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.     

空冷汽轮发电机端部电磁场与涡流损耗研究

针对大型空冷汽轮发电机端部磁场分布和各结构件的涡流损耗难以准确计算的问题,对大型空冷发电机端部结构进行三维实体建模,建立了电机端部三维非线性瞬态涡流场的数学模型,阐述了对激励源的选择和结构件建模的方法,较全面地考虑了材料特性、结构件形状等因素对电机性能的影响。以一台200MW空冷汽轮发电机为例,用有限元法对其在额定工况下的端部电磁场分布和结构件中的涡流损耗进行计算。将所得的结果与实测值进行比较,分析表明误差在工程应用的允许范围内,表明此种方法可以用于大型空冷汽轮发电机的端部电磁场与涡流损耗的计算当中。     

汽轮发电机失磁异步运行时转子端部漏磁参数与涡流损耗的分析计算

准确计算汽轮发电机失磁异步运行时转子端部漏抗和结构件中的涡流损耗是分析发电机异步运行性能的基础，文中采用A，φ-A三维有限元法建立了大型汽轮发电机异步运行工况下转子端部三维涡流场的数学模型，提出了用二维和三维磁场耦合的方法确定边界条件的新方法。利用磁场计算结果进一步研究了转子端部等效漏抗和涡流损耗的计算方法，最后以一台300MW汽轮发电机为例进行了实际计算，验证了所提方法的有效性。     

汽轮发电机进相运行时端部损耗的数值计算

指出了汽轮发电机作进相运行时,其定子绕组端部漏磁场随着进相深度的增加而变大,因此引起定子绕组端部结构件的涡流损耗及温升也逐渐加大。以660 MW汽轮发电机为例,采用二维及三维相结合的方法来计算汽轮发电机定子绕组的端部损耗,对额定工况及进相工况下的端部损耗进行了计算及分析,验证了该方法的可行性。     

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。     

汽轮发电机端部3D涡流场计算中定子线圈端部渐开线的三维解析表示

在计算汽轮发电机端部的三维瞬态涡流场和绕组电动力过程中，由于承载电流的定子绕组端部部分结构复杂，普遍的把沿圆周分离的分布绕组等效为一个周向连续的电流层的方法误差大，已不能适应三维场的数值求解要求。因此，如何准确描述激励电流源的空间几何位置是解决问题的关键之一，有必要对定子线圈端部渐开线进行准确的三维解析表示。本文给出了电机定子绕组端部渐开线部分的三维空间参数表达式，并用计算机进行辅助绘图处理。     

600 MW汽轮发电机转子径向通风沟内三维流场的计算与分析

<正>1大型汽轮发电机转子径向通风沟内流场建模QFSN-600-2YHG汽轮发电机采用整体全封闭、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁心及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取气氢内冷的冷却方式。     

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...     

大型汽轮发电机铜屏蔽优化设计研究

大型汽轮发电机在额定和进相运行期间，由于定、转子绕组端部存在较大的漏磁场，易引起定子端部结构件产生损耗和发热问题。本文针对一台1100MW汽轮发电机在实际工程应用中出现的铜屏蔽局部温升过高问题，从增大磁阻降低涡流损耗和增大散热面积降低温升两个角度，对铜屏蔽进行了多个方案的优化设计，并采用三维瞬变场有限元法对优化方案和原方案在额定工况下的端部结构件损耗进行了计算对比，由此确定最终的铜屏蔽优化设计方案，解决了铜屏蔽底角温升过高的问题，具有一定的工程应用价值。     

特殊绕组结构的空冷汽轮发电机定子三维温度场计算与分析

对于具有特殊股线结构的大型空冷汽轮发电机温度场计算具有一定的难度。文中推导了大型空冷汽轮发电机定子上、下层线棒的股线数和截面不等时绕组涡流损耗的表达式,求解出发电机额定运行时定子股线沿径向分布的菲尔德系数;建立了定子径向通风沟内二维流体场的物理模型和数学模型,采用有限体积法对其进行了数值计算;建立定子三维温度场的物理模型和数学模型。以1台大型空冷汽轮发电机为例,在先前推导的基础上,采用有限元法对定子三维温度场进行数值计算,给出了在发电机温度场求解域中的温度分布规律。将计算结果与实测结果进行比较,得出了一些有益的结论。     

同步电机定子三维温度场数值模拟

为保证某同步电机定子通风系统设计合理,对其温度场进行了研究.建立了包括端部绕组、气隙、铁心段的定子通风系统三维实体模型,选取三维湍流流动和传热数学模型,并给出求解域相应的边界条件和假设条件,应用计算流体动力学软件,对控制方程进行数值模拟计算.计算得到两种额定转速时,原始结构及改进结构——减少端部上层绕组间绑扎和垫块后的...     

考虑隔磁桥饱和的切向式永磁电机电枢磁场解析建模

为解决多层绕组结构的切向式永磁电机磁场准确计算的难题,文中基于二维子域解析建模思想提出一种考虑定子多层绕组结构和转子隔磁桥饱和效应的电枢磁密解析计算方法。该方法首先在定子槽内进行精细子域划分,以建立多层电枢绕组的矢量磁位方程,然后通过等效气隙对切向式转子铁芯隔磁桥处的饱和效应进行等效,最后结合误差校验和循环迭代,有效解决传统子域建模方法因无法考虑铁芯有限磁导率而难以对内置式永磁电机进行磁场计算的问题。文中以8极9槽和10极12槽永磁电机为例,结合不同绕组结构建立有限元解析模型,并将有限元法计算结果与解析法计算结果进行对比,验证了该方法的计算准确性和运算快速性。     

汽轮发电机定子绕组异结构饱和参数与温度场计算

以150MW空冷汽轮发电机为例,为研究定子绕组异结构对发电机饱和参数与温度场的影响,给出发电机的求解域和数学模型.利用有限元方法,计算了汽轮发电机在额定状态下,定子绕组上、下层线棒不等股数不等截面和等股数等截面两种结构下的负载场,并分析了穿越气隙进入定子齿槽的磁通大小及沿定子内圆周向的变化情况,得到定子绕组不同结构下,...     

150MW空冷汽轮发电机温度异常分析

首先对出现温度异常的机组进行了通风试验,测试了其运行时的实际风量;其次利用网络法计算了发电机总风量及其风量分配,并在此基础上,利用有限元法对其定子温度场进行了计算;最后分析了150MW空冷汽轮发电机在运行中出现定子铁心温度和定子线圈温度异常的原因.     

浸润式混合强迫内冷的蒸发冷却汽轮发电机定子三维温度场的仿真分析

汽轮发电机采用定子浸润与强迫内冷的蒸发冷却方式优越于传统的其它冷却方式,可以为电机的运行提供安全、可靠和高效的绝缘及冷却效果,相应的温度场分析计算值得深入研究.本文以一台50MW汽轮发电机的定子为研究对象,首次提出了完整的采用铁芯浸润式与强迫循环绕组内冷结合的蒸发冷却电机的定子三维温度场的仿真计算模型,并分析了负荷变化以及定子绕组内冷对电机温度场的影响,对仿真计算与试验的结果进行了对比分析,为更大容量蒸发冷却汽轮发电机的设计、制造提供了理论依据.     

四极汽轮发电机定子绕组端部固定结构振动模态研究

以四极汽轮发电机定子绕组端部固定结构为研究对象,利用有限元分析技术,对定子绕组端部固定结构的整体模态进行了计算分析,同时结合模态试验对计算结果进行验证。结果证明发电机定子绕组端部固定结构的设计是合理的。     

全封闭扇冷式电机三维全域稳态温度场计算

为研究全封闭扇冷式(totally enclosed fan-cool,TEFC)感应电机额定负载运行时的温度场,以一台55 k W异步电机为例,运用等效方法对电机实际结构进行简化处理,通过绝缘等效手段建立了实际绕组等效模型,进而建立了电机温度场仿真计算模型,基于导热学基本定律及稳态热传导方程,采用有限元法对其进行稳态温度场计算。计算过程中,通过采用电机内冷却介质等效导热系数的方法解决了转子旋转以及电机内空气流动的问题;得到了电机各结构件的温升分布特性;对定子铁心不同位置的温升情况进行了细致研究,分析了转子内部温升分布情况,并对单根绕组的温升以及绕组周向的温升差异进行了数值分析,对样机进行了实验测试,将计算结果与实验结果进行对比,验证了计算方法的准确性。     

大型汽轮发电机定子端部绕组整体结构的电磁振动

采用正交各向异性叠层复合材料加筋圆锥壳模型，对大型汽轮发电机定子端部绕组整体结构的振动问题进行了研究。首先，根据发电机的结构特点及虚功原理，建立了复合材料加筋圆锥壳体的基本运动方程，以及用位移表示的定子端部绕组振动控制方程。其次，将内外层绕组的电流密度进行基波富氏展开，得到了电流负载的表达式，并在此基础上，运用电磁学和电机学知识，采用分离变量法，推得了定子端部绕组区域磁感应强度及电磁力的分布表达式。最后，对电磁力激发下的动力响应方程进行了解析求解，并通过数值计算，分别得到了端部绕组的固有振动频率、电磁力分布及动力响应的计算结果。所得结论，可为工程实际问题的解决提供一定的帮助。