針對抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁極連接線現(xiàn)有設(shè)計(jì)校核往往僅考慮單一機(jī)械應(yīng)力作用,提出計(jì)及機(jī)端短路故障的機(jī)電復(fù)合作用下發(fā)電電動機(jī)磁極連接線建模及應(yīng)力分析方法。首先,基于有限元方法建立某抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有限元模型,得到磁極連接線不同工況下單一機(jī)械應(yīng)力結(jié)果,然后建立機(jī)端三相短路故障下發(fā)電電動機(jī)電磁場有限元模型,得到計(jì)及故障下電磁力作用的機(jī)電復(fù)合應(yīng)力結(jié)果。結(jié)果表明,磁極連接線飛逸工況下承受機(jī)械應(yīng)力約為額定工況時的2倍,電磁力對磁極連接線不同區(qū)域影響不均,受力方向和大小的變化規(guī)律與機(jī)械應(yīng)力不同,機(jī)電復(fù)合作用下會造成磁極連接線局部應(yīng)力激增。 

【文章來源】：水電能源科學(xué). 2020,38(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

轉(zhuǎn)子單元及磁極連接線模型

磁極連接線所受機(jī)械應(yīng)力由轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)帶來的離心力所產(chǎn)生，抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行期間轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速范圍從零轉(zhuǎn)速至最大的飛逸轉(zhuǎn)速，在整個壽命周期內(nèi)主要運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速。因此，轉(zhuǎn)子勵磁繞組磁極連接線的設(shè)計(jì)與校核一般選取額定轉(zhuǎn)速和飛逸轉(zhuǎn)速對應(yīng)的離心力條件展開分析計(jì)算。對應(yīng)本臺機(jī)組額定工況（300rpm）和飛逸工況（465rpm）的轉(zhuǎn)速分別添加約束進(jìn)行仿真。為了得到抽水蓄能機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速和飛逸轉(zhuǎn)速下磁極連接線機(jī)械應(yīng)力規(guī)律，提取磁極連接線應(yīng)力分布云圖進(jìn)行分析。飛逸工況下磁極連接線機(jī)械應(yīng)力分布云圖見圖2（額定工況與飛逸工況下磁極連接線應(yīng)力分布云圖類似）。由圖2可看出，連接線直角彎區(qū)域的應(yīng)力主要集中在下側(cè)，直角彎與螺栓連接部分的應(yīng)力水平要小于直角彎下側(cè)部分；Ω軟連接區(qū)域的應(yīng)力主要集中在弧頂，從弧頂至兩側(cè)平行段，應(yīng)力水平逐漸降低；4個螺栓連接處區(qū)域的應(yīng)力分布較為均勻。

發(fā)電電動機(jī)在正常運(yùn)行時，載流的轉(zhuǎn)子磁極連接線在磁場中會受到電磁力作用，發(fā)生短路故障時，流過短路電流的轉(zhuǎn)子磁極連接線在增強(qiáng)的磁場中會受到更大更復(fù)雜的電磁力�？紤]電機(jī)的極限工況，本文選取機(jī)端三相短路進(jìn)行計(jì)算分析。為了得到發(fā)電電動機(jī)磁極連接線在機(jī)端三相短路故障下所受的電磁力，需研究發(fā)電電動機(jī)在短路故障時刻轉(zhuǎn)子勵磁繞組勵磁電流大小和磁場分布規(guī)律。基于電磁有限元軟件Flux建立了發(fā)電電動機(jī)2D模型，考慮轉(zhuǎn)子對稱結(jié)構(gòu)，建立轉(zhuǎn)子單極和定子15槽的幾何模型。通過設(shè)置幾何模型相關(guān)屬性，添加相應(yīng)的材料類型和機(jī)械條件，對模型進(jìn)行網(wǎng)格剖分，對氣隙、繞組、磁軛等重點(diǎn)分析區(qū)域增大網(wǎng)格密度，獲取發(fā)電電動機(jī)有限元模型見圖3。通過網(wǎng)格剖分極好單元所占比例達(dá)98%以上，網(wǎng)格質(zhì)量滿足計(jì)算要求。為了進(jìn)一步驗(yàn)證有限元模型的正確性，針對發(fā)電電動機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)（表2），在轉(zhuǎn)子勵磁繞組通以額定空載勵磁電流情況下，對其空載運(yùn)行性能進(jìn)行了仿真，對應(yīng)的空載磁場分布和空載電壓波形見圖4。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]發(fā)電電動機(jī)勵磁引線硬連接設(shè)計(jì)的幾個問題[J]. 張飛,樊玉林,盧偉甫,王庭政,趙博,秦俊.  水電能源科學(xué). 2018(09)
[2]蒲石河抽水蓄能電站發(fā)電電動機(jī)磁極線圈匝間開裂問題分析與處理[J]. 張法,苗彩鳳,王海龍,王書楓.  上海大中型電機(jī). 2018(02)
[3]仙居抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性研究[J]. 鄭小康,羅成宗,黃智欣,劉小松,孫鋒.  水電與抽水蓄能. 2017(02)
[4]大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)下的抽水蓄能機(jī)組調(diào)頻控制研究[J]. 鄒金,賴旭,汪寧渤.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2017(02)
[5]柳洪水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極引線損壞的原因分析及處理[J]. 楊斌.  華中電力. 2010(04)
[6]我國抽水蓄能電站發(fā)展問題探討[J]. 趙永生.  水力發(fā)電. 2003(07)



本文編號：3323189