗的数值计算

建立了汽轮发电机端部三维电磁场的数学和物理模型,采用二维和三维磁场耦合的方法确定边界条件,对汽轮发电机端部电磁场进行计算。采用能量法对定子端部漏抗的计算公式进行推导,并以QF-150-2型发电机为例,对定子端部漏抗参数进行了计算,分析了端部结构件中的涡流对定子漏抗参数的影响。     

大型抽水蓄能电机定子铁心端部损耗研究

本文用矢量电位 T 和标量磁位φ建立了抽水蓄能电机端部三维时变场数学模型,考虑了定、转子绕组的真实形状、齿压板、压板、边端铁心以及各向异性的电导率等,并用数值方法对电机端部磁场进行了计算。提出了边端铁心和端部结构件损耗的分析方法,计算了不同功率因数下的端部损耗,得到了端部损耗与功率因数的关系。通过本文的研究,解决了端部损耗不能准确计算的问题,为抽水蓄能电机端部结构的优化设计提供理论参考。     

基于三维有限元的大型充水式潜水电机端部涡流损耗

计算潜水电机端部漏磁场在端部构件中产生的涡流损耗是准确计算潜水电机端部温升的前提,也是潜水电机安全运行的关键问题之一。本文针对单层同心式双平面2 800kW充水式潜水电机,对端部涡流损耗进行了研究。采用三维有限元方法建立大型充水式潜水电机端部磁场的数学模型,选定定子绕组、压圈等端部导电构件为涡流区域,冷却水和非导电材料所在区域为非涡流区域,为考虑机壳和端盖的涡流效应,对机壳和端盖面施加阻抗边界条件。在此基础上,建立涡流损耗数学模型,采用有限元方法计算定子端部铁心、定子压圈、定子端部绕组等构件的涡流损耗分布,分析端部结构参数对涡流损耗的影响。所得结论,可为工程实际问题的解决提供一定的帮助,并对端部绕组结构的优化设计和提高电机运行可靠性等方面提供参考。     

抽水蓄能电站发电电动机端部磁场及结构件损耗分析计算

发电电动机是抽水蓄能机组的关键设备,机组频繁的变工况运行提高了对发电电动机端部绕组和结构件的电磁、机械性能要求,增加了其设计难度。准确计算其端部磁场及结构件损耗是绕组和结构件设计的前提,也是预判机组能否稳定运行的依据。针对抽水蓄能机组发电电动机整机数值分析困难的现状,提出2D-3D耦合、运动-电磁耦合的时步有限元法,并以一台280MW抽水蓄能发电电动机为例进行了端部磁场及结构件损耗的计算分析。首先采用2D运动-电磁耦合时步有限元法,结合运行工况的端点迭代法求取发电电动机工作点,并将计算结果与实测值进行对比。在此基础上,建立发电电动机端部2D-3D耦合、运动-电磁耦合时步有限元模型,将2D计算结果作为约束条件,计算分析了额定发电和额定电动工况下发电电动机端部磁场及结构件损耗的分布规律,并进一步讨论端部结构参数变化对端部结构件中涡流损耗的影响,为抽水蓄能发电电动机端部绕组及结构件的设计提供了理论依据。     

大型燃气透平发电机绕组端部事故的预防措施

指出绕组端部振动故障模式是汽轮发电机故障事故发生率最多的。指出定子绕组端部的设计及端部电动力的准确计算、优化和精确的预测,是预防事故发生的重要措施。介绍端部的非线性电磁特性、端部磁场的数学模型与物理模型的建立,以及取得的端部电动力的精确计算结果。介绍了分析方法、计算结果和开发经验。     

凸极冲击发电机端部结构及磁场分析

本文采用准三维有限元端部涡流场计算方法,针对一台 TF2000—8/2150型凸极冲击发电机的端部结构设计要求,经过理论分析,多种方案计算以及试验验证表明,推荐的端部结构既具有电机端区磁场分布合理、结构件损耗小、温升低的优点,在工程上又具有成本低、工艺简单易行的特点。所提出的计算方法合理实用,精度完全满足工程计算的要求,可推广应用于定子采用整圆压板的常规凸极同步电机端部磁场的计算。     

300MW汽轮发电机进相运行时端部结构件最高温升推算

本文通过对我公司300MW 汽轮发电机端部磁场及结构件损耗的有限元计算,并结合实测的空载、短路、实际负载工况下端部磁场及结构件温升数据的比较、分析,从工程计算的要求出发,推算出了300MW 汽轮发电机进相运行时端部结构件可能出现的最高温升,明确了300MW 汽轮发电机端部结构件温升不会成为进相运行的限制因素。     

长初级双边直线感应电机纵向动态端部效应第一部分:气隙磁场

为了研究纵向动态端部效应对长初级直线感应电机磁场和性能的影响,建立并求解了长初级直线感应电机考虑纵向动态端部效应时的一维时谐磁场方程,分别给出了基本行波、入端行波和出端行波气隙磁密的解析表达式,分析了3种行波磁场幅值、相位和波形的特性,以及端部效应行波对气隙磁场分布的影响,通过二维有限元数值计算验证了气隙磁密解析解的正确性。给出了衰减常数、半波长和波速等端部效应特征参数随品质因数的变化规律。分析结果表明,长初级与短初级结构的气隙磁场分布存在较大差异,当电机在高速运行时更为明显。调整电机设计参数以减小品质因数可以有效地削弱纵向动态端部效应,但这些方法也会降低电机的正常运行性能,在电机设计时应综合考虑。     

同步发电机不对称运行工况阻尼绕组电流的计算

现代水轮发电机都装设阻尼绕组,阻尼绕组电流计算的准确程度会直接影响到发电机运行性能的研究。尤其在发电机不对称运行时,阻尼绕组受负序磁场所感生的电流会对发电机的运行性能产生很大的影响。因此在研究发电机不对称运行工况时,如何准确计算阻尼绕组电流就显得尤为重要。该文利用场路耦合法计算了同步发电机在极端不对称运行工况下的阻尼绕组电流。通过建立阻尼绕组端部数学模型,考虑了端部磁场非线性对阻尼绕组电流的计算结果所带来的影响。同时也利用传统对端部磁场的处理方法计算了同步发电机不对称运行时的阻尼绕组电流。利用1台可以直接测量阻尼绕组电流实时值的试验样机对2种方法的计算结果分别进行了验证。结果表明,当发电机端部磁场饱和比较严重时,例如发电机极端不对称运行工况,该文的计算方法更适用于阻尼绕组电流的计算。     

汽轮发电机端部三维磁场的解析求解

应用分离变量法,在较好地考虑了电机端部三维复杂结构的情况下,导出了一整套计算端部磁场的公式。编制了计算程序,对QFQS—200—2型汽轮发电机作了实例计算;将计算值与有限元解作了比较,得到了较为令人满意的结果     

凸极冲击发电机端部结构及磁场分析

本采用准三维有限元端部涡流场计算方法,针对一台ＴＦ２００－８／２１５０型凸极冲击发电机的端部结构设计要求,经过理论分析、多种方案计算以及试验验证表明,推荐的部结构既具有电机端区磁场分布合理、结构件损耗小、温升低,在工程上又具有低成本,工艺上简单易行的特点。所提出的计算方法合理实用,精度完全满足工程计算的要求,可推广应用于定子采用整圆压板的常规凸极同步电机端部磁场计算。