大容量發(fā)電機是電力生產(chǎn)的主力軍,定子繞組是大容量發(fā)電機進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部位。本文以QFSN-600-2YHG型汽輪發(fā)電機和MJF-30-6故障模擬發(fā)電機為研究對象,運用理論分析、數(shù)值仿真與實驗驗證相結(jié)合的研究手段來揭示正常情況、轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障時不同短路程度與不同短路位置下定子繞組的力學(xué)激勵特性及其響應(yīng)特性的變化規(guī)律。首先,在前人理論推導(dǎo)的基礎(chǔ)之上,根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障前后氣隙磁場、氣隙磁勢和氣隙磁密的變化情況;基于安培力定律和電磁感應(yīng)定律,分別推導(dǎo)得到了轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障前后定子繞組電磁力的解析表達(dá)式;結(jié)合轉(zhuǎn)子繞組短路故障前后的轉(zhuǎn)子磁勢階梯波變化情況,獲取了轉(zhuǎn)子繞組不同短路程度與位置下定子繞組電磁力的變化規(guī)律。然后,以QFSN-600-2YHG型汽輪發(fā)電機為仿真對象,利用有限元仿真軟件Ansoft進(jìn)行了數(shù)值仿真計算,分別得到了轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障前后和轉(zhuǎn)子繞組匝間不同短路程度和位置下定子繞組所受電磁力各倍頻成分和各倍頻幅值的變化規(guī)律,并將所得電磁力密度數(shù)據(jù)導(dǎo)入到仿真軟件Ansys-Workbench中求取了定子繞組的力學(xué)響應(yīng)特性（總體變形、等效應(yīng)變與等效應(yīng)力）。最后,以M... 

【文章來源】：華北電力大學(xué)河北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

正常情況時定子繞組直線段A相電磁力幅值的變化趨勢

g) 6th 諧波成分的幅值 h) 7th 諧波成分的幅值g) Amplitude of 6th frequency component h) Amplitude of 7th frequency component圖 3-3（續(xù)圖）正常情況時定子繞組直線段 A 相電磁力幅值的變化趨勢Sub-Fig.3-3 Electromagnetic force amplitude varying tendency of stator winding line part ofphase A under normal condition在正常情況時，由附錄 3.1 并結(jié)合圖 3-3 可以看出，定子繞組線棒上的電磁力僅包含直流分量和偶數(shù)次諧波成分（2、4、6、8、……）。相似地，利用有限元軟件 Ansoft 對建立的三維仿真模型進(jìn)行仿真計算，可以得到正常情況下每一根定子端部繞組隨時間變化的電磁力波形曲線，如附錄3.2，a、c、e、g、i、k 和 m)所示；以及對應(yīng)的定子端部繞組電磁力各次諧波成分及幅值，如附錄 3.2，b、d、f、h、j、l 和 n)所示。為了更加直觀的展示正常情況時定子端部 A 相繞組電磁力幅值的變化趨勢，利用 Matlab 數(shù)值分析軟件進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，如圖 3-4a、b、c、d、e、f、g 和 h)所示。

g) 6th 諧波成分的幅值 h) 7th 諧波成分的幅值g) Amplitude of 6th frequency component h) Amplitude of 7th frequency component圖 3-3（續(xù)圖）正常情況時定子繞組直線段 A 相電磁力幅值的變化趨勢Sub-Fig.3-3 Electromagnetic force amplitude varying tendency of stator winding line part ofphase A under normal condition在正常情況時，由附錄 3.1 并結(jié)合圖 3-3 可以看出，定子繞組線棒上的電磁力僅包含直流分量和偶數(shù)次諧波成分（2、4、6、8、……）。相似地，利用有限元軟件 Ansoft 對建立的三維仿真模型進(jìn)行仿真計算，可以得到正常情況下每一根定子端部繞組隨時間變化的電磁力波形曲線，如附錄3.2，a、c、e、g、i、k 和 m)所示；以及對應(yīng)的定子端部繞組電磁力各次諧波成分及幅值，如附錄 3.2，b、d、f、h、j、l 和 n)所示。為了更加直觀的展示正常情況時定子端部 A 相繞組電磁力幅值的變化趨勢，利用 Matlab 數(shù)值分析軟件進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，如圖 3-4a、b、c、d、e、f、g 和 h)所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]轉(zhuǎn)子匝間短路時汽輪發(fā)電機不平衡特性的分析[J]. 李永剛,韓冰.  大電機技術(shù). 2017(01)
[2]隱極發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路時轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力的解析計算模型[J]. 張廣韜,吳俊勇,李揚,郝亮亮.  電力自動化設(shè)備. 2016(08)
[3]大型汽輪發(fā)電機定子端部電磁力作用動態(tài)響應(yīng)分析[J]. 趙洋,嚴(yán)波,曾沖,黃嵩,陳昌林,鄧建安.  電工技術(shù)學(xué)報. 2016(05)
[4]隱極同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路時轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力特征分析[J]. 李揚,郝亮亮,孫宇光,王祥珩,吳俊勇,張廣韜.  電力系統(tǒng)自動化. 2016(03)
[5]轉(zhuǎn)子繞組短路故障下不平衡電磁力計算方法[J]. 萬書亭,豆龍江,張玉,張成杰,周國偉.  振動.測試與診斷. 2015(04)
[6]汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組短路產(chǎn)生的不平衡磁拉力研究[J]. 武玉才,李永剛,馮文宗,張文靜.  電機與控制學(xué)報. 2015(03)
[7]發(fā)電機定子繞組端部電磁力特性與鼻端扭矩計算[J]. 萬書亭,姚肖方,豆龍江.  振動.測試與診斷. 2014(05)
[8]轉(zhuǎn)子匝間短路故障對大型汽輪發(fā)電機振動的影響機理[J]. 郝亮亮,吳俊勇,陳占鋒,宋洪磊.  電力系統(tǒng)自動化. 2014(04)
[9]汽輪發(fā)電機勵磁繞組短路及伴隨故障不平衡電磁力分析[J]. 李和明,張文靜,李永剛,武玉才,吳瑞春.  華北電力大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(06)
[10]同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路故障在線監(jiān)測的研究評述與展望[J]. 郝亮亮,吳俊勇.  電力自動化設(shè)備. 2013(09)

博士論文
[1]發(fā)電機氣隙偏心與繞組短路復(fù)合故障的機電特性分析[D]. 何玉靈.華北電力大學(xué) 2012
[2]發(fā)電機故障的交叉特性分析及機電聯(lián)合故障診斷研究[D]. 武玉才.華北電力大學(xué)（北京） 2010

碩士論文
[1]發(fā)電機氣隙偏心與轉(zhuǎn)子短路復(fù)合故障下磁拉力特性分析[D]. 柯孟強.華北電力大學(xué) 2016
[2]汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路故障下的多態(tài)應(yīng)力分析[D]. 張文靜.華北電力大學(xué) 2014
[3]大型汽輪發(fā)電機定子端部繞組電磁力的解析計算[D]. 單繼聰.浙江大學(xué) 2008



本文編號：2924202