汽轮发电机失磁异步运行能力研究

汽轮发电机失磁异步运行后,其出力、定转子电流均与额定工况大不相同。判断电机的失磁异步运行能力,需要从定子线棒、转子线圈、转子铁心和定子端部四个方面的损耗大小。文章在对失磁异步运行仿真的基础上,以一台350 MW汽轮发电机为例,用二维和三维有限元法,从这四个方面加以分析,最后得到了电机的失磁异步运行能力。     

超高压发电机失磁异步运行磁场分析

同步发电机失磁故障对电网稳定性和发电机安全运行会产生很大影响。在中国,超高压发电机(extra high voltagegenerator,EHVG)是新型的同步发电机,其失磁后对电网的影响还处于研究阶段。为准确模拟EHVG失磁故障发生后磁场分布情况,建立了EHVG场、路、运动直接耦合的时步有限元分析模型,以EHVG模拟样机为算例,通过试验证明该模型正确,方法可行。利用该模型对EHVG同步运行和失磁异步运行的瞬态磁场进行对比分析,得出了同步运行和稳态异步运行时气隙磁密基波幅值基本一致,而失磁异步运行时气隙磁密谐波幅值较大;且随着EHVG失磁,稳态异步运行前所带负荷的减少进入稳态异步运行时,气隙磁密谐波分量也逐渐减小,气隙合成磁密接近正弦波,为其运行提供基础数据。     

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。     

大型汽轮发电机转子温度场计算

以一台空冷汽轮发电机作为研究对象,根据传热学原理,通过建立转子绕组槽绝缘与槽楔的转子圆周1/4三维有限元模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件。根据气隙磁密的提取,计算出额定工况下转子表面杂散损耗,以转子绕组电阻损耗和表面杂散损耗作为热源,采用解析法计算得到转子通风沟表面散热系数,并以此为基础,将计算得到的各项损耗值及散热系数作为温度场求解条件,对汽轮发电机转子直线段部分三维温度场进行计算,得到了发电机额定负载运行时转子温度场分布。     

高转差异步发电机转子的三维温度场及旋转热管的应用

高转差异步风力发电机在运行时风能变化随机性较大,负载变化频繁,电机常常处于过负荷运行.对典型样机转子建立三维有限元模型,根据电磁场计算确定其温度场热源及相关换热系数;通过计算该电机的转子三维温度场分布,得出结论,由于电机处于高转差运行,转子温度过高,转子与转轴相结合部分为转子最高温升部分.进一步提出在转轴中应用旋转热管...     

轴向通风双馈异步发电机的温度场计算

为了实现双馈异步发电机通风冷却的优化设计,根据电机内通风系统流体流动的特点及电机定转子热量产生与传递的规律,建立了全域通风与温度的三维等效物理模型,给出了模型的边界条件,并利用有限体积法对方程进行求解,得到了额定运行情况下各风道内流量与流速的分布情况,以及定子、转子、机座水套等各截面的温度场分布,将计算结果与试验值进行了对比分析,证明了计算方法的合理性。结果表明,机座水套能够有效降低定子轭及绕组的温度,相比之下,转子绕组温度偏高,应进一步优化提高机座冷却器换热能力及系统通风能力。     

神一捷制200MW机组失磁计算分析

本文就２００ＭＷ发电机发生失磁故障时应如何处理这一问题，针对神一捷克２００ＭＷ发电机失磁异步运行的动态过程进行了计算分析，对限制失磁异步运行的各种因素进行计算分析的结果表明，只要制定合理的失磁异步运行方式，２００ＭＷ发电机失磁后可以不必立即解列停机，适当降低出力可持续异步运行１５ｍｉｎ，以消除故障或切换备用励磁，再恢复正常出力运行。     

不同模型的同步发电机失磁异步运行分析

建立了可以考虑磁场饱和、磁场畸变、谐波磁场以及集肤效应导致的实心转子涡流分布不均匀等因素的场路耦合时步有限元(T-S FEM)模型,并进行了试验验证.采用该模型对300 MW发电机稳态运行、励磁绕组开路及短路等失磁异步运行时的角速度、电磁转矩以及定子电流动态变化特征进行仿真,并与电力系统仿真软件PSD-BPA的仿真结果进行对比,结果表明:稳定运行时,2种模型计算的电磁转矩相差13.8％;失磁异步运行时,2种模型仿真得到的结果存在明显差别且有限元模型计算结果更接近实际情况,这主要是由于时步有限元模型能有效计及发电机内部多种非线性因素,故计算结果更为精确.本文研究成果为发电机设计及运行分析提供了理论支撑.     

大型汽轮发电机失磁异步运行研究

本文通过对大型汽轮发电机失磁异步运行电磁过程的分析,建立了以发电机为主,包括电网、励磁系统和原动机调速器系统在内的整体数学模型,并结合发电机转子涡流场和定子端部磁场的有限元分析计算,对600MW 汽轮发电机失磁异步运行进行了仿真研究,为发电机的设计和运行提供理论依据。     

大型汽轮发电机失磁异步运行分析计算

通过对大型汽轮发电机失磁异步运行电磁过程的分析,建立了以发电机为主,包括电网、励磁系统和原动机调速器系统在内的整体数学模型,并结合发电机转子涡流场和定子端部磁场的有限元分析计算,对600 MW汽轮发电机失磁异步运行进行了仿真研究,为发电机的设计和运行提供理论依据.图14参2     

异步电机转子三维温度场及热应力场研究

针对异步电机转子温度场及热应力场难以测量,转子导条经常发生断裂故障等问题,以一台Y100L-2型电机为研究对象,采用有限元法建立电机转子三维导热模型.在理论分析的基础上,结合实验测量,对模型边界条件进行确定,并以此为基础对转子温度场和热应力场进行仿真研究.研究结果显示电机转子温升的高低直接影响热应力大小,温升越高,热应力越大;转子导条热应力的分布在各个方向上并不均匀;在负载电机转子温度较高时,不均匀的热应力将直接影响电机寿命,是转子导条断裂的主要原因之一;负载时,整个转子热应力最大值出现在导条与端环连接处,说明该处最容易发生断裂故障,这一结论也与电机实际情况相符;导条法线方向正热应力要大于剪切热应力,与国内外相关研究结果比较,仿真结果在分布规律上基本一致.     

多场耦合的电机暂态温度场计算

针对稳定负载下电机暂态温度场的计算问题,以小型封闭式结构的异步机为对象,建立电机热源计算的有限元电磁场模型,并依据散热结构特点建立相应的温度场模型,通过多场耦合的途径实现电磁场与温度场的联合,并附于电磁场、温度场相关的模型参数及联合计算参数,经电磁场适时地耦合温度场的联合计算,实现稳定负载下的温度场各暂态计算。通过搭建实验系统及测试,对电机额定负载下全域温度场实验结果和仿真对比得出,电机稳定负载下,多场耦合的联合计算能较好地计算电机全域暂态过程温度场。     

超导同步电动机温度场计算与分析

为判断高温超导电机超导体及永磁体运行的稳定性,准确计算电机内的温度场十分必要.以全超导样机热性能为研究对象,首先利用时步有限元方法建立二维正弦时变电磁场模型,得到了电机定转子损耗分布.根据传热学原理,通过数值分析给出定子表面散热系数的计算方法.然后计算分析高温超导电机的温度场.通过计算结果与实测数据的对比分析,验证所给...     

中型高压异步电动机三维温度场耦合计算与分析

电机的温升和通风沟内流体的研究对电机高效、安全和稳定运行有着重要的影响,根据流体力学和传热学理论,给出求解传热问题的能量方程.以YKK400-6(690kW)中型高压异步电机为例,分别建立电机转子、定子的三维数学模型和物理模型,给出相应的基本假设和边界条件.采用有限体积法对流体场和温度场控制方程进行耦合求解,计算出了高...     

定子通风槽钢对中型高压电机内温度场的影响

该研究以一台YKK450-4、500 k W中型高压异步电动机为例,结合电机的结构尺寸,建立了高压异步电机三维定转子径向通风沟以及与之相邻铁心段的流体与固体耦合数学模型和物理模型;基于流体力学和传热学的理论知识,给出假设条件和边界条件,进行仿真计算,分析了计算区域的温度场;最后在定子通风槽钢长度不变的基础上,改变定子通风槽钢近轴端的径向位置,对通风沟进行重新建模,得到定子通风槽钢近轴端的径向位置对电机内温度场的影响。计算结果表明,通风槽钢的径向位置影响定子绕组的冷却效果。研究结果为提高电机的散热性能,对电机进行通风结构的优化设计提供了理论依据。     

电动汽车牵引用水冷异步电机耦合场分析

基于Ansys多物理场仿真分析平台,对1台车用异步电机进行多物理场耦合分析。仿真电机连续运行在额定工况和峰值工况下的温升和热应力,对电机各部分温度场分布进行深入分析,预测电机峰值工况的最长允许时间。通过热-结构的有限元仿真分析电机内部结构的热应力分布,深入分析转子导条端部与端环焊接位置和机壳与铁心过盈配合面的热应力,校核转子导条端部是否存在开焊的风险,并通过热仿真和应力分析计算机壳与铁心在最高温升工况下不发生滑移或涨开的过盈配合量取值。     

汽车发电机转子三维温度场有限元计算

提出了针对双离心风扇通风冷却汽车爪极发电机转子三维温度场的计算方法。建立了转子全域三维温度场的有限元计算模型,解决了传统求解电机转子温度场强加边界条件难以确定的问题。基于该三维温度场计算模型,准确计算了额定负载时汽车爪极发电机转子全域稳态温度场。试验结果验证了该电机温度场计算模型的合理性及计算结果的正确性,为汽车爪极发电机优化设计奠定了理论基础。