汽轮发电机转子匝间短路时转子振动特性分析

考虑了实际运行的汽轮发电机普遍存在的偏心状态,对转子匝间短路引起的转子振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析转子匝间短路时的气隙磁场变化特征,计算得到定转子间的气隙磁导和气隙磁场能的解析式,然后得到作用于转子的不平衡磁拉力的表达式,最终得到转子径向振动特征。该不平衡磁拉力不仅会增加转子工频振动,同时也会引起倍频和高频振动。并实际测试了SDF-9型模拟发电机匝间短路时转子振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

双馈感应发电机定子绕组匝间短路时电磁特征

双馈感应发电机逐渐成为风力发电机的主流机型,其容量越来越大。绕组匝间短路是双馈感应发电机常见的故障之一,为了研究电机定子匝间短路故障时的电磁特征,基于有限元和多回路理论建立了电机的数学模型;采用该模型计算了一台5.5 k W感应电机定子绕组匝间短路时的定转子电流以及电磁场,得到了电机正常与故障两种情况下的磁场分布以及定转子电流的波形。通过对比分析健康电机与故障电机的磁场以及定转子电流,得出了双馈感应发电机定子绕组匝间短路时的故障特征:定子绕组匝间短路使得气隙磁场中出现了分数次以及偶数次谐波,定子三相电流不再对称,三相电流的幅值均有增加,故障所在相的电流增幅最大,且故障相与其超前相的相位角随着故障程度加深而变大且大于120°。     

基于机电综合特征的发电机转子故障诊断系统的研究

首先分析了转子绕组匝间短路、气隙静偏心、气隙动偏心、转子不平衡等发电机转子故障发生时的振动特征和定子绕组并联支路间环流变化特征,得出不同故障引起的环流特征和振动特征的机电综合特征存在差别,从而提出了基于转子振动和定子绕组并联支路环流的机电综合特征的发电机振动故障识别方法。然后利用LabVIEW软件和PCI-6251数据采集卡,研制了基于虚拟仪器技术发电机故障检测系统,能够实现发电机信号的采集、在线分析、数据库管理、发电机参数查询、故障诊断等功能,并在SDF-9型故障模拟实验机组上完成调试,达到预期效果。     

基于多回路理论的发电机励磁绕组匝间短路故障时励磁电流谐波分析

本文分析了发生转子绕组匝间短路故障,发电机的电磁特性及励磁电流的变化,针对SDF-9型故障模拟实验机组,采用多回路模型建立了励磁绕组匝间短路故障情况下的转子电感参数模型和定转子互感参数模型。对励磁绕组匝间短路的短路匝数与励磁电流的谐波关系进行了定量计算。分析得到转子绕组匝间短路故障的特征,为故障检测提供依据。     

汽轮发电机转子绕组匝间短路的故障原因与磁场分析

阐述了汽轮发电机转子的一般结构和转子绕组匝间短路的原因,主要对转子绕组匝间短路的磁场进行了数学分析,得出转子匝间短路时磁场信号的故障特征,为信号的后续处理提供了良好的依据.     

发电机气隙静偏心故障前后定子绕组电磁力的对比分析

以QFSN-600-2YHG型汽轮发电机在气隙静偏心故障前后的定子绕组电磁力为研究对象,通过定性理论解析和定量仿真计算分别进行对比研究,获取了定子绕组电磁力在故障前后的变化规律。首先通过推导正常运行以及气隙静偏心故障下的气隙磁密表达式,得到了故障前后定子绕组电磁力的解析表达式,然后利用有限元软件Ansoft对静偏心故障前后的电磁力进行定量仿真计算,最终得出气隙静偏心故障前后的定子绕组电磁力的力学激励特性。研究结果表明:汽轮发电机静偏心前后气隙磁密中只包含奇次谐波成分,其中以基波磁密为主;单根定子绕组电磁力均呈现出近似频率为2ω的余弦函数曲线,且部分定子绕组电磁力的峰值在静偏心故障前后出现了较大差异;定子绕组电磁力只包含直流成分和偶次谐波成分,其中以直流分量及二次谐波成分为主;所有定子绕组电磁力的瞬时值呈现出一个近似2个周期的余弦函数曲线。     

同步发电机定子绕组短路故障瞬态过程电磁转矩特性分析

为了研究定子内部短路故障后瞬态过程中电磁转矩的变化特性,基于动力学虚位移原理,对同步发电机定子绕组内部匝间短路故障前以及故障后瞬态过程的电磁转矩进行了理论分析,研究了在振动偏心影响下同步发电机定子内部短路故障前后气隙磁动势的变化特征,并得到了故障发生后瞬态过程中各频率电磁转矩分量的幅值和频率特性。同时建立了动模实验模型,实验测量了一台功率为30kVA的同步发电机不同短路故障下的电磁转矩,并对其进行频谱分析,实验分析结果验证了理论推导的准确性。该结果为基于电磁转矩的定子内部故障诊断技术提供了理论基础。     

励磁式发电机故障模拟系统

针对发电机在运行过程中,会受到多种因素影响而出现各类故障等问题展开研究,这些问题若无法及时发现可能会导致很严重的后果.在深入研究励磁式发电机定、转子结构的基础上,设计了励磁式发电机故障模拟实验系统,该系统采用两级发电式结构,故障设置操作简单.该系统可模拟主发电机定子绕组匝间短路故障、定子绕组相间短路故障;转子偏心故障;励磁机定子绕组匝间短路故障、转子绕组匝间短路故障、相间短路故障.旋转整流器三相桥式电路中,可设置某一功率二极管开路故障.该实验系统能够实现发电机故障的定位并提高发电机运行的可靠性.     

一种轴向电磁轴承的结构优化与有限元分析

给定转子推力盘直径和转子芯轴直径,设计一种传统结构的轴向电磁轴承。保持定子内孔与转轴之间的径向漏磁气隙不变,采用有限元软件仿真定子线槽结构参数对轴向电磁轴承的磁场分布及承载力的影响,并从磁路理论角度对结果进行误差分析。在承载力最大的线槽结构参数下,只改变芯轴直径,仿真分析径向漏磁气隙对轴向电磁轴承的磁场分布及承载力的影响。研究结果表明:随着定子线槽轴向长度与径向长度比(长宽比)的增加,承载力先增大后减小;当长宽比为5~10时,漏磁不是最小,但承载力较大且基本不受长宽比变化的影响,最大电磁力为理论电磁力的88.7%;随着径向漏磁气隙与轴向气隙比(气隙比)的增加,承载力增加,但增量越来越小,当气隙比为13.3时,仿真电磁力达到理论电磁力的97.0%,当气隙比大于13.3后,承载力随气隙比的增加非常有限。     

基于敏感度分层优化的Halbach永磁电机电磁振动分析

为解决内置式永磁同步电机径向电磁力引起的电磁振动问题,提出一种分段永磁体采用Halbach充磁方式同时转子开设辅助槽的电机拓扑结构。首先,对电机气隙磁密、径向电磁力、电磁振动原理进行推导与分析,并建立有限元模型。其次,提出基于电磁场和机械场耦合的电磁振动分析方案,对电机径向电磁力进行时间空间阶次傅里叶分解,在机械场中,分析电机定子在不同频率下的振动加速度幅值大小,并计算出定子各阶模态。在此基础上,基于响应面法和多目标遗传算法构建电机参数敏感度分层优化方案,并求得样本点帕累托前沿从而确定电机最优参数,将优化后的电机与普通V型内置式电机进行比较。最后,在机械场中仿真得到转子所受等效应力和总变形,验证得所提电机结构符合机械设计要求。分析结果表明:所提出结构电机在不损失电磁转矩的基础上,径向电磁力幅值大幅度降低,抑制了齿槽转矩,改善了气隙磁密和反电势的正弦度,在提高电机电磁性能的同时抑制了电磁振动的发生。     

异步电动机转子故障对定子故障检测的影响与对策

定子绕组匝间短路是异步电动机常见故障之一,因此研究其检测方法具有重要意义。首先,完成了异步电动机定子绕组匝间短路与转子断条故障仿真并对仿真结果做了分析,指出异步电动机转子故障对定子绕组匝间短路故障检测存在不利影响,甚至导致故障误判。进而明确揭示出该影响之原因,即转子故障将导致定子电流中出现边频分量。之后,提出了计及转子故障时的异步电动机定子绕组匝间短路故障检测策略,其关键在于预先采用频谱校正与自适应滤波技术滤除定子电流中由转子故障所导致的边频分量。     

同步发电机定子绕组匝间短路故障检测

同步发电机定子绕组匝间短路故障是一种常见的、破坏性很强的故障,对电厂发电机乃至电网的安全运行都将带来一系列严重的影响。参考扩展Park矢量方法（EPVA）,利用实用的alpha beta 0坐标,结合EPVA矢量分析方法对发电机定子绕组内部匝间短路故障引起的不对称电压电流信号进行了分析研究,得到该类故障特征的直观图形和数字特征表示。该方法可靠、简单易行,使用该方法可以实现发电机定子绕组内部故障的非侵入式检测,不同负载下的动模试验分析证明了该方法的有效性。结合多回路方法,该方法可以作为三相同步发电机内部匝间短路在线检测和故障定位的新方法。     

基于支持向量机的转子振动故障融合诊断技术

针对某些大型复杂旋转机械振动信号特征提取和故障样本获取难的问题,提出了一种基于小波包特征谱熵支持向量机（SVM）的转子振动故障融合诊断方法.通过转子实验台模拟了转子振动的4种典型故障,并采集其振动故障数据.用小波包对振动故障信号进行分解,提取故障信息含量大的频带并计算出其小波特征谱熵作为故障特征,建立故障诊断模型.通过对故障类别的区分和故障严重程度的判断,验证了该方法在解决转子振动故障信号的特征提取及小样本情况下的故障诊断问题等方面是有效的.     

小波分析在发电机转子绕组匝间短路故障诊断中的应用

介绍了小波变换用于突变信号的检测原理,通过对发电机转子绕组匝间短路时气隙电动势信号特点的分析,提出了基于小波变换的故障诊断方法,并用实例验证了该方法的有效性,为现场早期发现转子绕组故障和处理故障提供了理论依据.     

三相倍极感应励磁同步发电机运行性能研究

在三相倍极感应励磁同步发电机中，转子励磁绕组中的励磁电流是由定子直流绕组建立的倍极静止磁场感应产生的，这种励磁电流获得方式及倍极静止磁场的存在，势必影响电机的运行性能，本文对此进行了理论分析及实验研究．结果表明：倍极磁场的存在确会影响电机的运行性能，但由于转子绕组的特殊工作状态，产生一定的转子励磁电流所需的倍极静止磁场气隙合成磁密很低，故电机的工作特性、电压波形、振动和噪声等均无明显恶化．     

异步电动机定子绕组匝间短路故障特征分析

基于多回路数学模型,对异步电动机定子绕组匝间短路故障瞬变过程做了数字仿真,并完成了相关物理实验。在此基础上,对定子绕组匝间短路故障的典型特征进行灵敏度与可靠性评定,遴选出定子负序视在阻抗低通滤波值这一可靠兼具良好灵敏度的定子绕组匝间短路故障特征,从而为定子绕组匝间短路故障的灵敏、可靠检测奠定了基础。     

感应电机定子绕组故障仿真模型研究

把感应电机定子侧绕组的每一个并联分支看成是一个支路,转子侧等效为d轴和q轴两个相互垂直的绕组,建立了基于绕组并联支路的感应电机磁链方程和电压方程.根据故障后支路的电压方程和磁链方程得出了各种绕组短路故障的等效模拟电路;对于绕组断线故障,可令该绕组的阻抗为一个相当大的数来模拟,最后用一个45 kW的电机参数进行仿真.