发电电动机定子端部绕组电磁-结构耦合场计算

针对发电电动机定子端部绕组在电磁力作用下易发生故障的问题,以广州抽水蓄能电站B厂的发电电动机为例,建立了发电电动机定子端部绕组的三维模型,通过有限元法对模型电磁与结构顺序耦合进行仿真计算,得到了额定运行时电机端部绕组的应力和应变分布。结果表明,该方法能够有效地分析发电电动机定子端部绕组在电磁力作用下的应力应变分布,计算精确度比较高。     

抽水蓄能发电电动机转子不同工况下动应力特性研究

转子结构上的动应力是影响结构性能和疲劳寿命的直接因素,进而决定了部件安全运行能力。由于发电电动机存在多种工况间相互切换,其转子需频繁正反转和转速陡增,导致结构承受频繁变化的动应力作用。而常规电机结构评估仅考虑固定转速下结构的静态应力,不足以评估复杂运行工况下发电电动机转子的结构性能。因此,以广州抽水蓄能电站B厂一台已投运机组为例,选取机组典型运行工况,运用瞬态动力学计算各工况下转子结构上的动应力谱,并以此评估转子的结构性能。结果表明,各工况下应力集中发生在磁轭鸽尾槽,并且不同工况下的峰值应力位置出现在鸽尾槽的不同位置,这为提高机组运行可靠性和疲劳寿命提供了理论依据。     

电动及发电工况下抽水蓄能发电电动机的电磁特性分析

为研究抽水蓄能发电电动机电动和发电两种工况对电机自身及电力系统的影响问题,以广州抽水蓄能电站B厂内一台发电电动机为例,建立二维有限元模型,结合有限元和场路耦合方法,联立求解得到两种工况的磁场分布,并对比分析了两种工况下的磁力线分布、气隙磁密、电磁转矩等。结果表明,与发电工况相比,电动工况下单个磁极内的磁场分布不均匀程度更高,磁力线偏移更大,转子所受电磁转矩的波动更强,对电机自身及系统稳定性的影响更高。研究结果可为抽水蓄能发电电动机组长期稳定运行提供参考。     

变电站内工频电磁场三维数值仿真研究

高压变电站内外工频电磁环境的评估日益重要。将三维建模软件Solidworks同电磁场分析软件Ansoft相结合,实现了大模型、复杂电磁问题的三维数值分析。根据某110 kV变电站设计图,建立电气设备三维仿真模型,对变电站户外区域离地1.5 m高度处工频电磁场进行了仿真和分析。仿真结果表明,该110 kV变电站内、外工频电磁场数值均在标准限值以内。在工作走廊上,计算值同实测结果变化趋势一致;在电气设备不太密集的区域,工频电场计算值与实测值之间误差低于10%。文中所用方法给变电站电磁环境评估问题提供了一个良好的解决方案。     

抽水蓄能发电电动机电磁场三维有限元分析

发电电动机是抽水蓄能电站的核心部分,其运行时涉及的电磁、机械、散热等问题十分复杂,是一个多物理场耦合分析问题,其中电磁场分析是基础。以广州抽水蓄能B厂某发电电动机为例,采用三维有限元法对其进行电磁场计算,建立了发电电动机的三维模型,分析了电流密度、磁场分布和气隙磁密的分布情况。结果表明,定子绕组电流和励磁绕组电流大小符合电机在满载运行时的情况;磁极处磁密最大,槽齿处磁密也较大,轭部和相邻两磁极交界处的磁密较小;气隙磁密沿轴向的大小不是恒定值,由于端部漏磁通的影响,靠近端部的气隙径向磁密小于轴向中心处。     

基于磁-结构耦合的电磁线圈发射器驱动线圈累积失效研究

实验中线圈发射器常在发射5-6次后驱动线圈出现破坏现象,为了设计出满足性能要求的线圈发射器,对破坏原因进行分析是十分必要的。以实验所用单级同轴感应线圈发射器为研究对象,通过电路-磁场-结构场耦合计算方法,求解出了线圈及其封装的应力分布。对于封装非金属材料,采取静强度评估方法进行失效判断,认为当封装所受最大应力超过其抗拉强度极限时发生失效。对线圈金属材料,除采取静强度评估方法外,还结合其材料应力-寿命曲线进行了疲劳寿命分析。结果显示:封装所受最大应力超过了其抗拉强度极限,在发射过程中,破坏区域逐渐扩大直至封装完全破坏;线圈所受最大应力小于其屈服强度,没有发生静强度失效,但在多次发射后会出现疲劳破坏。通过对封装进行材料改进,使得封装所受应力在许用范围内并且增加了驱动线圈的疲劳寿命。     

多因子老化对抽水蓄能发电电动机定子线棒主绝缘介电性能的影响

设计搭建了新型定子线棒多因子老化平台,对抽水蓄能发电电动机定子线棒进行电、热及机械振动多因子老化试验,测量定子线棒在老化试验各老化周期后和部分周期中的介质损耗因数和电容值,并利用扫描电镜对老化后的绝缘层材料进行观察。结果表明:在测试电压高于一定值时,介质损耗因数随老化周期的增加而增大;在不同测试电压下,电容均随老化周期的增加而减小;介质损耗因数增量及电容增量均随老化周期的增加而增大;在影响介电性能变化的各老化因子中,冷热循环老化和机械振动老化起主要作用;结合老化线棒的局部放电起始电压和绝缘层老化试样的显微结构认为,多因子联合老化使得线棒主绝缘内产生的越来越多气隙等缺陷是导致其性能劣化的主要原因。     

发电机定子绕组极化去极化测试系统设计

本文针对发电机定子绕组原有的极化去极化手动记录测试系统进行改造,设计了基于Lab VIEW的极化去极化一体化自动测试系统。系统采用Lab VIEW作为软件开发平台,硬件为KEITHLEY 6487型皮安表、NI GPIB-USB-HS+数据采集卡和计算机,系统程序主要负责试验参数设置、试验数据储存以及试验数据处理。通过现场测试表明,该系统工作可靠、稳定,功能完善,操作界面直观、方便,易于管理,可为极化去极化测试提供实时监控及图形化显示。